Android应用程序窗口（Activity）的窗口对象（Window） 的创建过程分析

每一个Activity组件都有一个关联的ContextImpl对象，同时，它还关联有一个Window对象，用来描述一个具体的应用程序窗口。由此又可知，Activity只不过是一个高度抽象的UI组件，它的具体UI实现其实是由其它的一系列对象来实现的。在本文中，我们就将详细分析Android应用程序窗口对象的创建过程。

为了方便接下来描述类型为PhoneWindow的应用程序窗口的创建过程，我们将这两个图拿过来，如以下的图1和图2所示：

图1 Activity和Window的类关系图

图2 Window和PhoneWindow的类关系图

本文主要从Android应用程序窗口的创建过程来理解Activity、Window和PhonwWindow三个类的关系。

与Activity组件所关联的一个PhoneWindow对象是从Activity类的成员函数attach中创建的，如图3所示：

图3 Android应用程序窗口的创建过程

这个过程可以分为9个步骤，接下来我们就详细分析每一个步骤。

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Step 1. Activity.attach

public class Activity extends ContextThemeWrapper implements LayoutInflater.Factory, Window.Callback, KeyEvent.Callback, OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks { ...... private Window mWindow; ...... final void attach(Context context, ActivityThread aThread, Instrumentation instr, IBinder token, int ident, Application application, Intent intent, ActivityInfo info, CharSequence title, Activity parent, String id, Object lastNonConfigurationInstance, HashMap<String,Object> lastNonConfigurationChildInstances, Configuration config) { ...... mWindow = PolicyManager.makeNewWindow(this); mWindow.setCallback(this); if (info.softInputMode != WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED) { mWindow.setSoftInputMode(info.softInputMode); } ...... mWindow.setWindowManager(null, mToken, mComponent.flattenToString()); ...... } ...... }

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java中。

函数首先调用PolicyManager类的静态成员函数makeNewWindow来创建一个类型为PhoneWindow的应用程序窗口，并且保存 在Activity类的成员变量mWindow中。有了这个类型为PhoneWindow的应用程序窗口，函数接下来还会调用它的成员函数 setCallback、setSoftInputMode和setWindowManager来设置窗口回调接口、软键盘输入区域的显示模式和本地窗口 管理器。

PhoneWindow类的成员函数setCallback、setSoftInputMode和setWindowManager都是从父类 Window继承下来的，因此，接下来我们就继续分析PolicyManager类的静态成员函数makeNewWindow，以及Window类的成员 函数setCallback、setSoftInputMode和setWindowManager的实现。

Step 2. PolicyManager.makeNewWindow

public final class PolicyManager { private static final String POLICY_IMPL_CLASS_NAME = "com.android.internal.policy.impl.Policy"; private static final IPolicy sPolicy; static { // Pull in the actual implementation of the policy at run-time try { Class policyClass = Class.forName(POLICY_IMPL_CLASS_NAME); sPolicy = (IPolicy)policyClass.newInstance(); } catch (ClassNotFoundException ex) { throw new RuntimeException( POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be loaded", ex); } catch (InstantiationException ex) { throw new RuntimeException( POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be instantiated", ex); } catch (IllegalAccessException ex) { throw new RuntimeException( POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be instantiated", ex); } } ...... // The static methods to spawn new policy-specific objects public static Window makeNewWindow(Context context) { return sPolicy.makeNewWindow(context); } ...... }

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/com/android/internal/policy/PolicyManager.java中。

PolicyManager是一个窗口管理策略类，它在第一次被使用的时候，就会创建一个Policy类实例，并且保存在静态成员变量sPolicy中， 以后PolicyManager类的窗口管理策略就是通过这个Policy类实例来实现的，例如，PolicyManager类的静态成员函数 makeNewWindow就是通过调用这个Policy类实例的成员函数makeNewWindow来创建一个具体的应用程序窗口的。

接下来，我们就继续分析Policy类的成员函数makeNewWindow的实现。

Step 3. Policy.makeNewWindow

public class Policy implements IPolicy { ...... public PhoneWindow makeNewWindow(Context context) { return new PhoneWindow(context); } ...... }

这个函数定义在文件frameworks/base/policy/src/com/android/internal/policy/impl/Policy.java中。

Policy类的成员函数makeNewWindow的实现很简单，它只是创建了一个PhoneWindow对象，然后返回给调用者。

接下来，我们就继续分析PhoneWindow类的构造函数的实现，以便可以了解一个类型为PhoneWindow的应用程序窗口的创建过程

Step 4. new PhoneWindow

public class PhoneWindow extends Window implements MenuBuilder.Callback { ...... // This is the top-level view of the window, containing the window decor. private DecorView mDecor; // This is the view in which the window contents are placed. It is either // mDecor itself, or a child of mDecor where the contents go. private ViewGroup mContentParent; ...... private LayoutInflater mLayoutInflater; ...... public PhoneWindow(Context context) { super(context); mLayoutInflater = LayoutInflater.from(context); } ...... }

这个函数定义在文件frameworks/base/policy/src/com/android/internal/policy/impl/PhoneWindow.java中。

