Android知识进阶树——Window & ViewRootImpl

1、初识Window

val layoutParams = WindowManager.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT, ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT)
layoutParams.flags = WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE shl WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL shl  WindowManager.LayoutParams.FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED
windowManager.addView(imageView,layoutParams)

Window类型

系统级WIndow：系统级别的Window需要声明权限才能创建，如Toast
应用级Window：系统的活动窗口，如：Activity
子Window：附属在父Window中，如：Dialog

FLAG

FLAG_NOT_FOCUSABLE:表示不获取焦点，事件最终会传递到底层的Window
FLAG_NOT_TOUCH_MODEL：只处理自己区域内的点击事件，区域之外的传递给底层Window
FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED：开启此模式可以显示在锁屏上

2、Window工作过程

Window是一个抽象概念，它是以View的形式存在，每个Window都对应着View和ViewRootImpl，Window和View之间通过ViewRootImpl建立联系

2.1、Window的添加过程

Window的整个添加过程可分为两部分执行：

WindowManager
WindowManagerService

View的添加是从调用windowManager.addView（）开始的，其实点开windowManager只是一个继承ViewManager的接口，在活动中真正执行任务的是它的实现类WindowMangerImpl，因此方法会执行到WindowMangerImpl.addView()，但WindowMangerImpl 是个聪明的类，在addView()中除了验证设置LayoutParams的合法性之外，它又将所有的工作都桥接给WindowManagerGlobal执行：

@Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
    applyDefaultToken(params);//验证params的合法性
    mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow); // 直接交给WindowManagerGlobal处理
}

WindowManagerGlobal

在具体执行方法前先介绍下WindowManagerGlobal中的各个集合的作用（见下面注释），在Window工作的整个过程他们时刻保存着Window和View的运行状态

private final ArrayList<View> mViews = new ArrayList<View>();  // 保存所有Window对应的View
private final ArrayList<ViewRootImpl> mRoots = new ArrayList<ViewRootImpl>();  // 保存所有Window对应的ViewRootImpl
private final ArrayList<WindowManager.LayoutParams> mParams =  // 保存所有Window对应的WindowManager.LayoutParams
        new ArrayList<WindowManager.LayoutParams>();
private final ArraySet<View> mDyingViews = new ArraySet<View>(); // 保存正在被删除的View

WindowManagerGlobal.addView（）

root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
view.setLayoutParams(wparams);
mViews.add(view); 
mRoots.add(root); 
mParams.add(wparams);
root.setView(view, wparams, panelParentView);  // View的绘制

上面是addView（）中的部分代码，它执行了以下几个操作：

创建ViewRootImpl的实例
设置View的布局参数
分别在集合中保存view、root和params

在保存了相关数据后，View真正的执行就是setView（）这一句开始，下面看看ViewRootImpl中是如何实现View的测量绘制的

ViewRootImpl.setView（）

ViewRootImpl是View中的最高层级，属于所有View的根（但ViewRootImpl不是View，只是实现了ViewParent接口），实现了View和WindowManager之间的通信协议

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
        synchronized (this) {
        ......
          requestLayout();//对View进行第一次测量和绘制

res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                            getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
                            mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                            mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel); //调用WindowSession的addTodiaplay（）添加窗口
        		}
}

requestLayout（）内调用scheduleTraversals()，scheduleTraversals()中会获取主线程的Handler然后发送消息执行TraversalRunnable实例，TraversalRunnable是Runnable的实现类，在run（）方法中执行oTraversal() ，然后方法会执行到performTraversals（）

performTraversals（）

//调用performMeasure完成Window内视图的测量
       performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
                    int width = host.getMeasuredWidth();
                    int height = host.getMeasuredHeight();
                    boolean measureAgain = false;
                    if (lp.horizontalWeight > 0.0f) {
                        width += (int) ((mWidth - width) * lp.horizontalWeight);
                        childWidthMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(width,
                                MeasureSpec.EXACTLY);
                        measureAgain = true;
                    }
                    if (lp.verticalWeight > 0.0f) {
                        height += (int) ((mHeight - height) * lp.verticalWeight);
                        childHeightMeasureSpec = MeasureSpec.makeMeasureSpec(height,
                                MeasureSpec.EXACTLY);
                        measureAgain = true;
                    }

                    if (measureAgain) {
                        performMeasure(childWidthMeasureSpec, childHeightMeasureSpec);
                    }
   ......
        final boolean didLayout = layoutRequested && (!mStopped || mReportNextDraw);
        boolean triggerGlobalLayoutListener = didLayout
                || mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes;
        if (didLayout) {
            performLayout(lp, mWidth, mHeight); //完成View的布局Layout
            }
......
 performDraw();//对View的绘制

performTraversals方法中，依次调用了performMeasure、performLayout、performDraw三个方法，这三个方法中又分别调用View或ViewGroupde的measure、layout和draw方法，完成了View的测量、布局和绘制；

