Android 输入事件是如何发送到目标窗口的

故事设定：

想象一个巨大的物流中心（InputDispatcher），它负责接收全国各地（各种输入设备）发来的包裹（输入事件），并精准投递到千家万户（App窗口）。每个家庭（窗口）都有一个专属的快递柜（InputChannel），用于收发快递。物流中心有一个高效的调度系统。

核心角色：

包裹分拣员 (InputReader) ：监控各种输入设备（鼠标、键盘、触摸屏），当设备有事件（如触摸）时，生成标准包裹（NotifyMotionArgs），通知调度中心取件。
物流中心调度员 (InputDispatcher)：
- InputDispatcherThread：调度员的核心工作线程，不停循环处理任务。
- mInboundQueue：待处理包裹的传送带（队列）。
- mPendingEvent：当前正在处理的包裹。
- mWindowHandles：记录所有家庭（窗口）的最新地址簿（包含 InputChannel 地址和家庭属性）。
- mConnectionsByFd：快递员（Connection）通讯录。每个快递员负责一个家庭（窗口）的快递柜（InputChannel）投递和签收回执。
目标家庭 (App窗口) ：每个家庭（窗口）都有一个唯一的快递柜地址 (InputChannel)。
快递员 (Connection) ：负责将包裹从物流中心取出，通过专用通道（InputChannel代表的SocketPair）投递到指定家庭的快递柜 (InputChannel)，并等待签收回执。

故事流程：

第一章：包裹抵达物流中心 (InputReader -> InputDispatcher)

触摸屏感应到你的手指动作（MotionEvent.ACTION_DOWN）。
分拣员 (InputReader) 立刻工作，将原始信号打包成标准物流单据 NotifyMotionArgs（包含事件类型、坐标、时间等）。
分拣员通过内部热线 (InputListener) 通知调度中心 (InputDispatcher)：notifyMotion(&args)。
调度中心收到通知，根据 NotifyMotionArgs 创建详细的内部派送单 MotionEntry (包含更详细的事件信息)。
调度员将这个新的 MotionEntry 包裹放到待处理传送带 (mInboundQueue) 的末尾。

关键代码 (InputDispatcher::notifyMotion):

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cpp
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void InputDispatcher::notifyMotion(const NotifyMotionArgs* args) {
    ... // 参数检查等
    MotionEntry* newEntry = new MotionEntry(...args...); // 创建 MotionEntry
    needWake = enqueueInboundEventLocked(newEntry); // 放入 mInboundQueue
    if (needWake) {
        mLooper->wake(); // 如果调度员在睡觉，唤醒他（唤醒 InputDispatcherThread）
    }
}

第二章：调度员处理包裹 (dispatchOnceInnerLocked)

调度员 (InputDispatcherThread 线程循环) 醒来，发现传送带 (mInboundQueue) 上有包裹。
调度员从传送带最前面 (mInboundQueue.front()) 取出一个包裹，标记为 mPendingEvent（当前正在处理这个包裹）。
调度员检查包裹：
- 包裹是否过期？ (isStaleEventLocked)：比如这个触摸事件发生很久了还没处理（屏幕卡死太久），可能直接丢弃 (DROP_REASON_STALE)。
- 是否App切换中？ (isAppSwitchDue)：用户按了Home键等切换App的关键操作，这个包裹可能会被特殊处理或丢弃 (DROP_REASON_APP_SWITCH)。
- 是否有更紧急包裹堵在路上？ (mNextUnblockedEvent)：比如上一个包裹还没处理完，这个包裹可能会被暂时阻塞 (DROP_REASON_BLOCKED)。
如果包裹通过了检查，调度员开始查找包裹的目的地 ------ 触摸点坐标落在哪个家庭（窗口）上？

关键代码 (InputDispatcher::dispatchOnceInnerLocked):

ini 复制代码

cpp
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void InputDispatcher::dispatchOnceInnerLocked(nsecs_t* nextWakeupTime) {
    ...
    // 1. 从 mInboundQueue 取出事件成为 mPendingEvent
    mPendingEvent = mInboundQueue.dequeueAtHead();
    ...
    // 2. 检查丢弃原因 (DROP_REASON_*)
    DropReason dropReason = DROP_REASON_NOT_DROPPED;
    if (dropReason == DROP_REASON_NOT_DROPPED && isAppSwitchDue) {
        dropReason = DROP_REASON_APP_SWITCH;
    }
    if (dropReason == DROP_REASON_NOT_DROPPED && isStaleEventLocked(...)) {
        dropReason = DROP_REASON_STALE;
    }
    if (dropReason == DROP_REASON_NOT_DROPPED && mNextUnblockedEvent) {
        dropReason = DROP_REASON_BLOCKED;
    }
    ...
    // 3. 根据事件类型分发 (这里看触摸事件)
    case EventEntry::TYPE_MOTION: {
        done = dispatchMotionLocked(...); // 核心分发函数
        break;
    }
}

