Android窗口管理分析(2):WindowManagerService窗口管理之Window添加流程

之前分析说过,WindowManagerService只负责窗口管理,并不负责View的绘制跟图层混合,本文就来分析WMS到底是怎么管理窗口的。初接触Android时感觉:Activity似乎就是Google封装好的窗口,APP只要合理的启动新的Activity就打开了新窗口,这样理解没什么不对,Activity确实可以看做一种窗口及View的封装,不过从源码来看,Activity跟Window还是存在不同。本文主要从窗口的添加流程来将APP端、WMS端、SurfaceFlinger端三块串联起来,主要说一下几个方面

  • 窗口的分类:Activity、Dialog、PopupWindow、Toast等对应窗口的区别
  • Window、IWindow 、WindowState、WindowToken、AppToken等之间的关系
  • 窗口的添加及Surface申请与Binder传递

窗口的分类简述

在Android系统中,PopupWindow、Dialog、Activity、Toast等都有窗口的概念,但又各有不同,Android将窗口大致分为三类:应用窗口、子窗口、系统窗口。其中,Activity与Dialog属于应用窗口、PopupWindow属于子窗口,必须依附到其他非子窗口才能存在,而Toast属于系统窗口,Dialog可能比较特殊,从表现上来说偏向于子窗口,必须依附Activity才能存在,但是从性质上来说,仍然是应用窗口,有自己的WindowToken,不同窗口之间的关系后面会更加详细的分析,这里有一个概念即可。

窗口组织形式.jpg

窗口的添加

Activity并不是View展示的唯一方式,分析窗口添加流程的话,Activity也并不是最好的例子,因为Activity还会牵扯到AMS的知识,这里我们不用Activity,而是用一个悬浮View的展示来分析窗口的添加,代码入下:

private void addTextViewWindow(Context context){

    TextView mview=new TextView(context);
    ...<!--设置颜色 样式-->
    <!--关键点1-->
    WindowManager mWindowManager = (WindowManager) context.getApplicationContext().getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
    WindowManager.LayoutParams wmParams = new WindowManager.LayoutParams();
    <!--关键点2-->
    wmParams.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_TOAST;
    wmParams.format = PixelFormat.RGBA_8888;
    wmParams.width = 800;
    wmParams.height = 800;
    <!--关键点3-->
    mWindowManager.addView(mview, wmParams);
}

这有三点比较关键,关键点1:获取WindowManagerService服务的代理对象,不过对于Application而言,获取到的其实是一个封装过的代理对象,一个WindowManagerImpl实例,Application 的getSystemService()源码其实是在ContextImpl中:有兴趣的可以看看APP启动时Context的创建:

    @Override
    public Object getSystemService(String name) {
        return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
    }

SystemServiceRegistry类用静态字段及方法中封装了一些服务的代理,其中就包括WindowManagerService

    public static Object getSystemService(ContextImpl ctx, String name) {
        ServiceFetcher<?> fetcher = SYSTEM_SERVICE_FETCHERS.get(name);
        return fetcher != null ? fetcher.getService(ctx) : null;
    }
    
    static {
             ...
             registerService(Context.WINDOW_SERVICE, WindowManager.class,
                new CachedServiceFetcher<WindowManager>() {
            @Override
            public WindowManager createService(ContextImpl ctx) {
                return new WindowManagerImpl(ctx.getDisplay());
            }});
            ...
    }

因此context.getApplicationContext().getSystemService()最终可以简化为new WindowManagerImpl(ctx.getDisplay()),下面看下WindowManagerImpl的构造方法,它有两个实现方法,对于Activity跟Application其实是有区别的,这点后面分析:

public WindowManagerImpl(Display display) {
    this(display, null);
}

private WindowManagerImpl(Display display, Window parentWindow) {
    mDisplay = display;
    mParentWindow = parentWindow;
}

