【Android】Window和WindowManager

理解Window和WindowManager

Window是一个抽象类，它的具体实现是PhoneWindow。WindowManager是外界访问Window的入口，Window的具体实现位于WindowManagerService中，WindowManager和WindowManagerService的交互是一个IPC过程。Android中所有的视图都是通过Window来呈现的，不管是Activity、Dialog还是Toast，它们的视图实际上都是附加在Window上的，因此Window实际是View的直接管理者。

Window和WindowManager

为了分析Window的工作机制，先通过代码了解如何使用WindowManager添加一个Window，下面一段代码将一个Button添加到屏幕坐标为(100, 300)的位置上

mFloatingButton = new Button(this);
mFloatingButton.setText("test button");
mLayoutParams = new WindowManager.LayoutParams(LayoutParams.WRAP_CONTENT, LayoutParams.WRAP_CONTENT, 0, 0, PixelFormat.TRANSPARENT);//0,0 分别是type和flags参数
mLayoutParams.flags = LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL | LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE | LayoutParams.FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED;
mLayoutParams.type = LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ERROR;
mLayoutParams.gravity = Gravity.LEFT | Gravity.TOP;
mLayoutParams.x = 100;
mLayoutParams.y = 300;
mFloatingButton.setOnTouchListener(this);
mWindowManager.addView(mFloatingButton, mLayoutParams);

Flags参数表示Window的属性，以下列举常用的选项：

• FLAG_NOT_FOCUSABLE：表示Window不需要获取焦点，也不需要接收各种输入事件，此标记会同时启动FLAG_NOT_TOUCH_MODEL，最终事件会传递给下层的具有焦点的Window
• FLAG_NOT_TOUCH_MODAL：在此模式下，系统会将当前Window区域以外的单击事件传递给底层的Window，当前Window区域以内的单击事件则自己处理。这个标记很重要，一般来说都需要开启此标记，否则其他Window将无法收到单击事件。
• FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED：开启此模式可以让显示在锁屏的界面

Type参数表示Window的类型，Window有三种类型，分别是应用Window、子Window和系统Window。

• 应用类Window对应着一个Activity。
• 子Window不能单独存在，它需要附属在特定的父Window之中，比如常见的一些Dialog就是一个子Window。
• 系统Window是需要声明权限才能创建的Window，比如Toast和系统状态栏这些都是系统Window。

Window是分层的，每个Window都有对应的z-ordered，层级最大的会覆盖在层级小的Window上面，这和HTML中的z-index的概念是完全一致的。在三类Window中，应用Window的层级范围是1_{99，子Window的层级范围是1000}1999，系统Window的层级范围是2000~2999，这些层级属性范围对应着WindowManager.LayoutParams的type参数。

如果采用TYPE_SYSTEM_ERROR，只需要为type参数指定这个层级即可：

mLayoutParams.type = LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ERROR

同时声明权限：<uses-permissionandroid:name="android.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW" />

WindowManager所提供的功能很简单，常用的只有三个方法，即添加View、更新View和删除View，这三个方法定义在ViewManager中，而WindowManager继承了ViewManager。

WindowManager操作Window的过程更像是在操作Window中的View

Window的内部机制

Window是一个抽象的概念，并不是实际存在的，它是以View的形式存在，每一个Window都对应着一个View和一个ViewRootImpl，Window和View通过ViewRootImpl来建立联系。在实际使用中无法直接访问Window，对Window的访问必须通过WindowManager。

Window的添加过程

Window的添加过程需要通过WindowManager的addView()来实现，WindowManager是一个接口，它的真正实现是WindowManagerImpl类。WindowManager的实现类对于addView()、updateView()和removeView()方法都是委托给WindowManagerGlobal类。

WindowManagerGlobal的addView()方法分为如下几步：

1. 检查参数是否合法，如果是子Window那么还需要调整一些布局参数
2. 创建ViewRootImpl并将View添加到列表中。Window对应的View, ViewRootImpl和待删除的View对象都有对应的列表。
3. 通过ViewRootImpl的setView()来更新界面(View的绘制由ViewRootImpl完成),setView()中通过requestLayout()完成异步刷新请求
4. 通过WindowSession来添加Window，添加过程的本质是一个IPC过程，其中用到了Binder对象IWindowSession（实现类Session），实际添加是交给WindowManagerService去处理

Window的删除过程

和添加过程一样，都是先通过WindowManagerImpl后，再进一步通过WindowManagerGlobal来实现的↓

调用removeView(),其中先找到待删除的View索引，然后调用removeViewLocked()->ViewRootImpl,有同步删除和异步删除，在异步删除中，就会发送一个信息，放进刚刚ViewRootImpl中的待删除View的列表。