PhoneWindow类的构造函数很简单，它首先调用父类Window的构造函数来执行一些初始化操作，接着再调用LayoutInflater的静态成员函数from创建一个LayoutInflater实例，并且保存在成员变量mLayoutInflater中。这样，PhoneWindow类以后就可以通过成员变量mLayoutInflater来创建应用程序窗口的视图，这个视图使用类型为DecorView的成员变量mDecor来描述。PhoneWindow类还有另外一个类型为ViewGroup的成员变量mContentParent，用来描述一个视图容器，这个容器存放的就是成员变量mDecor所描述的视图的内容，不过这个容器也有可能指向的是mDecor本身。在后面的文章中，我们再详细分析类型为PhoneWindow的应用程序窗口的视图的创建过程。

Window的构造函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中，它的实现很简单，只是初始化了其成员变量mContext，如下所示：

public abstract class Window { ...... private final Context mContext; ...... public Window(Context context) { mContext = context; } ...... }

从前面的调用过程可以知道，参数context描述的是正在启动的Activity组件，将它保存在Window类的成员变量mContext之后，Window类就可以通过它来访问与Activity组件相关的资源了。

这一步执行完成之后，回到前面的Step 1中，即Activity类的成员函数attach中，接下来就会继续调用前面所创建的PhoneWindow对象从父类Window继承下来的成员函数setCallback来设置窗口回调接口，因此，接下来我们就继续分析Window类的成员函数setCallback的实现。

Step 5. Window.setCallback

public abstract class Window { ...... private Callback mCallback; ...... /** * Set the Callback interface for this window, used to intercept key * events and other dynamic operations in the window. * * @param callback The desired Callback interface. */ public void setCallback(Callback callback) { mCallback = callback; } ...... }

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

正在启动的Activity组件会将它所实现的一个Callback接口设置到与它所关联的一个PhoneWindow对象的父类Window的成员变 量mCallback中去，这样当这个PhoneWindow对象接收到系统给它分发的IO输入事件，例如，键盘和触摸屏事件，转发给与它所关联的 Activity组件处理。

这一步执行完成之后，回到前面的Step 1中，即Activity类的成员函数attach中，接下来就会继续调用前面所创建的PhoneWindow对象从父类Window继承下来的成员函数 setSoftInputMode来设置应用程序窗口的软键盘输入区域的显示模式，因此，接下来我们就继续分析Window类的成员函数 setSoftInputMode的实现。

Step 6. Window.setSoftInputMode

public abstract class Window { ...... private boolean mHasSoftInputMode = false; ...... public void setSoftInputMode(int mode) { final WindowManager.LayoutParams attrs = getAttributes(); if (mode != WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED) { attrs.softInputMode = mode; mHasSoftInputMode = true; } else { mHasSoftInputMode = false; } if (mCallback != null) { mCallback.onWindowAttributesChanged(attrs); } } ...... }

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

参数mode有SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED、SOFT_INPUT_STATE_UNCHANGED、SOFT_INPUT_STATE_HIDDEN、SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_HIDDEN、SOFT_INPUT_STATE_VISIBLE和SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_VISIBLE一共六个取值，用来描述窗口的软键盘输入区域的显示模式，它们的含义如下所示：

1. SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED：没有指定软键盘输入区域的显示状态。
2. SOFT_INPUT_STATE_UNCHANGED：不要改变软键盘输入区域的显示状态。
3. SOFT_INPUT_STATE_HIDDEN：在合适的时候隐藏软键盘输入区域，例如，当用户导航到当前窗口时。
4. SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_HIDDEN：当窗口获得焦点时，总是隐藏软键盘输入区域。
5. SOFT_INPUT_STATE_VISIBLE：在合适的时候显示软键盘输入区域，例如，当用户导航到当前窗口时。
6. SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_VISIBLE：当窗口获得焦点时，总是显示软键盘输入区域。

当参数mode的值不等于SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED时，就表示当前窗口被指定软键盘输入区域的显示模式，这时候Window类的成员函数setSoftInputMode就会将成员变量mHasSoftInputMode的值设置为true，并且将这个显示模式保存在用来描述窗口布局属性的一个WindowManager.LayoutParams对象的成员变量softInputMode中，否则的话，就会将成员变量mHasSoftInputMode的值设置为false。

设置完成窗口的软键盘输入区域的显示模式之后，如果Window类的成员变量mCallback指向了一个窗口回调接口，那么Window类的成员函数setSoftInputMode还会调用它的成员函数onWindowAttributesChanged来通知与窗口所关联的Activity组件，它的窗口布局属性发生了变化。

这一步执行完成之后，回到前面的Step 1中，即Activity类的成员函数attach中，接下来就会继续调用前面所创建的PhoneWindow对象从父类Window继承下来的成员函数setWindowManager来设置应用程序窗口的本地窗口管理器，因此，接下来我们就继续分析Window类的成员函数setWindowManager的实现。

Step 7. Window.setWindowManager

public abstract class Window { ...... private WindowManager mWindowManager; private IBinder mAppToken; private String mAppName; ...... public void setWindowManager(WindowManager wm, IBinder appToken, String appName) { mAppToken = appToken; mAppName = appName; if (wm == null) { wm = WindowManagerImpl.getDefault(); } mWindowManager = new LocalWindowManager(wm); } ...... }

