前言
上一篇我们具体分析了窗口管理者WindowManagerService的启动流程，对于WindowManagerService有了一个初步的认识。在此基础上，我本打算应该进一步分析WindowManagerService是如何管理系统中的各种窗口的，然而由于Android系统的架构设计，在分析WindowManagerService之前，我们必须先对WindowManager有一个基本的认识，才能更好的理解WindowManagerService的对窗口的管理过程。
如上图所示，系统主要是通过WindowManager和WindowManagerService对窗口进行操作管理的，WindowManager更上层一些，WindowManagerService更底层一些，WindowManager对窗口的各种处理最终都是通过调用WindowMnagerService实现的。不同类型的窗口，WindowManager的添加过程可能会有所不同，但是WindowManagerService处理的部分，基本上是一样的。
一、窗口类型
在分析WindowManager对窗口的管理之前，我们需要先来认识一下Android系统中的窗口类型，因为不同的窗口类型，WindowManager的添加过程会有所不同。
Window的类型有很多种，比如应用程序窗口、系统错误窗口、输入法窗口、PopupWindow、Toast、Dialog等。总的来说Window分为三大类型，分别是Application Window（应用程序窗口）、Sub Window（子窗口）、System Window（系统窗口），每个大类型中又分很多小类型，它们都定义在WindowManager的静态内部类LayoutParams中，下面简单介绍一下Window的三大类型。
1、应用程序窗口
Activity就是一个典型的应用程序窗口，应用程序窗口包含的类型如下所示：
public interface WindowManager extends ViewManager {
public static class LayoutParams extends ViewGroup.LayoutParams implements Parcelable {
//应用程序窗口的开始值
public static final int FIRST_APPLICATION_WINDOW = 1;
//应用程序窗口的基础值，其他窗口的值都要大于这个值
public static final int TYPE_BASE_APPLICATION = 1;
//普通的应用程序窗口类型
public static final int TYPE_APPLICATION = 2;
//应用程序启动窗口类型，用户系统在应用程序窗口启动前显示的窗口
public static final int TYPE_APPLICATION_STARTING = 3;
//这是TYPE_APPLICATION的变体,确保WindowManager在APP展示之前绘制完成此窗口
public static final int TYPE_DRAWN_APPLICATION = 4;
///应用程序窗口的开始值
public static final int LAST_APPLICATION_WINDOW = 99;
}
}
应用程序窗口的Type值的范围为1~99。
2、子窗口
子窗口不能单独存在，需要依附于其他窗口才行，PopupWindow就属于子窗口。子窗口的类型定义如下所示：
public interface WindowManager extends ViewManager {
public static class LayoutParams extends ViewGroup.LayoutParams implements Parcelable {
//子窗口类型初始值
public static final int FIRST_SUB_WINDOW = 1000;
public static final int TYPE_APPLICATION_PANEL = FIRST_SUB_WINDOW;
public static final int TYPE_APPLICATION_MEDIA = FIRST_SUB_WINDOW + 1;
public static final int TYPE_APPLICATION_SUB_PANEL = FIRST_SUB_WINDOW + 2;
public static final int TYPE_APPLICATION_ATTACHED_DIALOG = FIRST_SUB_WINDOW + 3;
public static final int TYPE_APPLICATION_MEDIA_OVERLAY = FIRST_SUB_WINDOW + 4;
public static final int TYPE_APPLICATION_ABOVE_SUB_PANEL = FIRST_SUB_WINDOW + 5;
//子窗口类型结束值
public static final int LAST_SUB_WINDOW = 1999;
}
}
子窗口的Type值的范围为1000~1999。
3、系统窗口
Toast、输入法窗口、系统音量条窗口、系统错误窗口都属于系统窗口。系统窗口的类型定义如下所示：
public interface WindowManager extends ViewManager {
public static class LayoutParams extends ViewGroup.LayoutParams implements Parcelable {
//系统窗口类型初始值
public static final int FIRST_SYSTEM_WINDOW = 2000;
//系统状态栏，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_STATUS_BAR = FIRST_SYSTEM_WINDOW;
//搜索条，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_SEARCH_BAR = FIRST_SYSTEM_WINDOW+1;
//通话界面，会显示在所有用户窗口中
@Deprecated //use TYPE_APPLICATION_OVERLAY instead
public static final int TYPE_PHONE = FIRST_SYSTEM_WINDOW+2;
//系统Alert，只会显示在拥有者的窗口中
@Deprecated //use TYPE_APPLICATION_OVERLAY instead
public static final int TYPE_SYSTEM_ALERT = FIRST_SYSTEM_WINDOW+3;
//锁屏界面，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_KEYGUARD = FIRST_SYSTEM_WINDOW+4;
//Toast窗口，只会显示在拥有者的窗口中
@Deprecated//use TYPE_APPLICATION_OVERLAY instead
public static final int TYPE_TOAST = FIRST_SYSTEM_WINDOW+5;
//系统重载窗口，只会显示在拥有者的窗口中
@Deprecated //use TYPE_APPLICATION_OVERLAY instead
public static final int TYPE_SYSTEM_OVERLAY = FIRST_SYSTEM_WINDOW+6;
//高权限通话窗口，会显示在所有用户窗口中
@Deprecated //use TYPE_APPLICATION_OVERLAY instead