对于Application采用的是一参构造方法,所以其mParentWindow=null,这点后面会有用,到这里,通过getService获取WMS代理的封装类,接着看第二点,WindowManager.LayoutParams,主要看一个type参数,这个参数决定了窗口的类型,这里我们定义成一个Toast窗口,属于系统窗口,不需要处理父窗口、子窗口之类的事,更容易分析,最后看关键点3,利用WindowManagerImpl的addView方法添加View到WMS,

 @Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
    applyDefaultToken(params);
    mGlobal.addView(view, params, mDisplay, mParentWindow);
}

不过很明显WindowManagerImpl最后是委托mGlobal来进行这项操作,WindowManagerGlobal是一个单利,一个进程只有一个:

private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();

接着看WindowManagerGlobal的addView,对于添加系统窗口,这里将将代码精简一下,不关系子窗口等之类的逻辑

public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
        Display display, Window parentWindow) {

    final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams) params;
        <!--关键点1-->
        root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
        view.setLayoutParams(wparams);
        mViews.add(view);
        mRoots.add(root);
        mParams.add(wparams);
    }
   <!--关键点2-->
    try {
        root.setView(view, wparams, panelParentView);
    }           
     ...  }

先看关键点1,在向WMS添加View的时候,WindowManagerGlobal首先为View新建了一个ViewRootImpl,ViewRootImpl可以看做也是Window和View之间的通信的纽带,比如将View添加到WMS、处理WMS传入的触摸事件、通知WMS更新窗口大小等、同时ViewRootImpl也封装了View的绘制与更新方法等。看一下ViewRootImpl如何通过setView将视图添加到WMS的:

 public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
        synchronized (this) {
            if (mView == null) {
                mView = view;
                  ...
                    <!--关键点1 -->
                // Schedule the first layout -before- adding to the window
                // manager, to make sure we do the relayout before receiving
                // any other events from the system.
                requestLayout();
                if ((mWindowAttributes.inputFeatures
                        & WindowManager.LayoutParams.INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0) {
                    mInputChannel = new InputChannel();
                }
                try {
                    <!--关键点2 -->
                    res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mOutsets, mInputChannel);
                } catch (RemoteException e) {
               ...

先看关键点1,这里是先为relayout占一个位置,其实是依靠Handler先发送一个Message,排在所有WMS发送过来的消息之前,先布局绘制一次,之后才会处理WMS传来的各种事件,比如触摸事件等,毕竟要首先将各个View的布局、位置处理好,才能准确的处理WMS传来的事件。接着看做关键点2,这里才是真正添加窗口的地方,虽然关键点1执行在前,但是用的是Handler发消息的方式来处理,其Runable一定是在关键点2之后执行,接着看关键点2,这里有个比较重要的对象mWindowSession与mWindow,两者都是在ViewRootImpl在实例化的时候创建的:

public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
    mContext = context;
    mWindowSession = WindowManagerGlobal.getWindowSession();
    mWindow = new W(this);

mWindowSession它是通过WindowManagerGlobal.getWindowSession获得的一个Binder服务代理,是App端向WMS发送消息的通道。相对的,mWindow是一个W extends IWindow.Stub Binder服务对象,其实可以看做是App端的窗口对象,主要作用是传递给WMS,并作为WMS向APP端发送消息的通道,在Android系统中存在大量的这种互为C\S的场景。接着看mWindowSession获取的具体操作是:首先通过getWindowManagerService 获取WMS的代理,之后通过WMS的代理在服务端open一个Session,并在APP端获取该Session的代理:

 public static IWindowSession getWindowSession() {
    synchronized (WindowManagerGlobal.class) {
        if (sWindowSession == null) {
            try {
                InputMethodManager imm = InputMethodManager.getInstance();
                <!--关键点1-->
                IWindowManager windowManager = getWindowManagerService();
                <!--关键点2-->
                sWindowSession = windowManager.openSession(***)
                ...
        return sWindowSession;
    }
}

