AOSP Android14 Launcher3——远程窗口动画关键类SurfaceControl详解

在 Launcher3 执行涉及其他应用窗口(即"远程窗口")的动画时,例如"点击桌面图标启动应用"或"从应用上滑回到桌面"的过渡动画,SurfaceControl 扮演着至关重要 的角色。它是实现这些跨进程、高性能、精确定制动画的核心技术。

SurfaceControl在源码中的使用

Launcher3中有几处非常经典的使用SurfaceControl的地方。

在分屏应用进入到最近任务,或者从最近任务启动应用时,涉及到分屏应用中间的bar条,这个bar条是属于SystemUI进程的,在Launcher中显示就属于远程窗口,因此需要通过SurfaceControl来进行更新操作。

启动分屏应用时bar条由隐藏到最终显示的过程就是通过SurfaceControl控制bar条的透明度来实现的。

源码如下:

java 复制代码
    public static ValueAnimator createSplitAuxiliarySurfacesAnimator(
            @Nullable RemoteAnimationTarget[] nonApps, boolean shown,
            @Nullable Consumer<ValueAnimator> animatorHandler) {
        if (nonApps == null || nonApps.length == 0) {
            return null;
        }

        List<SurfaceControl> auxiliarySurfaces = new ArrayList<>();
        for (RemoteAnimationTarget target : nonApps) {
            final SurfaceControl leash = target.leash;
            if (target.windowType == TYPE_DOCK_DIVIDER && leash != null && leash.isValid()) {
                auxiliarySurfaces.add(leash);
            }
        }
        if (auxiliarySurfaces.isEmpty()) {
            return null;
        }

        SurfaceControl.Transaction t = new SurfaceControl.Transaction();
        if (animatorHandler == null) {
            // Apply the visibility directly without fade animation.
            for (SurfaceControl leash : auxiliarySurfaces) {
                t.setVisibility(leash, shown);
            }
            t.apply();
            t.close();
            return null;
        }

        ValueAnimator dockFadeAnimator = ValueAnimator.ofFloat(0f, 1f);
        dockFadeAnimator.addUpdateListener(valueAnimator -> {
            float progress = valueAnimator.getAnimatedFraction();
            for (SurfaceControl leash : auxiliarySurfaces) {
                if (leash != null && leash.isValid()) {
                    t.setAlpha(leash, shown ? progress : 1 - progress);
                }
            }
            t.apply();
        });
        dockFadeAnimator.addListener(new AnimatorListenerAdapter() {
            @Override
            public void onAnimationStart(Animator animation) {
                if (shown) {
                    for (SurfaceControl leash : auxiliarySurfaces) {
                        t.setLayer(leash, Integer.MAX_VALUE);
                        t.setAlpha(leash, 0);
                        t.show(leash);
                    }
                    t.apply();
                }
            }

            @Override
            public void onAnimationEnd(Animator animation) {
                if (!shown) {
                    for (SurfaceControl leash : auxiliarySurfaces) {
                        if (leash != null && leash.isValid()) {
                            t.hide(leash);
                        }
                    }
                    t.apply();
                }
                t.close();
            }
        });
        dockFadeAnimator.setDuration(SPLIT_DIVIDER_ANIM_DURATION);
        animatorHandler.accept(dockFadeAnimator);
        return dockFadeAnimator;
    }

下来来详解SurfaceControl在Launcher中的角色以及为什么要使用SurfaceControl

SurfaceControl 的角色:

  1. 窗口/图层的句柄: 在 Android 图形系统中,每个窗口或可视元素最终都对应一个或多个图层 (Layer) ,这些图层由系统的合成器 (SurfaceFlinger) 负责管理和混合。SurfaceControl 是一个轻量级的句柄 (Handle) ,它代表了 SurfaceFlinger 中的一个图层(Surface)。你可以把它想象成一个指向屏幕上某个"画板"的遥控器。
  2. 直接操作图层属性: 通过 SurfaceControl,一个有权限的进程(在远程动画场景下,通常是 Launcher 或 SystemUI)可以直接、高效地 修改其代表的图层在 SurfaceFlinger 中的各种属性,而无需 与创建这个图层的原始应用进程进行复杂的通信或等待其响应。这些属性包括:
    • 几何变换: 位置 (Position)、缩放 (Scale)、旋转 (Rotation) (通常通过设置变换矩阵 Matrix 实现)。
    • 视觉效果: 透明度 (Alpha)、层级 (Z-order)、裁剪区域 (Window Crop)、圆角半径 (Corner Radius)、阴影 (Shadow Radius)、模糊 (Blur) 等。
  3. 跨进程动画的桥梁: 在远程动画中,系统 (WindowManager) 会将参与动画的窗口(例如正在打开的应用窗口、正在关闭的 Launcher 窗口、壁纸窗口)的 SurfaceControl(通常是一个称为 "Leash" 的特殊控制层)打包在 RemoteAnimationTarget 对象中,传递给动画控制器(Launcher)。
  4. 动画执行者 (SurfaceControl.Transaction) : Launcher 拿到这些 SurfaceControl 后,不会去修改对应应用的 View 属性,而是创建 SurfaceControl.Transaction 对象。在动画的每一帧:
    • Launcher 计算出每个目标窗口图层应该具有的视觉属性(比如,应用窗口从图标大小放大到全屏,透明度从 0 到 1,裁剪区域从无到有,圆角从大变小)。
    • 使用 Transaction 提供的方法(如 setMatrix(), setAlpha(), setWindowCrop(), setCornerRadius())为每个 SurfaceControl 设置这些目标属性。
    • 最后调用 transaction.apply() 原子性地 将这一帧的所有属性变更提交给 SurfaceFlinger。
    • SurfaceFlinger 在下一个 VSYNC 信号到来时,根据这些最新的属性来合成并显示屏幕内容,从而驱动了视觉上的动画效果。

为什么在远程动画中使用 SurfaceControl?

使用 SurfaceControl 是实现现代 Android 流畅、复杂过渡动画的关键,原因如下:

  1. 高性能 (Performance): 直接在 SurfaceFlinger (系统合成器)层面操作图层属性非常高效,通常能利用硬件加速。这避免了在应用进程内部进行复杂的 View 布局、绘制或属性动画,这些操作可能更耗资源且容易引发卡顿 (Jank)。
  2. 精确同步 (Synchronization): 对于涉及多个应用窗口(跨进程)的过渡动画(如应用启动/关闭、分屏),需要精确地同步它们的动画。通过 SurfaceControl.Transaction,Launcher 可以原子性地更新所有相关图层的属性,确保它们在同一帧内发生变化,实现完美的视觉同步。如果依赖各个应用自己执行动画,几乎不可能做到如此精确的同步。
  3. 强大控制力 (Control): SurfaceControl API 提供了对图层视觉属性的底层、细粒度控制,使得 Launcher 可以实现非常复杂的动画效果,例如从图标到窗口的平滑变形、窗口内容的裁剪、圆角变化等,这些效果很难通过传统的 View 动画或窗口动画(ActivityOptions)实现得如此精细。
  4. 解耦 (Decoupling): 被动画的应用(例如正在启动的应用)不需要 主动参与这个由 Launcher 控制的过渡动画。应用只需要正常地将自己的内容绘制到它的 Surface 上即可。Launcher 通过 SurfaceControl 在外部"指挥"SurfaceFlinger 如何变换和展示这个 Surface。这大大降低了应用和系统过渡动画之间的耦合度。
  5. 无缝体验 (Seamlessness): SurfaceControl 使得元素(如图标)看起来能够"无缝地"跨越进程边界变形成为另一个应用的窗口,提供了非常连贯和自然的视觉体验。

总结:

在 Launcher 对远程窗口执行动画的过程中,SurfaceControl 充当了底层图层(Surface)的直接控制器 。Launcher 通过它,绕开了应用进程,直接与系统合成器 SurfaceFlinger 交互,以高性能、精确同步的方式驱动应用窗口的几何变换和视觉效果,从而实现了流畅、复杂且跨进程的过渡动画。这是现代 Android 系统动画(尤其是 Quickstep 手势动画)的核心技术基础。

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