Android解析WindowManager（一）WindowManager体系

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本文首发于微信公众号「刘望舒」

前言

WindowManagerService（WMS）和AMS一样，都是Android开发需要掌握的知识点，同样的，WMS也很复杂，需要多篇文章来进行讲解，为何更好的理解WMS，首先要了解WindowManager，这一篇我们来学习WindowManager体系。

1.Window、WindowManager和WMS

Window我们应该很熟悉，它是一个抽象类，具体的实现类为PhoneWindow，它对View进行管理。 WindowManager是一个接口类，继承自接口ViewManager，从名称就知道它是用来管理Window的，它的实现类为WindowManagerImpl。如果我们想要对Window进行添加和删除就可以使用WindowManager，具体的工作都是由WMS来处理的，WindowManager和WMS通过Binder来进行跨进程通信，WMS作为系统服务有很多API是不会暴露给WindowManager的，这一点与ActivityManager和AMS的关系有些类似。关于WMS的功能，会在后续文章进行介绍，这里我们只需要知道它的主要功能包括Window管理和输入系统就可以了。这一系列文章的重点是WindowManager。 Window、WindowManager和WMS的关系可以简略的用下图来表示。

Window包含了View并对View进行管理，Window用虚线来表示是因为Window是一个抽象概念，并不是真实存在，Window的实体其实也是View。WindowManager用来管理Window，而WindowManager所提供的功能最终会由WMS来进行处理。

2.WindowManager体系

接下来我们从源码角度来分析WindowManager体系以及Window和WindowManager的关系。 WindowManager是一个接口类，继承自接口ViewManager，ViewManager中定义了三个方法，分别用来添加、更新和删除View： frameworks/base/core/java/android/view/ViewManager.java

1public interface ViewManager
2{
3    public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
4    public void updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params);
5    public void removeView(View view);
6}

WindowManager也继承了这些方法，而这些方法传入的参数都是View，说明WindowManager具体管理的是以View形式存在的Window。WindowManager在继承ViewManager的同时，又加入很多功能，包括Window的类型和层级相关的常量、内部类以及一些方法，其中有两个方法是根据Window的特性加入的，如下所示。

1    public Display getDefaultDisplay();
2    public void removeViewImmediate(View view);

getDefaultDisplay方法会得知这个WindowManager实例将Window添加到哪个屏幕上了，换句话说，就是得到WindowManager所管理的屏幕（Display）。removeViewImmediate方法则规定在这个方法返回前要立即执行View.onDetachedFromWindow()，来完成传入的View相关的销毁工作。关于Window的类型和层级会在本系列后续的文章进行介绍。 Window是一个抽象类，它的具体实现类为PhoneWindow。在Activity启动过程中会调用ActivityThread的performLaunchActivity方法，performLaunchActivity方法中又会调用Activity的attach方法，如果不了解这些请查看Android深入四大组件（一）应用程序启动过程（后篇）这篇文章。我们从Activity的attach方法开始入手，如下所示。 frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java

1final void attach(Context context, ActivityThread aThread,
2            Instrumentation instr, IBinder token, int ident,
3            Application application, Intent intent, ActivityInfo info,
4            CharSequence title, Activity parent, String id,
5            NonConfigurationInstances lastNonConfigurationInstances,
6            Configuration config, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,
7            Window window) {
8        attachBaseContext(context);
9        mFragments.attachHost(null /*parent*/);
10        mWindow = new PhoneWindow(this, window);//1
11        ...
12         /**
13         *2
14         */
15        mWindow.setWindowManager(
16                (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
17                mToken, mComponent.flattenToString(),
18                (info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
19      ...

注释1处创建了PhoneWindow，在注释2处调用了PhoneWindow的setWindowManager方法，这个方法的具体的实现在PhoneWindow的父类Window中。 frameworks/base/core/java/android/view/Window.java

1public void setWindowManager(WindowManager wm, IBinder appToken, String appName,
2        boolean hardwareAccelerated) {
3    mAppToken = appToken;
4    mAppName = appName;
5    mHardwareAccelerated = hardwareAccelerated
6            || SystemProperties.getBoolean(PROPERTY_HARDWARE_UI, false);
7    if (wm == null) {
8        wm = (WindowManager)mContext.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);//1
9    }
10    mWindowManager = ((WindowManagerImpl)wm).createLocalWindowManager(this);//2
11}