看关键点1 :首先要记住sWindowSession是一个单例的对象,之后就可以将getWindowManagerService函数其实可以简化成下面一句代码,其实就是获得WindowManagerService的代理,之前的WindowManagerImpl都是一个壳子,或者说接口封装,并未真正的获得WMS的代理:

    IWindowManager.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("window"))

再看关键点2:sWindowSession = windowManager.openSession,它通过binder驱动后,会通知WMS回调openSession,打开一个Session返回给APP端,而Session extends IWindowSession.Stub ,很明显也是一个Binder通信的Stub端,封装了每一个Session会话的操作。

@Override
public IWindowSession openSession(IWindowSessionCallback callback, IInputMethodClient client,
        IInputContext inputContext) {
    if (client == null) throw new IllegalArgumentException("null client");
    if (inputContext == null) throw new IllegalArgumentException("null inputContext");
    Session session = new Session(this, callback, client, inputContext);
    return session;
}

到这里看到如何获取Session,下面就是利用Session来add一个窗口:其实是调用Session.java的addToDisplayWithoutInputChannel函数

@Override
public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
        int viewVisibility, int displayId, Rect outContentInsets, Rect outStableInsets,
        Rect outOutsets, InputChannel outInputChannel) {
    return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId,
            outContentInsets, outStableInsets, outOutsets, outInputChannel);
}

不过它又反过来去调用WMS的addWindow,绕这么大一圈,并且APP端IWindowSession还是单例的,为什么不直接用WMS来处理呢?疑惑,在WMS中addWindow又做了什么呢,就像名字写的,负责添加一个窗口,代码精简后如下:

public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq,
            WindowManager.LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId,
            Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, Rect outOutsets,
            InputChannel outInputChannel) {
        ...
        synchronized(mWindowMap) {
        ...
        <!--关键点1 不能重复添加-->
            if (mWindowMap.containsKey(client.asBinder())) {
                return WindowManagerGlobal.ADD_DUPLICATE_ADD;
            }
        <!--关键点2 对于子窗口类型的处理 1、必须有父窗口 2,父窗口不能是子窗口类型-->
            if (type >= FIRST_SUB_WINDOW && type <= LAST_SUB_WINDOW) {
                parentWindow = windowForClientLocked(null, attrs.token, false);
                if (parentWindow == null) {
                    return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_SUBWINDOW_TOKEN;
                }
                if (parentWindow.mAttrs.type >= FIRST_SUB_WINDOW
                        && parentWindow.mAttrs.type <= LAST_SUB_WINDOW) {
                    return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_SUBWINDOW_TOKEN;
                }}
           ...
           boolean addToken = false;
            <!--关键点3 根据IWindow 获取WindowToken WindowToken是窗口分组的基础,每个窗口必定有一个分组-->
            WindowToken token = mTokenMap.get(attrs.token);
          <!--关键点4对于Toast类系统窗口,其attrs.token可以看做是null, 如果目前没有其他的类似系统窗口展示,token仍然获取不到,仍然要走新建流程-->
            if (token == null) {
            ...    
                token = new WindowToken(this, attrs.token, -1, false);
                addToken = true;
            } 
            ...
             <!--关键点5 新建WindowState,WindowState与窗口是一对一的关系,可以看做是WMS中与窗口的抽象实体-->
            WindowState win = new WindowState(this, session, client, token,
                    attachedWindow, appOp[0], seq, attrs, viewVisibility, displayContent);
            ...
            if (addToken) {
                mTokenMap.put(attrs.token, token);
            }
            win.attach();
            mWindowMap.put(client.asBinder(), win);
            ... 
           <!--关键点6-->
          addWindowToListInOrderLocked(win, true);
        return res;
    }

这里有几个概念需要先了解下:

  • IWindow:APP端窗口暴露给WMS的抽象实例,在ViewRootImpl中实例化,与ViewRootImpl一一对应,同时也是WMS向APP端发送消息的Binder通道。
  • WindowState:WMS端窗口的令牌,与IWindow,或者说与窗口一一对应,是WMS管理窗口的重要依据。
  • WindowToken:窗口的令牌,其实也可以看做窗口分组的依据,在WMS端,与分组对应的数据结构是WindowToken(窗口令牌),而与组内每个窗口对应的是WindowState对象,每块令牌(AppWindowToken、WindowToken)都对应一组窗口(WindowState),Activity与Dialog对应的是AppWindowToken,PopupWindow对应的是普通的WindowToken。
  • AppToken:其实是ActivityRecord里面的IApplicationToken.Stub appToken 代理,也是ActivityClientRecord里面的token,可以看做Activity在其他服务(非AMS)的抽象

WindowToken与WindowState关系.jpg

那么接着关键点1:一个窗口不能被添加两次,IWindow是一个Binder代理,在WMS端,一个窗口只会有一个IWindow代理,这是由Binder通信机制保证的,这个对象不能被添加两次,否则会报错。关键点2,如果是子窗口的话,父窗口必须已被添加,由于我们分析的是系统Toast窗口,可以先不用关心;关键点3,WindowManager.LayoutParams中有一个token字段,该字段标志着窗口的分组属性,比如Activity及其中的Dialog是复用用一个AppToken,Activity里的PopupWindow复用一个IWindow类型Token,其实就是Activity的ViewRootImpl里面创建的IWindow,而对于我们现在添加的Toast类系统窗口,并未设置其attrs.token,那即是null,其实所有的Toast类系统窗口的attrs.token都可以看做null,就算不是null,也会在WMS被强制设置为null。所以Toast类系统窗口必定复用一个WindowToken,也可以说所有的Toast类系统窗口都是位于同一分组,这也是因为该类型系统窗口太常用,而且为所有进程服务,直接用一个WindowToken管理更加快捷,毕竟快速新建与释放WindowToken也算是一种开销。假设到我们添加系统窗口的时候,没有任何系统窗口展示,是获取不到key=null的WindowToken的,要新建WindowToken,并且添加到全局的TokenMap中,而关键点5,其实就是新建窗口在WMS端的抽象实例:WindowState,它同窗口一一对应,详细记录了窗口的参数、Z顺序、状态等各种信息,新建只有会被放入全局的Map中,同时也会被附加到相应的WindowToken分组中去,到这里APP端向WMS注册窗口的流程就算走完了,不过只算完成了前半部分,WMS还需要向SurfaceFlinger申请Surface,才算完成真正的分配了窗口。在向SurfaceFlinger申请Surface之前,WMS端需要获得SF的代理,在WindowState对象创建后会利用 win.attach()函数为当前APP申请建立SurfaceFlinger的链接:

void attach() {
    if (WindowManagerService.localLOGV) Slog.v(
    mSession.windowAddedLocked();
}

void windowAddedLocked() {
    if (mSurfaceSession == null) {
       // SurfaceSession新建
        mSurfaceSession = new SurfaceSession();
        mService.mSessions.add(this);
       ...
    }
    mNumWindow++;
}

可以看到SurfaceSession对于Session来说是单利的,也就是与APP的Seesion一一对应,SurfaceSession所握着的SurfaceFlinger的代理其实就是SurfaceComposerClient,其实现如下:

    public SurfaceSession() {
        mNativeClient = nativeCreate();
    }

    static jlong nativeCreate(JNIEnv* env, jclass clazz) {
        SurfaceComposerClient* client = new SurfaceComposerClient();
        client->incStrong((void*)nativeCreate);
        return reinterpret_cast<jlong>(client);
    }

Session与APP进程是一一对应的,它会进一步为当前进程建立SurfaceSession会话,可以这么理解:Session是APP同WMS通信的通道,SurfaceSession是WMS为APP向SurfaceFlinger申请的通信通道,同样 SurfaceSession与APP也是一一对应的,既然是同SurfaceFlinger通信的信使,那么SurfaceSession就应该握着SurfaceFlinger的代理,其实就是SurfaceComposerClient里的ISurfaceComposerClient mClient对象,它是SurfaceFlinger为每个APP封装一个代理,也就是 **进程 <-> Session <-> SurfaceSession <-> SurfaceComposerClient <-> ISurfaceComposerClient(BpSurfaceComposerClient) **五者是一条线, 为什么不直接与SurfaceFlinger通信呢?大概为了SurfaceFlinger管理每个APP的Surface比较方便吧,这四个类的模型如下图:

