忽然有一天，我想要做一件事：去代码中去验证那些曾经被"灌输"的理论。
-- 服装学院的IT男
本篇已收录于Activity短暂的一生系列欢迎一起学习讨论Android应用开发或者WMS
V：WJB6995
Q：707409815
正文
窗口显示流程一共分为以下5篇：
1. 流程概述
本篇开始真正看 addWindow 流程，首先从结果上对比下应用启动后窗口的区别来确认本篇的目的：
红色部分就是启动应用后多出来的部分，在 DefaultTaskDisplayArea 节点下多出来这么一个层级：
Task
ActivityRecord
WindowState
其中 Task 和 ActivityRecord 是如何挂载上去的在【Activity启动流程】已经介绍了，当前要分析的 addWindow 流程最重要的目标就是分析窗口对应的 WindowState 是如何创建并且挂载到窗口树中的。
也就是这一变化：
这个流程逻辑相对简单，整个流程框图如下：
-
- 应用端 Activity 执行到 onResume 说明 Activity 已经可见，下面就需要处理可见的内容
-
- 应用端 Session 调用到 WindowManagerService::addWindow 方法
-
- WMS 处理 addWindow 流程也就做了2件事：
- 创建出对应的 WindowState
- 挂载到层级树中（挂载到对应的 WindowToken 下）
2. 流程分析
上一篇知道流程已经执行到 ViewRootImpl::setView 来触发 addWindow 流程，回忆一下应用端的调用：
# ViewRootImpl
final W mWindow;
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView,
int userId) {
......
res = mWindowSession.addToDisplayAsUser(mWindow, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), userId,
mInsetsController.getRequestedVisibleTypes(), inputChannel, mTempInsets,
mTempControls, attachedFrame, compatScale);
......
}
这里有几个参数比较重要：
mWindow ： 用于 WMS 与应用端通信
mWindowAttributes : DecorView 的参数
getHostVisibility() ：可见性
inputChannel：Input 通路
看到你这些参数有个疑问：
明明是 addWindoW 流程，但是到了 WindowManagerImpl 就变成了 addView 传递的也是 DecoreView ，再到和 WMS 通信的时候，参数里连 DecoreView 都不剩了，这怎么能叫 addWindow 流程呢？
本篇将介绍WindowManagerService是如何处理剩下逻辑的文末也会回答这个问题。
2.1 WindowManagerService::addWindow方法概览
接上篇知道 Session::addToDisplayAsUser 方法调用的是 WindowManagerService::addWindow ，先看一下这个方法。
# WindowManagerService
// 保存应用端 ViewRootImpl 和 WindowState 的映射关系
/** Mapping from an IWindow IBinder to the server's Window object. */
final HashMap<IBinder, WindowState> mWindowMap = new HashMap<>();
public int addWindow(Session session, IWindow client, LayoutParams attrs, int viewVisibility,
int displayId, int requestUserId, InsetsVisibilities requestedVisibilities,
InputChannel outInputChannel, InsetsState outInsetsState,
InsetsSourceControl[] outActiveControls) {
......
// 1.1 权限检查
int res = mPolicy.checkAddPermission(attrs.type, isRoundedCornerOverlay, attrs.packageName,
appOp);
if (res != ADD_OKAY) {
return res;
}
// 父窗口，应用 Activity 窗口逻辑是没有父窗口的
WindowState parentWindow = null;
......
// 拿到当前窗口类型
final int type = attrs.type;
......
synchronized (mGlobalLock) {
......
// 1.2 如果窗口已经添加，直接return
if (mWindowMap.containsKey(client.asBinder())) {
// 日志
ProtoLog.w(WM_ERROR, "Window %s is already added", client);
return WindowManagerGlobal.ADD_DUPLICATE_ADD;
}
......
ActivityRecord activity = null;
// 是否为 hasParent
final boolean hasParent = parentWindow != null;
// 2.1 拿到token
WindowToken token = displayContent.getWindowToken(
hasParent ? parentWindow.mAttrs.token : attrs.token);
// Activity 没有父窗口，这里也为null
final int rootType = hasParent ? parentWindow.mAttrs.type : type;
......
if (token == null) {
......
if (hasParent) {
// Use existing parent window token for child windows.
// 2.2子窗口用父窗口的 token
token = parentWindow.mToken;
} else if (...) {
......
