android窗口管理机

     在学习 WindowManager 接口的时候，了解到这个接口很重要，因为它可以直接与Window Manager（窗口管理器）进行交互，那这个 Window Manager 究竟是怎么一回事呢？

     通过查找资料，我知道了 Window Manager 其实是一个 service（服务）。它是全局的，系统中唯一的，是独立于android应用程序的，所有android应用程序公用的 一个单独的C++服务。（这个“单独的C++服务”的说法，建议先看看：android概念空间及seviceManager 的介绍）

 

1. 基本架构原理

    要了解这个服务，我们首先要对android的基本架构原理有个了解。

    Android 是基于 C/S 模式的。在我们的根深蒂固的想法中，C/S架构就是 客户端和服务端直接通过Binder交互数据，打开Binder写入数据，通过Binder读取数据，通讯就可以完成了。如下图：

 

 

    然而，在 Android 的概念中，Binder 是一个很低层的概念，是 Linux 内核提供的 Binder 通讯机制。上面一层根本都看不到 Binder ，而是 Activity 跟一个 Service 的对象直接通过方法调用，获取服务。

    这个就是Android提供给我们的外特性：在Android中，要完成某个操作，所需要做的就是请求某个有能力的服务对象去完成动作，而无需知道这个通讯是怎样工作的，以及服务在哪里。所以 Andoid 的 IPC（进程间通信）在本质上属于对象请求代理架构（对象请求代理架构：CORBA ）。就是说它不仅解决了进程间的通信问题，还是一个架构，提出了一种设计理念。

 

    既然android的IPC 的本质是CORBA，那么我们就来分析一下CORBA。

   【CORBA】

    由OMG组织制订的一种标准的面向对象应用程序体系规范，或者说 CORBA体系结构是对象管理组织（OMG）为解决分布式处理环境(DCE)中，硬件和软件系统的互连而提出的一种解决方案。

    CORBA定议了一系列API，通信协议，和 物件/服务信息模型 用于使得异质应用程序能够互相操作，这些应用程序用不同的程序语言编写，运行在不同的平台上。CORBA因此为定义明确的物件提供了平台和位置的透明性，这些物件是分布式计算平台的基础。

    COBRA标准主要分为3个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共设施。最底层最核心就是ORB(对象请求代理)。

    ORB规定了分布对象的定义（接口）和语言映射，实现对象间的通讯和互操作，是分布对象系统中的"软总线"；在ORB之上定义了很多公共服务，可以提供诸如并发服务、名字服务、事务(交易)服务、安全服务等各种各样的服务；最上层的公共设施则定义了组件框架，提供可直接为业务对象使用的服务，规定业务对象有效协作所需的协定规则

        【ORB】     

         ORB是一个在对象间建立客户/服务器联系的中件。使用ORB，客户可以调用服务器的对象或对象中的应用，被调用的对象不要求在同一台机器上。由ORB负责进行通信，同时ORB也会在调用对象完成后返回结果。客户对象完全可以不关心服务器对象的位置，实现它所采用的具体技术和工作的硬件平台，甚至不必关心服务器对象的与服务无关的接口信息，这就大大简化了客户程序的工作。既然能够这么方便，那ORB就需要提供在不同机器间应用程序间的通信，数据转换，并提供多对象系统的无缝连接。

    CORBA 的本质以图的形式展现就是如下：

    

 

    在服务端，多了个代理器：

    

 

 

    分析了CORBA的大体理论架构，下面我们来看一下Android的对象代理结构：

    

 

在结构图中，我们可以较为清楚的把握Android的ＩＰＣ包含了如下的概念：

• 设备上下文什（ContextObject）

        设备上下文包含关于客服端，环境或者请求中没有作为参数传递个操作的上下文信息，应用程序开发者用ContextObject接口上定义的操作来创建和操作上下文。

• Android代理：这个是指服务端在客户端的代理对象
• Binder ：Linux内核提供的Binder通讯机制（底层）
• AIDL : Android 中的远程接口

Android的外特性空间是不需要知道服务在那里，只要通过代理对象完成请求。

 

 

2.窗口管理概述

    了解了Android 的基本架构原理，现在我们回到窗口管理这一块。

    Android 的窗口管理是基于 C/S 模式的，客户端就是应用程序，服务端 就是 Window Manager服务。如下图：

 