Session及SurfaceComposerClient类图

至于ISurfaceComposerClient(BpSurfaceComposerClient) 究竟是怎么样一步步创建的,其实它是利用ComposerService这样一个单利对象为为每个APP在WMS端申请一个ISurfaceComposerClient对象,在WMS端表现为BpSurfaceComposerClient,在SurfaceFlinger端表现为BnSurfaceComposerClient,具体代码如下:

SurfaceComposerClient::SurfaceComposerClient()
    : mStatus(NO_INIT), mComposer(Composer::getInstance())
{
}
// 单利的,所以只有第一次的时候采用
void SurfaceComposerClient::onFirstRef() {
    sp<ISurfaceComposer> sm(ComposerService::getComposerService());
    if (sm != 0) {
        sp<ISurfaceComposerClient> conn = sm->createConnection();
        if (conn != 0) {
            mClient = conn;
            mStatus = NO_ERROR;
        }
    }
}

sp<ISurfaceComposerClient> SurfaceFlinger::createConnection()
{
    sp<ISurfaceComposerClient> bclient;
    sp<Client> client(new Client(this));
    status_t err = client->initCheck();
    if (err == NO_ERROR) {
        bclient = client;
    }
    return bclient;
}

SurfaceComposer类图

刚才说完成了前半部分,主要针对WMS的窗口管理,后半部分则是围绕Surface的分配来进行的,还记得之前ViewRootImpl在setView时候分了两步吗?虽然先调用requestLayout先执行,但是由于其内部利用Handler发送消息延迟执行的,所以可以看做requestLayout是在addWindow之后执行的,那么这里就看添加窗口之后,如何分配Surface的,requestLayout函数调用里面使用了Hanlder的一个小手段,那就是利用postSyncBarrier添加了一个Barrier(挡板),这个挡板的作用是阻塞普通的同步消息的执行,在挡板被撤销之前,只会执行异步消息,而requestLayout先添加了一个挡板Barrier,之后自己插入了一个异步任务mTraversalRunnable,其主要作用就是保证mTraversalRunnable在所有同步Message之前被执行,保证View绘制的最高优先级。具体实现如下:

void scheduleTraversals() {
    if (!mTraversalScheduled) {
        mTraversalScheduled = true;

            <!--关键点1 添加塞子-->
        mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
        <!--关键点2 添加异步消息任务-->
        mChoreographer.postCallback(
                Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
        ...

mTraversalRunnable任务的主要作用是:如果Surface未分配,则请求分配Surface,并测量、布局、绘图,其执行主体其实是performTraversals()函数,该函数包含了APP端View绘制大部分的逻辑, performTraversals函数很长,这里只简要看几个点,其实主要是关键点1:relayoutWindow:

private void performTraversals() {
            final View host = mView;
             ...
    if (mFirst || windowShouldResize || insetsChanged ||
            viewVisibilityChanged || params != null) {
            <!--关键点1 申请Surface或者重新设置参数-->
            relayoutResult = relayoutWindow(params, viewVisibility, insetsPending);
          <!--关键点2 测量-->
                performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
            }        
          <!--关键点3 布局-->
                performLayout(lp, desiredWindowWidth, desiredWindowHeight);
           <!--关键点4 更新window-->
              try {
                mWindowSession.setInsets(mWindow, insets.mTouchableInsets,
                        contentInsets, visibleInsets, touchableRegion);
            ...
          <!--关键点5 绘制-->
           performDraw();
           ...  
       }

relayoutWindow主要是通过mWindowSession.relayout向WMS申请或者更新Surface如下,这里只关心一个重要的参数mSurface,在Binder通信中mSurface是一个out类型的参数,也就是Surface内部的内容需要WMS端负责填充,并回传给APP端:

   private int relayoutWindow(WindowManager.LayoutParams params, int viewVisibility,
            boolean insetsPending) throws RemoteException {
       ...
        int relayoutResult = mWindowSession.relayout(
                mWindow, mSeq, params, ...  mSurface);
        ...
        return relayoutResult;
    }

