开发艺术之旅 | 浅析Window和WindowManager

初识Window

Window

• 表示一个“窗口”的概念，用于展示给用户，View是其具体实现，Window是View的实际管理者
• 表示Window抽象类，具体实现是PhoneWindow，即Activity视图层级下我们看到的那个
  
  WindowManager

外界访问Window的入口，继承于ViewManager，常用三个方法：

• public void addView(View view,ViewGroup.LayoutParams params);
• public void updateViewLayout(View view,ViewGroup.LayoutParams params);
• public void removeView(View view)

Window以及其内部机制

window有三类：

• 应用Window（Activity）
• 子Window（Dialog、Toast）
• 系统Window

在addView(View view,ViewGroup.LayoutParams params)方法，需要传入一个LayoutParams，除了常见的gravity、坐标还有两个参数很重要：

flags：常用的有三种：

1. FLAG_NOT_FOCUSABLE 标明Window不需要获取焦点，事件会向下传递
2. FLAG_NOT_TOUCH_MODAL 会将当前Window区域以外的单击事件传递给底层的Window
3. FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED Window显示在锁屏的界面上

type：设定Window的类型（Window的层级）

• 应用Window 1~99
• 子Window 1000~1999
• 系统Window 2000~2999

例如如果需要设置在所有Window的顶层可以设置 LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ERROR 并且声明 SYSTEM_ALERT_WINDOW 权限

内部机制

每一个Window都对应一个View 和 ViewRootImpl，View是 Window存在的实体；
几个关键类关系如图：

WindowManagerGlobal
具体实现在这个类，当中维护了几个列表：

// 所有的View
private final ArrayList<View> mViews = new ArrayList<View>(); 
// 所有的Window对应的ViewRootImpl
private final ArrayList<ViewRootImpl> mRoots= new ArrayList<ViewRootImpl>();
private final ArrayList<WindowManager.LayoutParams> mParams= new ArrayList<WindowManager.LayoutParams>();
// 正在被销毁的View
private final ArraySet<View> mDyingViews= new ArrayList<View>();

添加Window

Window的增删更新都是通过WindowManagerGlobal具体实现，在WindowManagerGlobal中添加View分为三步：

1. 检查参数是否合法；调整子Window的布局参数
2. 创建ViewRootImpl并将View添加到列表中
3. 通过ViewRootImpl更新界面并完成Window的添加

流程如下图所示。可以看到最后是调用了WindowManagerService进行添加，也是进行一次IPC通信。

删除过程

也是通过WindowManagerGlobal进行具体的操作：

最终调用dispatchDetachedFromWindow方法，里面主要做了四件事：

• 垃圾回收、清除数据、消息、移除回调等
• 通过Session 的 remove方法删除Window：mWindowSession.remove（mWindow），同样也是一IPC过程，最后也会调用到WindowManagerService的removeWindow方法
• 调用View的dispatchDetachedFromWindow方法，内部会调用View的onDetachedFromWindow 以及 onDetachedFromWindowInternal
• 调用WindowManagerGlobal的doRemoveView方法刷新数据，包括删除mRoots、mParams、mDyingViews

更新过程

一样也是通过WindowManagerGlobal进行更新，调用他的updateViewLayout，主要逻辑

1. 更新View的LayoutParams
2. 更新ViewRootImpl中的LayoutParams（setLayoutParams）（在ViewRootImpl中会通过scheduleTraversals对View重新布局）
3. 在ViewRootImpl通过WindowSession更新Window视图（IPC过程）

小结

• 可以发现正如开头梳理的关系那样，具体的实现流程都在WindowManagerGlobal
• 在WindowManagerGlobal中又通过ViewRootImpl操作View，因此ViewRootImpl是Window和View联系的桥梁

Window的创建

Activity的Window创建过程

1. 需要了解Activity的启动流程，在ActivityThread中的performLaunchActivity创建Activity并关联上下文对象
2. 通过PolicyManager（真正实现是Policy类）创建Window（实际创建的是PhoneWindow）
3. 将Activity的视图和Window关联起来（从Activity.setContentView 到 PhoneWindow.setContentView）
4. 经过 创建DecorView、添加contentView、通知Activity添加完成 三步完成DecorView的创建
5. 通过Activity.makeVisiable 调用WindowManager将decorView添加并显示