} else {
// 2.3 系统窗口会创建 token
final IBinder binder = attrs.token != null ? attrs.token : client.asBinder();
token = new WindowToken.Builder(this, binder, type)
.setDisplayContent(displayContent)
.setOwnerCanManageAppTokens(session.mCanAddInternalSystemWindow)
.setRoundedCornerOverlay(isRoundedCornerOverlay)
.build();
}
} else if (rootType >= FIRST_APPLICATION_WINDOW
&& rootType <= LAST_APPLICATION_WINDOW) {
......
} else if......// 忽略其他各种创建对 token的处理
// 3.1 创建 WindowState
final WindowState win = new WindowState(this, session, client, token, parentWindow,
appOp[0], attrs, viewVisibility, session.mUid, userId,
session.mCanAddInternalSystemWindow);
......
final DisplayPolicy displayPolicy = displayContent.getDisplayPolicy();
// 调整window的参数
displayPolicy.adjustWindowParamsLw(win, win.mAttrs);
......
// 1.3 验证Window是否可以添加，主要是验证权限
res = displayPolicy.validateAddingWindowLw(attrs, callingPid, callingUid);
if (res != ADD_OKAY) {
// 如果不满足则直接return
return res;
}
final boolean openInputChannels = (outInputChannel != null
&& (attrs.inputFeatures & INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0);
if (openInputChannels) {
// 4.1 Input 事件输入通道
win.openInputChannel(outInputChannel);
}
......
// 3.2 创建SurfaceSession
win.attach();
// 3.3 窗口存入mWindowMap
mWindowMap.put(client.asBinder(), win);
......
// 3.4 窗口挂载
win.mToken.addWindow(win);
displayPolicy.addWindowLw(win, attrs);
......
// 4.2 处理窗口焦点切换
boolean focusChanged = false;
if (win.canReceiveKeys()) {
focusChanged = updateFocusedWindowLocked(UPDATE_FOCUS_WILL_ASSIGN_LAYERS,
false /*updateInputWindows*/);
if (focusChanged) {
imMayMove = false;
}
}
......
// 调整父容器下的元素层级
win.getParent().assignChildLayers();
// 4.3 更新inut焦点
if (focusChanged) {
displayContent.getInputMonitor().setInputFocusLw(displayContent.mCurrentFocus,
false /*updateInputWindows*/);
}
// 4.4 更新input窗口
displayContent.getInputMonitor().updateInputWindowsLw(false /*force*/);
// 窗口添加log
ProtoLog.v(WM_DEBUG_ADD_REMOVE, "addWindow: New client %s"
+ ": window=%s Callers=%s", client.asBinder(), win, Debug.getCallers(5));
......
}
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
return res;
}
这个方法就是 addWindow 流程的核心方法了，代码很多，保留了下面4个主要逻辑：
-
- 校验处理
- 1.1 1.3 为操作权限校验
- 1.2 为限制应用端的一个 RootView 只能执行一次 addWindow
-
- Token 处理
- 这个 token 其实就是 WindowToken(ActivityRecord 是其子类)
- 获取 token，如果是子窗口就从父窗口拿，没有就从参数里拿
- 如果是系统窗口就会在2.3出根据窗口类型创建出一个 WindowToken
-
- WindowState 处理
- 3.1 创建 WindowState
- 2.2 执行 WindowState::attach 会创建 SurfaceSession
- 3.3 将新建的 WindowState 和 W 映射，存入 mWindowMap
- 3.4 窗口挂载
-
- Input 和焦点处理
当然这个方法实际上做的事肯定不止这些，只是根据我的个人理解整理出了几个比较重要的处理点。
当前分析的 addWindow 主流程，所以分析2,3两点，也就是 Token 和 WindowState 的处理逻辑。
3 Token相关
首先给一个结论，当前分析的场景，这个 Token 就是 Activity 启动流程中创建 ActivityRecord 时创建的 Token ,而 ActivityRecord 是 WindowToken 的子类。
在 【WindowContainer窗口树】介绍过，WindowState 的父节点大部分情况是 WindowToken ，而且在上一篇看到 dump 启动应前后的窗口树区别，明确知道 WindowState 是挂载到 ActivityRecord 下的，
在分析 WindowState 的创建和挂载前，需要先给它找到它的父节点: WindowToken 。这也是 WindowManagerService::addWindow 方法中比较靠前执行的逻辑。
根据上一小节的分析，当前场景的 Token 来自参数"attrs.token" 。这个参数是应用端传递过来的，上一篇在分析 WindowManagerGlobal::addView 方法的时候提到在Window::adjustLayoutParamsForSubWindow 方法对赋值 token 给参数，现在看一下这个方法。
# Window
// 应用Token
private IBinder mAppToken;
void adjustLayoutParamsForSubWindow(WindowManager.LayoutParams wp) {
......
if (wp.token == null) {
wp.token = mContainer == null ? mAppToken : mContainer.mAppToken; // activity的window在这里设置token
}
......