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

参数appToken用来描述当前正在处理的窗口是与哪一个Activity组件关联的，它是一个Binder代理对象，引用了在 ActivityManagerService这一侧所创建的一个类型为ActivityRecord的Binder本地对象。每一个启动起来了的Activity组件在ActivityManagerService这一侧，都有一个对应的 ActivityRecord对象，用来描述该Activity组件的运行状态。这个Binder代理对象会被保存在Window类的成员变量 mAppToken中，这样当前正在处理的窗口就可以知道与它所关联的Activity组件是什么。

参数appName用来描述当前正在处理的窗口所关联的Activity组件的名称，这个名称会被保存在Window类的成员变量mAppName中。

参数wm用来描述一个窗口管理器。从前面的调用过程可以知道， 这里传进来的参数wm的值等于null，因此，函数首先会调用WindowManagerImpl类的静态成员函数getDefault来获得一个默认的 窗口管理器。有了这个窗口管理器之后，函数接着再使用它来创建一个本地窗口管理器，即一个LocalWindowManager对象，用来维护当前正在处 理的应用程序窗口。

接下来，我们首先分析WindowManagerImpl类的静态成员函数getDefault的实现，接着再分析本地窗口管理器的创建过程，即LocalWindowManager类的构造函数的实现。

Step 8. WindowManagerImpl.getDefault

public class WindowManagerImpl implements WindowManager { ...... public static WindowManagerImpl getDefault() { return mWindowManager; } ...... private static WindowManagerImpl mWindowManager = new WindowManagerImpl(); }

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl.java中。

WindowManagerImpl类的静态成员函数getDefault的实现很简单，它只是将静态成员变量mWindowManager所指向的一个WindowManagerImpl对象返回给调用者，这个WindowManagerImpl对象实现了WindowManager接口，因此，它就可以用来管理应用程序窗口。

这一步执行完成之后，回到前面的Step 7中，即Window类的成员函数setWindowManager中，接下来就会使用前面所获得一个WindowManagerImpl对象来创建一个本地窗口管理器，即一个LocalWindowManager对象。

Step 9. new LocalWindowManager

public abstract class Window { ...... private final Context mContext; ...... private class LocalWindowManager implements WindowManager { LocalWindowManager(WindowManager wm) { mWindowManager = wm; mDefaultDisplay = mContext.getResources().getDefaultDisplay( mWindowManager.getDefaultDisplay()); } ...... private final WindowManager mWindowManager; private final Display mDefaultDisplay; } ...... }

这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

LocalWindowManager类的构造函数首先将参数wm所描述的一个WindowManagerImpl对象保存它的成员变量mWindowManager中，这样以后就将窗口管理工作交给它来处理。

LocalWindowManager类的构造函数接着又通过成员变量mWindowManager所描述的一个WindowManagerImpl对象的成员函数getDefaultDisplay来获得一个Display对象，用来描述系统屏幕属性。

由于前面所获得的Display对象描述的是全局的屏幕属性，而当前正在处理的窗口可能配置了一些可自定义的屏幕属性，因此，LocalWindowManager类的构造函数需要进一步地调整前面所获得的Display对象所描述的屏幕属性，以便可以适合当前正在处理的窗口使用。LocalWindowManager类的构造函数首先通过外部类Window的成员变量mContext的成员函数getResources来获得一个Resources对象，接着再调用这个Resources对象的成员函数getDefaultDisplay来调整前面所获得的Display对象所描述的屏幕属性。最终调整完成的Display对象就保存在LocalWindowManager类的成员变量mDefaultDisplay中。

从前面的Step 4可以知道，类Window的成员变量mContext描述的是与当前窗口所关联的一个Activity组件。Activity类的成员函数getResources是从父类ContextWrapper继续下来的，它实现在文件frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java中，如下所示：

public class ContextWrapper extends Context { Context mBase; ...... @Override public Resources getResources() { return mBase.getResources(); } ...... }

ContextWrapper类的成员变量mBase指向的是一个ContextImpl对象，用来描述一个Activity组件的运行上下 文环境。通过调用这个ContextImpl对象的成员函数getResources，就可以获得与一个Resources对象，而通过这个 Resources对象，就可以访问一个Activity组件的资源信息，从而可以获得它所配置的屏幕属性。

至此，我们就分析完成一个Activity组件所关联的应用程序窗口对象的创建过程了。从分析的过程可以知道：

1. 一个Activity组件所关联的应用程序窗口对象的类型为PhoneWindow。
2. 这个类型为PhoneWindow的应用程序窗口是通过一个类型为LocalWindowManager的本地窗口管理器来维护的。
3. 这个类型为LocalWindowManager的本地窗口管理器又是通过一个类型为WindowManagerImpl的窗口管理器来维护应用程序窗口的。
4. 这个类型为PhoneWindow的应用程序窗口内部有一个类型为DecorView的视图对象，这个视图对象才是真正用来描述一个Activity组件的UI的。