WindowSession使用Binder机制调用IWindowSession接口，内部调用WindowManagerService.addWindow（）添加，到此所有的操作就执行到了WindowManagerService中,关于WindowManagerService的工作过程请参考Android窗口管理分析

@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);
 }

2.2、Window删除过程

删除过程和添加一样最后执行任务的都是WindowManagerGlobal，先看下WindowManagerGlobal的removeView()方法：

int index = findViewLocked(view, true); 
View curView = mRoots.get(index).getView(); 
removeViewLocked(index, immediate);

removeView()中主要执行三个步骤：

获取当前操作View的index
获取mRoots中保存的ViewRootImpl实例
调用removeViewLocked执行删除

removeViewLocked（）：获取要删除的View执行删除操作

ViewRootImpl root = mRoots.get(index);
View view = root.getView();   // 获取ViewRootImpl保存的View

boolean deferred = root.die(immediate);  // 调用die（）执行删除View
mDyingViews.add(view);  // 将要删除的View添加到mDyingViews

die（）：发送删除消息

boolean die(boolean immediate) {
if (immediate && !mIsInTraversal) {
    doDie(); 
    return false;
}
    mHandler.sendEmptyMessage(MSG_DIE); 
    return true;
}

在die（）方法中根据传入的immediate执行同步或异步删除：

同步删除：直接调用doDie()方法执行删除
异步删除：发送Handler消息调用doDie（）

doDie（）：真正执行View的删除

mView.dispatchDetachedFromWindow();  
mWindowSession.remove(mWindow); 
mView.onDetachedFromWindow();
WindowManagerGlobal.getInstance().doRemoveView(this);

doDie是真正发起删除的地方，执行操作如下：

调用用mWindowSession最终调用WindowMangerService.removeWindow（）
调用View的onDetachedFromWindow（）执行View的移除操作
移除mRoots、mParams、mDyingView中保存的View信息

2.3、Window更新过程

WindowManagerGlobal.updateViewLayout（）

public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {

    final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams)params;
    view.setLayoutParams(wparams);  // 设置新的LyaoutParams

    synchronized (mLock) {
        int index = findViewLocked(view, true);
        ViewRootImpl root = mRoots.get(index);  //更新root，mParams集合中的数据
        mParams.remove(index);
        mParams.add(index, wparams);//替换mParams中保存的wparams
        root.setLayoutParams(wparams, false); // 更新View
    }
}

执行过程见上面注释，在 root.setLayoutParams中会触发ViewRootImpl的scheduleTraversals实现View的测量、布局、绘制；

3、实例

3.1、Activity中Window的添加

在这里插入图片描述
借用网络上的一幅图展示Activity的层次关系：

PhoneWindow：Activity的活动窗口
DecorView：所有视图的根View，其中包含标题栏和content
ContentView：布局容器设置的layout文件被加载到其中

window的创建

在Activity.attach（）方法中使用PolicyManager.makeNewWindow（）创建PhoneWIndow

 mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback);
        mWindow.setWindowControllerCallback(this);
        mWindow.setCallback(this);
        mWindow.setOnWindowDismissedCallback(this);
        mWindow.getLayoutInflater().setPrivateFactory(this);

window设置视图

//Activity中
public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
    getWindow().setContentView(layoutResID);  //调用PhoneWindow的setContentView（）
    initWindowDecorActionBar();
}

此处的getWindow（）得到的就是前面创建的PhoneWindow ，所以setContentView（）最终是在PhoneWindow中执行的

public void setContentView(int layoutResID) {
      if (mContentParent == null) {
            installDecor();
        } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mContentParent.removeAllViews();
        }
}

setContentView()方法中，首先判断contentParent是否空,如果为空则执行installDecor()，installDecor（）中有两处代码比较明显，分别是初始化DecorView和mContentParent，下面分别看看这两个方法

generateDecor（）：创建DecorView实例

protected DecorView generateDecor(int featureId) {
    return new DecorView(context, featureId, this, getAttributes()); //初始化DecorView，此时只是一个FrameLayout
}

generateLayout（）：加载布局文件并初始化mContentParent

mDecor.onResourcesLoaded(mLayoutInflater, layoutResource);
//根据加载后的布局查找content
ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);  // 加载DecorView布局中的content容器
public static final int ID_ANDROID_CONTENT = com.android.internal.R.id.content;  //content的id