}
mContainer 唯一赋值的地方在 Window::setContainer 方法，当前没调用，所以 wp.token 最终的值是为 mAppToken ，而mAppToken 的赋值在给 Window 设置 WindowManager 的时候赋值，也就是setWindowManager 方法，这里的 token 就是 ActivityRecord 的 token 。
下面这张图可以更直观的看到 Token 的传递：
-
- WindowToken 内部有个成本变量 token ，ActivityRecord 是其子类
-
- Activity 启动过程中会先创建 ActivityRecord ，在创建 ActivityRecord 的时候会创建一个匿名 Token 对象，并保存在变量 token 中
-
- 随着启动流程的执行，会在 ActivityTaskSupervisor::realStartActivityLocked 方法里构建事务，这个时候 token 就被保存在 ClientTransaction 的成员变量 mActivityToken
-
- ClientTransaction 提供了一个 getActivityToken 方法返回 mActivityToken 。这个方法在具体的事务执行时，比如 LaunchActivityItem::execute 方法执行，会作为参数传递过去
-
- LaunchActivityItem::execute 方法会构建一个 ActivityClientRecord ，构建方法需要 Token 参数，这个时候 Token 就被保存在 ActivityClientRecord 的成员变量 token 中
-
- 接下里就到了应用进程，应用进程执行 ActivityThread::performLaunchActivity 方法开始处理 Activity 启动流程，ActivityClientRecord 作为参数被传递了过来
-
- ActivityThread::performLaunchActivity 方法内部会执行 Activity::attach 方法，这个方法需要一个 Token 作为参数，传递的就是从 ActivityClientRecord 里取出的 token
-
- Activity::attach 方放会将 Token 赋值给成员变量 mToken
-
- Window 创建后会执行 Window::setWindowManager ，这个时候会将 mToken 作为参数传递进去，保存在 Window 的成员变量 mAppToken 中
-
- 在执行 WindowManagerGlobal::addView 时会执行 Window::adjustLayoutParamsForSubWindow 调整参数，这个时候 Token 就被复制到 WindowManager.LayoutParams 下的 token 变量中
-
- 执行 addWindow 流程时，WindowManager.LayoutParams 会被传递到 WMS ，这样 Token 也就被传递了过去
3.1 补充 生命周期事务流程图
这里补充下 system_service 是如何通过 ClientTransaction 来完成应用端生命周期相关执行的流程，具体代码不是当前重点，就不具体分析了。
4. WindowState的创建与挂载
addWindow 流程中 WindowState 的创建与挂载是重点，回顾一下这一流程层级树的变化：
4.1 WindowState的创建
在 WindowManagerService::addWindow 方法中，执行了 WindowState 的创建，代码如下：
# WindowManagerService
public int addWindow(Session session, IWindow client, LayoutParams attrs, int viewVisibility,
int displayId, int requestUserId, InsetsVisibilities requestedVisibilities,
InputChannel outInputChannel, InsetsState outInsetsState,
InsetsSourceControl[] outActiveControls) {
......// WindowToken相关处理
// 创建WindowState
final WindowState win = new WindowState(this, session, client, token, parentWindow,
appOp[0], attrs, viewVisibility, session.mUid, userId,
session.mCanAddInternalSystemWindow);
......
}
这里注意几个参数，然后直接看WindowState的构造方法
# WindowState
final IWindow mClient;
@NonNull WindowToken mToken;
// The same object as mToken if this is an app window and null for non-app windows.
// 与 mToken 相同的对象（如果这是应用程序窗口），而对于非应用程序窗口为null
// 说人话就是应用窗口才有ActivityRecord
ActivityRecord mActivityRecord;
// 层级
final int mBaseLayer;
WindowState(WindowManagerService service, Session s, IWindow c, WindowToken token,
WindowState parentWindow, int appOp, WindowManager.LayoutParams a, int viewVisibility,
int ownerId, int showUserId, boolean ownerCanAddInternalSystemWindow,
PowerManagerWrapper powerManagerWrapper) {
......
mClient = c;
......
