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android窗口管理机

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     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:

 

clip_image002

 

    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:

    clip_image002[6]

 

    在服务端,多了个代理器:

    clip_image002[8]

 

 

    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

    clip_image002[10]

 

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:

 

     1

 

    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:

 

     2

 

    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:

         3

 

     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:

 

        4

 

 

  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:

 

       5

 

 

  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。

 

       6

 

 

  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:

 

      7

 

 

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。

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