//mDecor.onResourcesLoaded()
final View root = inflater.inflate(layoutResource, null);  //加载原始布局文件：包含标题栏和content
addView(root,new ViewGroup.MarginLayoutParams(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT));  //将加载的布局添加到DecorView中

在generateLayout中完成了布局layout文件的加载，具体细节如下：

加载getWindowStyle中的属性值
根据设置的style初始化Layout的WindowManager.LayoutParams 和选择系统的布局资源layoutResource
设置DecorView的背景、标题、颜色等状态
然后调用mDecor.onResourcesLoaded()加载layoutResource到DecorView中
根据资源id获取布局中的contentParent容器

将View添加到DecorView的contentParent容器中

@Override
public void setContentView(int layoutResID) {
     mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent); //加载布局到mContentParent中
}

加载完布局后回调onContentChange（），通知Activity加载完毕

final Callback cb = getCallback();
if (cb != null && !isDestroyed()) {
    cb.onContentChanged();
}

到此DecorView和contentParent初始化已经完成，DecorView中加载了一个具有TitleView和ContentView的布局，并且加载的layoutResID也已加载到ContentView中，所以关于DecorView内部的工作已经完成，但DecorView未被添加到Window中，所以此时界面仍是不可见

DecorView添加到Window（）

ActivityThread的handleResumeActivity（）中调用Activity的makeVisible（）方法，makeVisible中调用WindowManager.addView()将DecorView添加到PhoneWindow中，到此布局资源展示在屏幕上

//handleResumeActivity
if (r.activity.mVisibleFromClient) {
    r.activity.makeVisible();
}

void makeVisible() {
    if (!mWindowAdded) {
        ViewManager wm = getWindowManager();
        wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes());  //将DecorView添加到PhoneWindow中
        mWindowAdded = true;
    }
    mDecor.setVisibility(View.VISIBLE);  //设置DecorView可见
}

3.2、Dialog中Window的添加

Dialog使用

val dialog = Dialog(this,R.style.Base_ThemeOverlay_AppCompat_Dialog)
dialog.setContentView(R.layout.dialog)
dialog.show()
dialog.cancel()

创建Window

从上面使用可以看出，dialog设置布局时和Activity都是使用setContentView，所以其执行初始化的过程和Activity一致，只是在将DecorView添加到Window时有所不同

将DecorView添加到Window

public void show() { //在Dialog显示时添加到Window中
  mWindowManager.addView(mDecor, l); // 添加DecorView
}

dialog关闭时通过WindowManager移除DectorView

mWindowManager.removeViewImmediate(mDecor);

3.3、Toast中Window的创建

使用

Toast.makeText(this,"Toast",Toast.LENGTH_SHORT).show()

makeText()：makeText执行了Toast的文件加载和和设置

Toast result = new Toast(context, looper); //创建Toast实例，并传入队列Loop
LayoutInflater inflate = (LayoutInflater)
        context.getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE);
View v = inflate.inflate(com.android.internal.R.layout.transient_notification, null);  //加载Toast布局并设置View
TextView tv = (TextView)v.findViewById(com.android.internal.R.id.message);
tv.setText(text); //设置Toast的信息
result.mNextView = v; // 复制给mNextView
result.mDuration = duration;  //设置Toast的弹出时长
return result;

Toast的显示

INotificationManager service = getService();
String pkg = mContext.getOpPackageName();
TN tn = mTN;
tn.mNextView = mNextView;

service.enqueueToast(pkg, tn, mDuration);

针对上面方法中做几点说明：

service是INotificationManager的代理类，此处是IPC通信；
TN 是ITransientNotification的代理类
mNextView是本次Toast加载的View
service.enqueueToast()将Toast加入消息队列

Toast最终回调TN中的show方法，show（）中发送Message到Handle，然后调用handleShow（）

public void handleShow(IBinder windowToken) {
handleHide();
mParams.x = mX;
mParams.y = mY;
mParams.verticalMargin = mVerticalMargin;
mParams.horizontalMargin = mHorizontalMargin;
mParams.packageName = packageName;
mParams.hideTimeoutMilliseconds = mDuration ==
    Toast.LENGTH_LONG ? LONG_DURATION_TIMEOUT : SHORT_DURATION_TIMEOUT;
mParams.token = windowToken;

mWM = (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
mWM.addView(mView, mParams);
}

handleShow（）中执行以下操作：

调用handleHide()隐藏前一个Toast
设置Toast的mParams参数，如：坐标、mDuration
调用WindowManager的addView（）添加View

WindowManagerService是如何执行Window的添加和操作的？