// 保存token
mToken = token;
// 只有 ActivityRecord 重写了 asActivityRecord 其他默认返回努力了
mActivityRecord = mToken.asActivityRecord();
......
//子窗口处理
if (mAttrs.type >= FIRST_SUB_WINDOW && mAttrs.type <= LAST_SUB_WINDOW){
......
}else {
// Activity的窗口指为 2 * 10000 + 1000 = 21000
mBaseLayer = mPolicy.getWindowLayerLw(parentWindow)
* TYPE_LAYER_MULTIPLIER + TYPE_LAYER_OFFSET;
......
}
}
创建 WindowState 有2个重要的参数 ：client，和 token 。这个 client 代表着客户端也就是 ViewRootImpl 的内部类 W ，另一个参数就是上节的 Token 。
WindowState 以后会经常看到，不过当前只要知道在 WindowManagerService::addWindow 会创建出一个 WindowState 对象即可。
4.2 WindowState的挂载
WindowState 创建好后自然是需要挂载到窗口树的，操作也很简单，直接添加到对应的 (ActivityRecord)WindowToken 下就好。
# WindowManagerService
// ViewRootImpl和WindowState的map
final HashMap<IBinder, WindowState> mWindowMap = new HashMap<>();
public int addWindow(Session session, IWindow client, LayoutParams attrs, int viewVisibility,
int displayId, int requestUserId, InsetsVisibilities requestedVisibilities,
InputChannel outInputChannel, InsetsState outInsetsState,
InsetsSourceControl[] outActiveControls) {
......
// 窗口已经添加，直接return
if (mWindowMap.containsKey(client.asBinder())) {
// 打印log
ProtoLog.w(WM_ERROR, "Window %s is already added", client);
return WindowManagerGlobal.ADD_DUPLICATE_ADD;
}
......// WindowToken相关处理
......// WindowState的创建
// WindowState的挂载
win.attach();
// 1. 存进map
mWindowMap.put(client.asBinder(), win);
......
// 2. 挂载
win.mToken.addWindow(win);
......
}
-
- 在看挂载前先看一下 mWindowMap 这个数据结构，key 是一个 IBinder，value 是 WindowState ，这边将新创建的 WindowState 作为 value 添加到了 map 中，前面说过 client是应用端 ViewRootImpl 下的 "W"这个类，也就是说在 WMS 中应用端的这个 ViewRootImpl 和为其创建的 WindowState 已经被记录在 mWindowMap 中了。
在执行WMS::addWindow方法开始的时候就会尝试通过 clent 从 mWindowMap 获取值，如果获取到了说明已经执行过 addWindow 则进行 return 不执行后面逻辑。
-
- 这里是窗口的挂载，"win.mToken" 这里的 mToken 刚刚看到是创建 WindowState 的时候传递的 token 也就是 ActivityRecord （WindowToken）。
也就是说调用的是 ActivityRecord::addWindow 方法进行挂载的。
# ActivityRecord
@Override
void addWindow(WindowState w) {
super.addWindow(w);
checkKeyguardFlagsChanged();
}
直接调用其父类方法，ActivityRecord 父类是 WindowToken
# WindowToken
void addWindow(final WindowState win) {
// WindowState 挂载日志
ProtoLog.d(WM_DEBUG_FOCUS,
"addWindow: win=%s Callers=%s", win, Debug.getCallers(5));
if (win.isChildWindow()) {
// Child windows are added to their parent windows.
// 子窗口的父类应该是WindowState所以不执行后续
return;
}
// This token is created from WindowContext and the client requests to addView now, create a
// surface for this token.
// 真正添加进子容器
if (!mChildren.contains(win)) {
// 日志
ProtoLog.v(WM_DEBUG_ADD_REMOVE, "Adding %s to %s", win, this);
// 挂载（添加进孩子容器），有一个比较方法
addChild(win, mWindowComparator);
// 记录有窗口边框
mWmService.mWindowsChanged = true;
// TODO: Should we also be setting layout needed here and other places?