     

 

    Activity 建立一个主窗口之后，在将主窗口添加到 Window Manager 时，首先要建立 Window Manager的代理对象，并打开一个Session（session：会话；实现 IWindowSession AIDL 接口），并维持该会话（Activity 将通过该会话与 Window Manager 建立联系，这个Session 是C/S 体系的基础）。Client 通过这个Session 将 window 加入到 Window Manager 中。

    一个完整的窗口概念包含了 View，ViewRoot，Window Manager Service，Window，Decor View，IWindow，ISession，WindowState。他们之间的关系如下：

 

     

 

    Client 端的 Activity 通过 IWindowSession 会话与Window Manager Service 建立对话，而 Window Manager Service 通过 IWindow 接口访问 Client，将消息传递到Client 端，在通过消息分发渠道，将消息传递到具体的消息处理函数。（用户输入等操作最先是到 窗口管理服务，由窗口管理服务发给活动窗口，再一步步传递到焦点）。

 

 

3. Client 端

 

   客户端组成：

       Window，View，ViewRoot，Window Manager Proxy

 

   View：

       View 在 Android 中包含了 交互 和显示。

       在Activity 在 performLaunchActivity 时，会使用Activity.attach() 建立一个 PhoneWindow 主窗口。这个主窗口的建立并不是一个重点。handleResumeActivity 真正要启动一个Activity 的时候，会将主窗口加入到 Window Manager，当然并不是主窗口本身，而是指的主窗口的 DecorView 。

      DecorView ：实际上是一个ViewGroup ，在依存关系上来讲，对看这主窗口来讲，DecorView 是 Top-Level View 。如下图：

         

 

     View 的成员变量 mParent 用来管理 View 上级关系。而 ViewGroup 里构建了焦点管理和子 View 节点数组。这样通过 View 的mParent 和 ViewGroup的 mChildren 构建了 Android 中View直接的关系网。如下图：

 

        

 

 

  Focus Path

     所谓的 Foucs Path 就是我们的KeyEvent 传递的路线。一般的我们的KeyEvent 在主循环中，主View 通过View的焦点记录关系传递到焦点 View。例如下图，View22是焦点，最顶层的View 通过 mFoucs 的关系链找到最后形成的路径就是 Foucs Path。如下图红线所示：

 

       

 

 

  ViewRoot

• ViewRoot 实际上是一个 Handler，ViewRoot 简历主View 与 WindowsManager 通讯的桥梁。
• ViewRoot 本质上就是一个 Handler，我们知道 Handler 的基本功能 就是处理回调，发送消息。

     ViewRoot 通过 IWindowSession AIDL 添加窗口到 Window Manager ，而 IWindow AIDL 是Window Manager 分发消息给 Client ViewRoot 的渠道。

 

       

 

 

  Window Manager Proxy

     Activity 在使用 getSystemService 获取 WindowManagerImpl 时，建立了一个 WindowManagerImpl 的实例，这就是 Window Manager服务 的代理。

     wm=(WindowManagerImpl )context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);

     并调用 wm.addview 添加窗口到 WMService 中。

     在这个过程中客户端建立了什么样的管理框架，并如何这个会话？

     在 Window Manager Proxy 中建立了 View，Layout，ViewRoot 散着的对应关系表。构造一个ViewRoot 就会打开一个Session，并利用 IWindowSession 简历会话上下文。如下图：

 

      

 

 

4. 服务端 ---- Window Manager Service

    Window Manager Service 管理的窗口是应用程序的 Top-Level 窗口，这里称之为 主窗口，为什么主窗口要放到 Service 来管理呢？其实 放在一起管理是为了计算 Z-order 序列，根据应用程序的状态来显示/隐藏应用程序的窗口。

    在 Service 维护了一个 mWindow 数组，这个 mWindow 就是 Window 的 Z-order序 数组。mWindowMap 用于记录 <Client:Binder,WindowState对象>。

    在服务端的窗口对象叫做 WindowState 。WindowState 有一个叫做 mClient 成员变量来记录客户端 IWindow 实例，通过 IWindow 接口实例，Service可以访问客户端的信息，可以传递消息到客户端。所以说呢 IWindow 是 Service 链接 View 的桥梁。