具体流程图如下：

Dialog的Window创建过程

1. 创建Window
2. 初始化DecorView并将Dialog的视图添加到DecorView
3. 将DecorView添加到Window并显示

1. 创建Window和Activity的类似，也是通过PolicyManager的makeNewWindow创建一个PhoneWindow对象。
2. 和Activity的类似，也是通过Window去加载指定文件
3. 在Dialog的show方法中，会通过WindowManager将DecorView添加到Window中

注意点：

• 当关闭Dialog时会调用WindowManager来移除DecorView：mWindowManager.removeViewImmediate(mDecor)
• 必须采用Activity的context，否则会报错，除非设定为系统的Window：dialog.getWindow().setType(LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ERROR) 并且声明权限

Toast的Window创建

基础信息

1. 属于系统Window
2. 有定时消失功能所以内部包含一个Handler
3. 两个IPC过程：Toast访问NMS（NotificationManagerService）和 NMS回调Toast里的TN接口

TN类

• TN是个Binder类
• 跨进程IPC，所以TN类的show、hide方法运行在Binder线程池中（因此通过Handler切换回调用线程）
• Handler会绑定调用的线程，因此在非looper线程Toast不显示；TN回调show、hide方法会通过Handler发送一个消息切换线程，实际执行的是handleShow、handleHide方法

两个操作：

• show
• cancel

均为IPC过程（与NMS通信，NMS是系统服务）

显示View

• 默认样式
• 通过setView设定

show显示过程

Toast.show方法

    public void show() {
        INotificationManager service = getService();
        String pkg = mContext.getOpPackageName();
        TN tn = mTN;
        tn.mNextView = mNextView;

        try {
            service.enqueueToast(pkg, tn, mDuration);
        } catch (RemoteException e) {
            // Empty
        }
    }

实际过程：

1. 将TN对象、包名、显示时间传入 service.enqueueToast，enqueue会将这些信息封装成一个ToastRecord对象并添加到一个名为mToastQueue的队列中；
2. NMS会通过showNextToastRecord显示当前的Toast，然后由ToastRecord.callback.show（callback就是TN的远程Binder）显示，最终会回调到TN中的show方法；
3. 显示后会发送一个延时消息通知隐藏Toast，也是通过ToastRecord.callback完成（隐藏Toast并且从队列中移除，然后显示下一个Toast）
4. 在TN类的实际实现方法handleShow会将Toast的视图添加到Window；handlerHide会将Toast视图从Window移除

过程示意图

小结

• Toast.show方法会将信息交给NMS，NMS会封装成ToastRecord并管理一个ToastRecord队列，并进行对这个消息队列进行管理
• Toast实际的显示会通过远程调用执行Toast里面的TN类中的方法

推荐参考：厘米姑娘的Window笔记 最后的Toast流程图总结得很好

总结

• 任何一个View都是附属在Window上的，View的事件分发机制也是从Window分发到DecorView的，Window是View的实际管理者
• Window是一个抽象概念，每个Window都有对应的View和ViewRootImpl
• 我们对Window的访问只能通过WindowManager，而WindowManager最终会通过WindowSession调用WindowManagerService对Window进行处理

关于Window和WindowManager的内部机制

• Window有三类：应用Window、子Window、系统Window，并且有对应的层级，可以设置
• WindowManager具体实现是WindowManagerImpl，但是他把具体操作交给WindowManagerGlobal，WindowGlobal又会通过WindowSession调用WindowManagerService完成对Window（具体体现是View）的管理
• Window的增、删、改都是：通过WindowManagerImpl获取到WindowManagerGlobal，然后WindowManagerGlobal又会 找到/创建 ViewRootImpl，再通过ViewRootImpl调用WindowManagerService对Window进行操作（IPC过程）

关于Window的创建

• PolicyManager通过makeNewWindow创建一个PhoneWindow对象（Window的实现类）
• Activity与Window关联：

• 在Activity的setContentView会调用Window的setContentView；
• 在这个方法会创建DecorView并添加ContentView；
• 完成后会调用Activity的makeVisiable显示窗口

• Toast：

• 属于系统Window；
• Toast内部有个TN类，是一个Binder类；
• 当调用Toast的show方法，会将信息发送给NMS“入队”，NMS内部管理一个ToastRecord队列，按顺序显示，会回调到TN内的方法；
• TN回调到的接口方法是在Binder线程池中，因此通过Handler切换到调用的线程，再调用WindowManager 添加/删除View

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