如果传入的WindowManager为null，就会在注释1处调用Context的getSystemService方法，并传入服务的名称Context.WINDOW_SERVICE（"window"），具体的实现在ContextImpl中，如下所示。 frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java

1@Override
2public Object getSystemService(String name) {
3    return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
4}
5
6@Override
7public String getSystemServiceName(Class<?> serviceClass) {
8    return SystemServiceRegistry.getSystemServiceName(serviceClass);
9}

最终会调用SystemServiceRegistry的getSystemServiceName方法。 frameworks/base/core/java/android/app/SystemServiceRegistry.java

1  public static String getSystemServiceName(Class<?> serviceClass) {
2        return SYSTEM_SERVICE_NAMES.get(serviceClass);
3    }

SYSTEM_SERVICE_NAMES是一个HashMap类型的数据，它用来存储服务的名称，那么传入的Context.WINDOW_SERVICE到底对应着什么？我们接着往下看。 frameworks/base/core/java/android/app/SystemServiceRegistry.java

1final class SystemServiceRegistry {
2...
3 private SystemServiceRegistry() { }
4 static {
5 ...
6   registerService(Context.WINDOW_SERVICE, WindowManager.class,
7                new CachedServiceFetcher<WindowManager>() {
8            @Override
9            public WindowManager createService(ContextImpl ctx) {
10                return new WindowManagerImpl(ctx);
11            }});
12...
13 }
14}

SystemServiceRegistry 的静态代码块中会调用多个registerService方法，这里只列举了和本文有关的一个。registerService方法会将传入的服务的名称存入到SYSTEM_SERVICE_NAMES中。从上面代码可以看出，传入的Context.WINDOW_SERVICE对应的就是WindowManagerImpl实例，因此得出结论，Context的getSystemService方法得到的是WindowManagerImpl实例。我们再回到Window的setWindowManager方法，在注释1处得到WindowManagerImpl实例后转为WindowManager类型，在注释2处调用了WindowManagerImpl的createLocalWindowManager方法：

frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl

1 public WindowManagerImpl createLocalWindowManager(Window parentWindow) {
2        return new WindowManagerImpl(mContext, parentWindow);
3    }

createLocalWindowManager方法同样也是创建WindowManagerImpl，不同的是这次创建WindowManagerImpl时将创建它的Window作为参数传了进来，这样WindowManagerImpl就持有了Window的引用，就可以对Window进行操作，比如在Window中添加View，来查看WindowManagerImpl的addView方法： frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl

1   @Override
2    public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
3        applyDefaultToken(params);
4        mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplay(), mParentWindow);//1
5    }

注释1处调用了WindowManagerGlobal的addView方法，其中最后一个参数mParentWindow就是Window，可以看出WindowManagerImpl虽然是WindowManager的实现类，但是却没有实现什么功能，而是将功能实现委托给了WindowManagerGlobal，这里用到的是桥接模式。关于在Window中添加View，本系列后续的文章会详细介绍。我们来查看WindowManagerImpl中如何定义的WindowManagerGlobal： frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl

1public final class WindowManagerImpl implements WindowManager {
2    private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();
3    private final Context mContext;
4    private final Window mParentWindow;//1
5...
6  private WindowManagerImpl(Context context, Window parentWindow) {
7        mContext = context;
8        mParentWindow = parentWindow;
9    }
10 ...   
11}

可以看出WindowManagerGlobal是一个单例，说明在一个进程中只有一个WindowManagerGlobal实例。注释1处说明WindowManagerImpl可能会实现多个Window，也就是说在一个进程中WindowManagerImpl可能会有多个实例。

通过如上的源码分析，Window和WindowManager的关系如下图所示。

PhoneWindow继承自Window，Window通过setWindowManager方法与WindowManager发生关联。WindowManager继承自接口ViewManager，WindowManagerImpl是WindowManager接口的实现类，但是具体的功能都会委托给WindowManagerGlobal来实现。

参考资料《深入理解Android 卷1》《深入理解Android 卷3》《深入理解Android内核设计思想》第二版《Android开发艺术探索》

Android解析WindowManager（一）WindowManager体系

前言

1.Window、WindowManager和WMS

2.WindowManager体系

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