第三章：寻找目标家庭 (findTouchedWindowTargetsLocked)

调度员拿出最新的 城市地图 (mWindowHandles) 。这张地图是由城市管理局 (WindowManagerService) 实时更新的，精确记录了：
- 每个家庭（窗口）的位置、大小、是否可见 (InputWindowInfo::visible)。
- 每个家庭的特殊属性：
  - FLAG_NOT_TOUCHABLE：这个家庭不收快递（不可触摸）。
  - FLAG_NOT_FOCUSABLE/FLAG_NOT_TOUCH_MODAL：影响"触摸模式"判断。
  - FLAG_WATCH_OUTSIDE_TOUCH：这个家庭关心落在它院子外面（但靠近它）的快递。
- 每个家庭的快递柜地址 (InputChannel)。
调度员根据包裹 (MotionEntry) 上的 触摸点坐标 (x, y) ，在地图 (mWindowHandles) 上逐层（Z-Order，列表顺序通常反映了Z轴，后添加的在上层）查找：
- 跳过： 不同显示区域 (displayId)、不可见、明确不收快递 (FLAG_NOT_TOUCHABLE) 的家庭。
- 检查"触摸模式"：
  - 可触摸模式 (isTouchModal) ：如果一个家庭既 focusable (可聚焦) 又 touch-modal (触摸模式)，意味着任何落在它区域内的触摸都归它管，并且它上面的透明家庭收不到。相当于这个家庭是不透明的。
  - 非触摸模式： 如果一个家庭是 focusable 但 not touch-modal，或者 not focusable，那么它上面的透明家庭也能收到落在它身上的触摸。相当于这个家庭是透明 或半透明的。
- 坐标匹配：
  - 如果家庭是 可触摸模式 (isTouchModal) 或者 触摸点正好落在家庭边界 (touchableRegionContainsPoint(x, y)) 内，那么这个家庭就是目标！(newTouchedWindowHandle = windowHandle)。
  - 对于 ACTION_DOWN 事件，如果家庭设置了 FLAG_WATCH_OUTSIDE_TOUCH，即使触摸点不在它边界内，也要把它记入一个临时观察列表 (mTempTouchState)，因为它关心附近的事件（比如悬浮窗的边缘操作）。
找到最上层的目标家庭后，调度员更新 当前触摸状态 (mTempTouchState)，记录这次触摸序列涉及的所有相关家庭（包括主要目标和外部观察者）。
关键检查：家庭是否准备好？ (checkWindowReadyForMoreInputLocked)
- 调度员挨个检查 mTempTouchState 里的家庭：
  - 快递柜 (InputChannel) 是否还连接着 (connection != NULL)？
  - 家庭上次的签收回执 (InputPublisher) 是否超时未回复？(ANR检测的关键！)
  - 家庭是否在处理太多包裹导致快递柜满了 (connection->outboundQueue 是否饱和)？
- 如果有一个家庭没准备好 (!reason.isEmpty()):
  - 记录原因 (injectionResult = handleTargetsNotReadyLocked(...))。这个原因可能就是"签收回执超时"（潜在ANR！）。
  - 设置 nextWakeupTime 为最小时间 (LONG_LONG_MIN)，强制调度员立刻醒来重试（处理ANR或重试）。
  - 跳到 Unresponsive 标签，重置临时状态 (mTempTouchState.reset())。
  - 返回 INPUT_EVENT_INJECTION_PENDING 状态，表示事件还在等待投递。
- 如果所有家庭都准备好了 (injectionResult = INPUT_EVENT_INJECTION_SUCCEEDED):
  - 调度员为 mTempTouchState 中的每个目标家庭生成一张 派送任务单 (InputTarget)：
    - inputChannel：目标家庭的快递柜地址。
    - flags：派送要求 (如 FLAG_FOREGROUND 表示前台家庭，FLAG_WINDOW_IS_OBSCURED 表示这个家庭被部分遮挡)。
    - xOffset, yOffset, scaleFactor：坐标转换参数！因为包裹上的坐标是屏幕坐标系 ，而每个家庭使用的是自家窗口坐标系。这些参数用于在投递前进行坐标转换（就像跨国快递要转换货币和地址格式）。
    - pointerIds：涉及哪些手指（多点触摸）。
  - 把这些派送单收集到派送清单 (inputTargets 列表) 中。

关键代码 (InputDispatcher::findTouchedWindowTargetsLocked 核心片段):