真正删除View的逻辑在dispatchDetachedFromWindow()方法的内部实现。主要做四件事：

1. 垃圾回收的工作，比如清除数据和消息，移除回调。
2. 通过Session的remove方法删除Window，mWindowSession.remove(mWindow)，这同样是一个IP C过程，最终会调用WindowManagerService的removeWindow方法
3. 调用View的dispatchDetachedFromWindow方法，在内部调用View的onDetachedFromWindow()以及onDetachedFromWindowInternal()。
4. 调用WindowManagerGlobal的doRemoveView方法刷新数据，包括mRoots、mParams以及mDyingViews，需要将当前Window所关联的这三类对象从列表中删除。

Window的更新过程

调用WindowManagerGlobal 的updateViewLayout():

首先需要更新View的LayoutParams并替换掉老的LayoutParams，接着再更新ViewRootImpl中的LayoutParams，这一步是通过ViewRootImpl的setLayoutParams()方法来实现的。在ViewRootImpl中会通过scheduleTrversals方法来对View重新布局，包括测量、布局、重绘三个过程。除了View本身的重绘以外，ViewRootImpl还会通过WindowSession来更新Window的视图，这个过程最终是由WindowManagerService的relayoutWindow()来具体实现的，同样是一个IPC过程。

Window的创建过程

Activity的Window创建过程

1、Activity的启动过程很复杂，最终会由ActivityThread中的performLaunchActivity()来完成整个启动过程，在这个方法内部会通过类加载器创建Activity的实例对象，并调用其attach()方法为其关联运行过程中所依赖的一系列上下文环境变量。

在attach()中，系统会创建所属的Window对象并设置回调接口。

Window对象的创建是通过PolicyManager的makeNewWindow() 实现

2、Activity实现了Window的Callback接口，当Window接收到外界的状态变化时就会调用Activity的方法，例如onAttachedToWindow()、onDetachedFromWindow()、dispatchTouchEvent()等。

3、Activity的Window是由PolicyManager来创建的 - > 真正实现是Policy类，它会新建一个PhoneWindow对象，Activity的setContentView()的实现是由PhoneWindow来实现的/

PhoneWindow的setContentView()方法大致遵循如下几个步骤：

1. 如果没有DecorView(FrameLayout,顶级View,包含内容和标题栏)，那么就创建它，通过gernerateLayout()加载具体的布局文件。
2. 将View添加到DecorView的mContentParent中,
3. 回调Activity的onCreateChanged()方法通知Activity视图已经发生改变

Window更多表示的是一种抽象的功能集合…

Dialog的Window创建过程

Dialog的Window的创建过程和Activity类似，有如下步骤：

1. 创建Window:Diolog中Window的创建同样是通过PolicyManager的makeNewWindow()方法来完成的，创建后的对象实际上就是PhoneWindow。
2. 初始化DecorView并将Dialog的视图添加到DecorView中，与Activity类似。
3. 调用Dialog的show(),将DecorView添加到Window中并显示, 也与Activity类似。
4. 普通的Dialog有一个特殊之处，就是必须采用Activity的Context，如果采用Application的Context，那么就会报错 -> 应用token只有Activity拥有，所以这里只需要Activity作为Context来显示对话框即可。

系统Window比较特殊，不需要token，系统Window的层级范围type： 2000~2999，可以指定Dialog的Window类型为系统Window。

dialog.getWindow().setType(LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ERROR);
//要声明权限

Toast的Window创建过程

• 在Toast的内部有两类IPC过程，第一类是Toast访问NotificationManagerService，第二类是NotificationManagerService回调Toast里的TN接口。
• Toast属于系统Window，它内部的视图由两种方式指定：一种是系统默认的演示，另一种是通过setView方法来指定一个自定义的View
• Toast具有定时取消功能，所以系统采用了Handler。
• Toast的显示show()和隐藏cancel()是IPC过程，都需要NotificationManagerService（NMS）来实现，在Toast和NMS进行IPC过程时，NMS会跨进程回调Toast中的TN类中的方法，TN类是一个Binder类，运行在Binder线程池中，所以需要通过Handler将其切换到当前发送Toast请求所在的线程，因为使用了Handler，所以Toast无法在没有Looper的线程中弹出。

对于非系统应用来说，mToastQueue最多能同时存在50个ToastRecord（应用的mToastQueue队列最多只能存在50个），这样做是为了防止DOS(Denial of Service，拒绝服务)。因为如果某个应用弹出太多的Toast会导致其他应用没有机会弹出Toast。

• Toast的显示是通过ToastRecord的callback来完成，callback -> Tn对象的远程Binder，需要跨进程，会运行在Toast的应用的Binder线程池中。

• 并且会发送一个延时消息，时长取决于Toast的持续时长，用来调用cancelToastLocked来隐藏Toast，并且从队列中移除，然后继续显示队列中的Toast

Toast的显示和隐藏实际上通过Toast的TN类中的两个Runnable --> handleShow() 和 handleHide() 方法，用于将Toast的视图从Window添加或者移除。