看下到底relayout是如何想SurfaceFlinger申请Surface的。我们知道每个窗口都有一个WindowState与其对应,另外每个窗口也有自己的动画,比如入场/出厂动画,而WindowStateAnimator就是与WindowState的动画,为什么要提WindowStateAnimator,因为WindowStateAnimator是

 public int relayoutWindow(Session session, IWindow client, int seq,... Surface outSurface) {
         WindowState win = windowForClientLocked(session, client, false);
        WindowStateAnimator winAnimator = win.mWinAnimator;
         <!--关键点1 -->
           SurfaceControl surfaceControl = winAnimator.createSurfaceLocked();
           if (surfaceControl != null) {
         <!--关键点2 -->
             outSurface.copyFrom(surfaceControl);
                } else {
                    outSurface.release();
                }

这里只看Surface创建代码,首先通过windowForClientLocked找到WindowState,利用WindowState的WindowStateAnimator成员创建一个SurfaceControl,SurfaceControl会调用native函数nativeCreate(session, name, w, h, format, flags)创建Surface,

static jlong nativeCreate(JNIEnv* env, jclass clazz, jobject sessionObj,
        jstring nameStr, jint w, jint h, jint format, jint flags) {
    ScopedUtfChars name(env, nameStr);
    <!--关键点1-->
    sp<SurfaceComposerClient> client(android_view_SurfaceSession_getClient(env, sessionObj));
    <!--关键点2-->
    sp<SurfaceControl> surface = client->createSurface(
            String8(name.c_str()), w, h, format, flags);
    surface->incStrong((void *)nativeCreate);
    return reinterpret_cast<jlong>(surface.get());
}

关键点1是取到SurfaceSession对象中SurfaceComposerClient对象,之后调用SurfaceComposerClient的createSurface方法进一步创建SurfaceControl,

sp<SurfaceControl> SurfaceComposerClient::createSurface(
        const String8& name,
        uint32_t w,
        uint32_t h,
        PixelFormat format,
        uint32_t flags)
{
    sp<SurfaceControl> sur;
    if (mStatus == NO_ERROR) {
        sp<IBinder> handle;
        sp<IGraphicBufferProducer> gbp;
        <!--关键点1 获取图层的关键信息handle, gbp-->
        status_t err = mClient->createSurface(name, w, h, format, flags,
                &handle, &gbp);
         <!--关键点2 根据返回的图层关键信息 创建SurfaceControl对象-->
        if (err == NO_ERROR) {
            sur = new SurfaceControl(this, handle, gbp);
        }
    }
    return sur;
}

这里先看mClient->createSurface,SurfaceComposerClient的mClient其实是一个BpSurfaceComposerClient对象,它SurfaceFlinger端Client在WMS端的代理,因此创建Surface的代码还是在SurfaceFlinger服务端的Client对象中,这里有两个关键的变量sp<IBinder> handle与 sp<IGraphicBufferProducer> gbp,前者标志在SurfaceFlinger端的图层,后者用来创建GraphicBuffer,两者类型都是IBinder类型,同时也是需要SurfaceFlinger填充的对象,这两者是一个图层对应的最关键的信息:

status_t Client::createSurface(
        const String8& name,
        uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format, uint32_t flags,
        sp<IBinder>* handle,
        sp<IGraphicBufferProducer>* gbp){
    ...
    <!--关键点2 这里并未直接创建 ,而是通过发送了一个MessageCreateLayer消息-->
    sp<MessageBase> msg = new MessageCreateLayer(mFlinger.get(),
            name, this, w, h, format, flags, handle, gbp);
    mFlinger->postMessageSync(msg);
    return static_cast<MessageCreateLayer*>( msg.get() )->getResult();
}