}
}
执行完 WindowContainer::addChild 方法后 WindowState 已经被添加到层级树中了，挂在到对应的 ActivityRecord 下。
当然这里需要注意 WindowToken::addWindow 最终也是调用父类 WindowContainer::addChild 将 WindowState 添加到自己的孩子中，这里传递了一个mWindowComparator。
4.3 挂载的位置
WindowContainer::addChild 方法被定义在基类，也就是容器添加孩子时都会按一定规则添加，当然默认其实还是按顺序，但是有的时候也有特殊情况，所以这个方法提供了一个参数，使得可以在具体场景控制具体的添加逻辑。
# WindowContainer
protected void addChild(E child, Comparator<E> comparator) {
// 检查子元素是否已经被其他容器拥有，如果是，则抛出异常
if (!child.mReparenting && child.getParent() != null) {
throw new IllegalArgumentException("addChild: container=" + child.getName()
+ " is already a child of container=" + child.getParent().getName()
+ " can't add to container=" + getName());
}
// 初始化插入位置为-1，表示尚未找到合适的插入位置
int positionToAdd = -1;
// 如果有比较器则进行比较
// 遍历当前容器中的所有子元素
if (comparator != null) {
final int count = mChildren.size();
// 使用比较器比较待插入的子元素和当前容器中的子元素
for (int i = 0; i < count; i++) {
// 如果比较结果小于0，表示待插入元素应该位于当前元素之前
if (comparator.compare(child, mChildren.get(i)) < 0) {
positionToAdd = i;
break;
}
}
}
// 没有比较器或者比较的结果还是-1 ，则添加到最后（大部分场景）
if (positionToAdd == -1) {
mChildren.add(child);
} else {
// 如果比较器计算出了准确位置，则按要求添加
mChildren.add(positionToAdd, child);
}
// Set the parent after we've actually added a child in case a subclass depends on this.
// 调用孩子容器设置当前容器为其父节点
child.setParent(this);
}
-
- 方法目的就是添加子元素到父容器中，但是可以根据 comparator 比较规则添加到正确的位置
-
- 比较方式很简单，拿当前需要添加的元素和容器内其他元素逐个比较，如果比较 comparator 返回值小于0，则添加到"被比较"的元素前面
-
- 有2种情况，是按顺序添加到容器末尾
- 3.1 没有比较器。positionToAdd 为默认值 -1
- 3.2 和每个元素比较的返回值都大于0，说明要添加其后面，这个时候 positionToAdd 还是为默认值 -1
-
- setParent 调用孩子容器设置当前容器为其父节点，另外还会将 mSyncState 变量设置为 SYNC_STATE_WAITING_FOR_DRAW
当前场景，父容器 ActivityRecord 还是是空的，所以没什么意义。
不过既然看到这里，就继续分析，根据分析，当前逻辑调用的比较器是 WindowToken下的 mWindowComparator 。
4.3.1 addWindow是顺序-- WindowToken下的 mWindowComparator
# WindowToken
private final Comparator<WindowState> mWindowComparator =
(WindowState newWindow, WindowState existingWindow) -> {
......
return isFirstChildWindowGreaterThanSecond(newWindow, existingWindow) ? 1 : -1;
};
protected boolean isFirstChildWindowGreaterThanSecond(WindowState newWindow,
WindowState existingWindow) {
// 就是比较两个窗口的mBaseLayer
return newWindow.mBaseLayer >= existingWindow.mBaseLayer;
}
这里的 newWindow 和 existingWindow 当然是一个当前需要添加进容器的 WindowState 和上一个存在的 WindowState
-
- 对 WindowToken 的子窗口进行比较排序，1和-1表示相对顺序
-
- 返回 true，则是 1，表示插入在后面。 也就是 newWindow 的 mBaseLayer 大于原来的
-
- 返回 false，则是 -1，表示插入在前面，也就是 newWindow 的 mBaseLayer 小于原来的
简单来说就是比较 mBaseLayer 来判断当前新添加的是放在哪个位置。 正常情况都是按顺添加，也就是后添加的在最上面。
这个 mBaseLayer 在 创建 WindowState 赋值，逻辑也比较简单，应用窗口的值计算后就是 21000 ，假设有2个应用窗口，那值都是一样的，就按序添加了。
这个值自己可以根据窗口类型计算，也可以使用命名 "adb shell dumpsys window windows" dump，然后搜 "mBaseLayer=" 确认。
addWindow 流程到这也就结束了，在三个流程里算比较简单的了，就做了2件事：
-
- 创建 WindowState
-
- 挂载到窗口树上