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int32_t InputDispatcher::findTouchedWindowTargetsLocked(...) {
    ... // 获取坐标点 (x, y) 等
    // Part 1: 寻找目标窗口
    for (size_t i = 0; i < mWindowHandles.size(); i++) {
        sp<InputWindowHandle> windowHandle = mWindowHandles.itemAt(i);
        const InputWindowInfo* windowInfo = windowHandle->getInfo();
        ... // 检查 displayId, visible, FLAG_NOT_TOUCHABLE 等

        // 判断是否可触摸模态
        isTouchModal = (flags & (FLAG_NOT_FOCUSABLE | FLAG_NOT_TOUCH_MODAL)) == 0;
        if (isTouchModal || windowInfo->touchableRegionContainsPoint(x, y)) {
            newTouchedWindowHandle = windowHandle; // 找到目标！
            break;
        }
        // 处理 FLAG_WATCH_OUTSIDE_TOUCH
        if (maskedAction == AMOTION_EVENT_ACTION_DOWN && (flags & FLAG_WATCH_OUTSIDE_TOUCH)) {
            mTempTouchState.addOrUpdateWindow(windowHandle, ...);
        }
    }

    // Part 2: 检查目标窗口是否就绪
    for (size_t i = 0; i < mTempTouchState.windows.size(); i++) {
        const TouchedWindow& touchedWindow = mTempTouchState.windows[i];
        if (touchedWindow.targetFlags & InputTarget::FLAG_FOREGROUND) {
            String8 reason = checkWindowReadyForMoreInputLocked(...);
            if (!reason.isEmpty()) {
                injectionResult = handleTargetsNotReadyLocked(...); // ANR检测点！
                goto Unresponsive; // 跳转到处理未响应的代码块
            }
        }
    }

    // Part 3: 生成 InputTargets
    injectionResult = INPUT_EVENT_INJECTION_SUCCEEDED;
    for (size_t i = 0; i < mTempTouchState.windows.size(); i++) {
        const TouchedWindow& touchedWindow = mTempTouchState.windows.itemAt(i);
        addWindowTargetLocked(touchedWindow.windowHandle, // 核心：为每个目标创建InputTarget
                             touchedWindow.targetFlags,
                             touchedWindow.pointerIds,
                             inputTargets);
    }

Unresponsive:
    mTempTouchState.reset(); // 重置临时状态
    return injectionResult;
}

第四章：派出快递员投递 (dispatchEventLocked -> prepareDispatchCycleLocked)

调度员拿着派送清单 (inputTargets)，开始安排快递员投递包裹。
对于清单里的每个目标 (InputTarget)：
- 调度员根据目标家庭的快递柜地址 (inputTarget.inputChannel)，在快递员通讯录 (mConnectionsByFd) 里找到负责这个地址的专属快递员 (Connection)。
- 调度员把包裹 (MotionEntry)、派送单 (InputTarget) 交给快递员 (prepareDispatchCycleLocked)。
- 快递员 (Connection) 拿到包裹后：
  - 根据派送单 (InputTarget) 上的坐标转换参数 (xOffset, yOffset, scaleFactor)，把包裹上的屏幕坐标转换成目标家庭内部的窗口坐标。
  - 将转换好坐标的包裹放入自己携带的专用派件箱 (connection->outboundQueue) 。这个箱子通过专用通道 (InputChannel SocketPair) 直连目标家庭的快递柜 (InputChannel)。
  - 快递员启动派件流程 (startDispatchCycleLocked)：
    - 从派件箱拿出包裹。
    - 通过专用通道 (InputChannel) 将包裹推送到目标家庭的快递柜里。
    - 等待签收回执： 快递员会记录发出包裹的时间，并设置一个倒计时 (ANR 超时时间) 。如果家庭 (App) 没有在规定时间内通过这个专用通道发回"已签收"的回执 (InputConsumer::sendFinishedSignal)，物流中心 (InputDispatcher) 就会认为这个家庭无响应 (ANR)！

关键代码 (InputDispatcher::dispatchEventLocked & prepareDispatchCycleLocked):

ini 复制代码

cpp
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void InputDispatcher::dispatchEventLocked(...) {
    ...
    for (size_t i = 0; i < inputTargets.size(); i++) {
        const InputTarget& inputTarget = inputTargets.itemAt(i);
        ssize_t connectionIndex = getConnectionIndexLocked(inputTarget.inputChannel); // 找 Connection
        if (connectionIndex >= 0) {
            sp<Connection> connection = mConnectionsByFd.valueAt(connectionIndex);
            prepareDispatchCycleLocked(currentTime, connection, eventEntry, &inputTarget); // 交给快递员
        }
    }
}

void InputDispatcher::prepareDispatchCycleLocked(...) {
    ...
    enqueueDispatchEntriesLocked(currentTime, connection, eventEntry, inputTarget); // 放入快递员的outboundQueue
    ...
}