Client 并不会直接新建图层,而是向SurfaceFlinger发送一个MessageCreateLayer消息,通知SurfaceFlinger服务去执行,其handler代码如下:

 class MessageCreateLayer : public MessageBase {
        SurfaceFlinger* flinger;
        Client* client;
            virtual bool handler() {
            result = flinger->createLayer(name, client, w, h, format, flags,
                    handle, gbp);
            return true;
        }
    };

其实就是调用SurfaceFlinger的createLayer,创建一个图层,到这里才是真正的创建图层:

status_t SurfaceFlinger::createLayer(
        const String8& name,
        const sp<Client>& client,
        uint32_t w, uint32_t h, PixelFormat format, uint32_t flags,
        sp<IBinder>* handle, sp<IGraphicBufferProducer>* gbp)
{
    if (int32_t(w|h) < 0) {
        return BAD_VALUE;
    }

    status_t result = NO_ERROR;

    sp<Layer> layer;
  <!--关键点1 新建不同图层-->
    switch (flags & ISurfaceComposerClient::eFXSurfaceMask) {
        case ISurfaceComposerClient::eFXSurfaceNormal:
            result = createNormalLayer(client,
                    name, w, h, flags, format,
                    handle, gbp, &layer);
            break;
        case ISurfaceComposerClient::eFXSurfaceDim:
            result = createDimLayer(client,
                    name, w, h, flags,
                    handle, gbp, &layer);
            break;
        default:
            result = BAD_VALUE;
            break;
    }

    if (result != NO_ERROR) {
        return result;
    }
   ...
}

SurfaceFlinger会根据不同的窗口参数,创建不同类型的图层,这里只看一下createNormalLayer普通样式的图层,

status_t SurfaceFlinger::createNormalLayer(const sp<Client>& client,
        const String8& name, uint32_t w, uint32_t h, uint32_t flags, PixelFormat& format,
        sp<IBinder>* handle, sp<IGraphicBufferProducer>* gbp, sp<Layer>* outLayer)
{
    // initialize the surfaces
    switch (format) {
    case PIXEL_FORMAT_TRANSPARENT:
    case PIXEL_FORMAT_TRANSLUCENT:
        format = PIXEL_FORMAT_RGBA_8888;
        break;
    case PIXEL_FORMAT_OPAQUE:
        format = PIXEL_FORMAT_RGBX_8888;
        break;
    }
    <!--关键点 1 -->
    *outLayer = new Layer(this, client, name, w, h, flags);
    status_t err = (*outLayer)->setBuffers(w, h, format, flags);
    <!--关键点 2-->
    if (err == NO_ERROR) {
        *handle = (*outLayer)->getHandle();
        *gbp = (*outLayer)->getProducer();
    }
  return err;
}

可以看到 图层最终对应的是Layer,这里会新建一个Layer对象,Layer中包含着与这个图层对应的Handle及Producer对象,Handle可以看做是Surface的唯一性标识,不过好像没太大的作用,最多是一个标识,将来清理的时候有用。相比之下gbp = (*outLayer)->getProducer()比较重要,它实际是一个BufferQueueProducer对象,关系到共享内存的分配问题,后面会专门分析,这里到此打住,我们终于得到了一个图层对象,到这里之后,我们梳理一下,图层如何建立的:

  • 首先APP端新建一个Surface图层的容器壳子,
  • APP通过Binder通信将这个Surface的壳子传递给WMS,
  • WMS为了填充Surface去向SurfaceFlinger申请真正的图层,
  • SurfaceFlinger收到WMS请求为APP端的Surface分配真正图层
  • 将图层相关的关键信息Handle及Producer传递给WMS

Layer建立之后,SurfaceFlinger会将图层标识信息Handle及Producer传递给WMS,WMS利用这两者创建一个SurfaceControl对象,之后再利用该对象创建Surface,具体代码如下:

void getSurface(Surface outSurface) {
    outSurface.copyFrom(mSurfaceControl);
}

public void copyFrom(SurfaceControl other) {
long surfaceControlPtr = other.mNativeObject;
long newNativeObject = nativeCreateFromSurfaceControl(surfaceControlPtr);
synchronized (mLock) {
    setNativeObjectLocked(newNativeObject);
}
}

可以看到Surface的拷贝函数其实就是直接修改Surface native对象指针值,native的Surface对象中包含mGraphicBufferProducer对象,很重要,会被传递给APP端。

static jlong nativeCreateFromSurfaceControl(JNIEnv* env, jclass clazz,
        jlong surfaceControlNativeObj) {

    sp<SurfaceControl> ctrl(reinterpret_cast<SurfaceControl *>(surfaceControlNativeObj));
    sp<Surface> surface(ctrl->getSurface());
    if (surface != NULL) {
        surface->incStrong(&sRefBaseOwner);
    }
    return reinterpret_cast<jlong>(surface.get());
}

sp<Surface> SurfaceControl::getSurface() const
{
    Mutex::Autolock _l(mLock);
    if (mSurfaceData == 0) {
        mSurfaceData = new Surface(mGraphicBufferProducer, false);
    }
    return mSurfaceData;
}

到这里WMS端Surface创建及填充完毕,并且Surface其实与WMS的SurfaceControl一一对应,当APP端需要在图层级别进行操控的时候,其实还是要依靠SurfaceControl的,WMS的Surface创建完毕后,需要传递给APP端,之后APP端就获得直接同SurfaceFlinger通信的能力,比如绘图与UI更新,怎传递的呢?我们知道Surface实现了Parcel接口,因此可以传递序列化的数据,其实看一下Surface nativeReadFromParcel就知道到底是怎么传递的了,利用readStrongBinder获取IGraphicBufferProducer对象的句柄,之后转化为IGraphicBufferProducer代理其实就是BpGraphicBufferProducer,之后利用BpGraphicBufferProducer构建Surface,这样APP端Surface就被填充完毕,可以同SurfaceFlinger通信了:

static jlong nativeReadFromParcel(JNIEnv* env, jclass clazz,
        jlong nativeObject, jobject parcelObj) {
    Parcel* parcel = parcelForJavaObject(env, parcelObj);
    if (parcel == NULL) {
        doThrowNPE(env);
        return 0;
    }
     sp<Surface> self(reinterpret_cast<Surface *>(nativeObject));
    sp<IBinder> binder(parcel->readStrongBinder());
    if (self != NULL
            && (IInterface::asBinder(self->getIGraphicBufferProducer()) == binder)) {
        return jlong(self.get());
    }
    sp<Surface> sur;
    sp<IGraphicBufferProducer> gbp(interface_cast<IGraphicBufferProducer>(binder));
    if (gbp != NULL) {
        sur = new Surface(gbp, true);
        sur->incStrong(&sRefBaseOwner);
    }

    if (self != NULL) {
        self->decStrong(&sRefBaseOwner);
    }

    return jlong(sur.get());
}

到这里为止,APP<->WMS <->WMS 通信申请Surface的流程算走完了

Surface对应关系.jpg

总结

窗口的添加流程简化如下,这里暂且忽略窗口的分组管理。

  • APP首先去WMS登记窗口
  • WMS端登记窗口
  • APP新建Surface壳子,请求WMS填充Surface
  • WMS请求SurfaceFlinger分配窗口图层
  • SurfaceFlinger分配Layer,将结果回传给WMS
  • WMS将窗口信息填充到Surface传输到APP
  • APP端获得填充信息,获取与SurfaceFlinger通信的能力

作者:看书的小蜗牛 原文链接: WindowManagerService窗口管理之Window添加流程

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