// (在 enqueueDispatchEntriesLocked 内部会最终调用 startDispatchCycleLocked)
void InputDispatcher::startDispatchCycleLocked(...) {
    ...
    // 1. 转换坐标 (在 publishMotionEvent 内部)
    status = connection->inputPublisher.publishMotionEvent(...,
            inputTarget->xOffset, inputTarget->yOffset, inputTarget->scaleFactor ...);
    ...
    // 2. 发送事件 (通过 InputChannel 的 Socket)
    status = connection->inputPublisher.sendDispatchSignal();
    ...
    // 3. 记录发送时间，开始 ANR 倒计时
    connection->outboundQueue.head->dispatchInProgress = true;
    connection->waitQueue.add(connection->outboundQueue.dequeueAtHead()); // 移到等待签收队列
    mAnrTracker.insert(connection->inputPublisher.getPendingEventId(), ...); // 开始追踪超时
}

第五章：家庭签收与ANR

App 窗口 (ViewRootImpl 内部的 InputEventReceiver) 监控着自己的快递柜 (InputChannel)。
包裹 (MotionEvent) 到达快递柜后，InputEventReceiver 的 onInputEvent() 方法会被调用。
App 开始处理这个触摸事件（事件传递流程：DecorView -> Activity -> View树）。
处理完毕后，App 必须 通过 InputEventReceiver.finishInputEvent() 方法，通过快递柜 (InputChannel) 向物流中心 (InputDispatcher) 发送一个"已签收"的回执 (InputConsumer::sendFinishedSignal)。
快递员 (Connection) 收到回执，将对应的包裹从 等待签收队列 (waitQueue) 移除，并通知 AnrTracker 停止追踪这个包裹的倒计时。物流中心知道这个家庭响应正常。
如果倒计时结束 (ANR 超时时间 到达，默认为 5 秒) 还没收到回执：
- 物流中心 (InputDispatcher) 的 AnrTracker 会触发。
- InputDispatcher 会记录 ANR 信息（哪个 App 超时了？哪个事件？）。
- 系统会弹出 ANR 对话框，提示用户 App 无响应。
- 后续发给这个 App 的事件可能会被丢弃或特殊处理，直到 App 恢复响应。

总结一下关键流程：

事件采集 (InputReader) ：硬件 -> NotifyMotionArgs -> MotionEntry -> mInboundQueue。
事件调度 (InputDispatcherThread)：
- 取事件 (mPendingEvent = mInboundQueue.dequeue())
- 检查丢弃 (DROP_REASON_*)
- 找目标窗口 (findTouchedWindowTargetsLocked)：
  - 遍历 mWindowHandles (WMS提供)。
  - 根据坐标、Z-order、窗口属性 (visible, touchable, modal, outside) 确定目标。
  - 检查目标窗口是否就绪 (ANR检测点！)。
  - 生成 InputTarget 列表 (含坐标转换参数)。
事件分发 (dispatchEventLocked)：
- 为每个 InputTarget 找到对应的 Connection。
- 进行坐标转换 (xOffset/yOffset/scaleFactor)。
- 放入 Connection.outboundQueue。
- 通过 InputChannel (Socket) 发送事件 (InputPublisher.sendDispatchSignal())。
- 事件移入 Connection.waitQueue，开始 ANR 倒计时。
事件处理 (App)：
- InputChannel -> InputEventReceiver.onInputEvent() -> View树处理。
- 必须调用 finishInputEvent() 发送完成信号！
完成确认 (InputDispatcher)：
- 收到 InputConsumer::sendFinishedSignal() -> 移除 waitQueue 中的事件，停止 ANR 倒计时。
- 未收到 -> ANR！

通过这个故事和代码解析，你应该能清晰地看到：

InputDispatcher 的核心作用： 全局分发枢纽，管理事件队列、寻找目标窗口、处理 ANR。
mWindowHandles 的重要性： WMS 提供的窗口信息是正确寻址的关键。
InputChannel 的双向通道： 事件下发和完成回执的生命线，ANR 检测的基石。
坐标转换的必要性： 屏幕坐标到窗口坐标的转换发生在 InputDispatcher 向 Connection 提交事件时。
findTouchedWindowTargetsLocked 的复杂性： 涉及 Z-order、窗口属性、区域检测、状态检查（ANR源头之一）。
ANR 的触发机制： App 未在规定时间内通过 InputChannel 发送完成信号。

理解了这个流程，对于分析触摸事件延迟、ANR 问题、自定义输入处理（如游戏）以及理解 Android 窗口管理 (WMS) 与输入系统的协作都至关重要。希望这个"物流中心"的故事让复杂的源码变得生动易懂！