public static final int TYPE_PRIORITY_PHONE = FIRST_SYSTEM_WINDOW+7;
//系统弹窗，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_SYSTEM_DIALOG = FIRST_SYSTEM_WINDOW+8;
//锁屏弹窗，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_KEYGUARD_DIALOG = FIRST_SYSTEM_WINDOW+9;
//系统错误，只会显示在拥有者的窗口中
@Deprecated//use TYPE_APPLICATION_OVERLAY instead
public static final int TYPE_SYSTEM_ERROR = FIRST_SYSTEM_WINDOW+10;
//输入法，只会显示在拥有者的窗口中
public static final int TYPE_INPUT_METHOD = FIRST_SYSTEM_WINDOW+11;
//输入法弹窗，只会显示在拥有者的窗口中
public static final int TYPE_INPUT_METHOD_DIALOG= FIRST_SYSTEM_WINDOW+12;
//壁纸，只会显示在拥有者的窗口中
public static final int TYPE_WALLPAPER = FIRST_SYSTEM_WINDOW+13;
//状态栏控制面板，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_STATUS_BAR_PANEL = FIRST_SYSTEM_WINDOW+14;
//安全系统重载，只会显示在拥有者的窗口中
public static final int TYPE_SECURE_SYSTEM_OVERLAY = FIRST_SYSTEM_WINDOW+15;
//拖拽，只会显示在拥有者的窗口中
public static final int TYPE_DRAG = FIRST_SYSTEM_WINDOW+16;
//状态栏子控制面板，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_STATUS_BAR_SUB_PANEL = FIRST_SYSTEM_WINDOW+17;
//焦点，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_POINTER = FIRST_SYSTEM_WINDOW+18;
//系统导航栏，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_NAVIGATION_BAR = FIRST_SYSTEM_WINDOW+19;
//音量，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_VOLUME_OVERLAY = FIRST_SYSTEM_WINDOW+20;
//Boot进度条，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_BOOT_PROGRESS = FIRST_SYSTEM_WINDOW+21;
//当状态栏被隐藏后的自定义输入事件，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_INPUT_CONSUMER = FIRST_SYSTEM_WINDOW+22;
//导航栏控制面板，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_NAVIGATION_BAR_PANEL = FIRST_SYSTEM_WINDOW+24;
//显示屏重载窗口，会显示在所有用户窗口中
@UnsupportedAppUsage(maxTargetSdk = Build.VERSION_CODES.R, trackingBug = 170729553)
public static final int TYPE_DISPLAY_OVERLAY = FIRST_SYSTEM_WINDOW+26;
//放大器窗口，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_MAGNIFICATION_OVERLAY = FIRST_SYSTEM_WINDOW+27;
//提示窗口上的私有虚拟显示
public static final int TYPE_PRIVATE_PRESENTATION = FIRST_SYSTEM_WINDOW+30;
//窗口的声音交互层
public static final int TYPE_VOICE_INTERACTION = FIRST_SYSTEM_WINDOW+31;
public static final int TYPE_ACCESSIBILITY_OVERLAY = FIRST_SYSTEM_WINDOW+32;
//启动窗口的声音交互层
public static final int TYPE_VOICE_INTERACTION_STARTING = FIRST_SYSTEM_WINDOW+33;
//调整分屏模式下每个窗口大小的分割线
public static final int TYPE_DOCK_DIVIDER = FIRST_SYSTEM_WINDOW+34;
//快捷设置弹窗
public static final int TYPE_QS_DIALOG = FIRST_SYSTEM_WINDOW+35;
//截屏，会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_SCREENSHOT = FIRST_SYSTEM_WINDOW + 36;
public static final int TYPE_PRESENTATION = FIRST_SYSTEM_WINDOW + 37;
//很多废弃的系统弹窗类型都可以使用这个进行替换，只会显示在拥有者的窗口中
public static final int TYPE_APPLICATION_OVERLAY = FIRST_SYSTEM_WINDOW + 38;
//会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_ACCESSIBILITY_MAGNIFICATION_OVERLAY = FIRST_SYSTEM_WINDOW + 39;
//会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_NOTIFICATION_SHADE = FIRST_SYSTEM_WINDOW + 40;
//会显示在所有用户窗口中
public static final int TYPE_STATUS_BAR_ADDITIONAL = FIRST_SYSTEM_WINDOW + 41;
//系统窗口类型的结束值
public static final int LAST_SYSTEM_WINDOW = 2999;
}
}
系统窗口的类型值有接近40个，系统窗口的Type值范围为2000~2999。
4、窗口的显示次序
当一个进程向系统申请一个窗口的时候，系统会为窗口确定显示次序。为了方便窗口显示次序的管理，手机屏幕可以虚拟地用X、Y、Z轴来表示，其中Z轴垂直于屏幕，从屏幕内指向屏幕外，这样窗口的显示次序其实就是窗口在Z轴上的次序，这个次序称为Z-Oder。Type值是Z-Order排序的依据，我们知道应用程序窗口的Type值范围为1-99，子窗口为1000-1999，系统窗口为2000-2999，在一般情况下，Type值越大则Z~Order排序越靠前，窗口越靠近用户。
不过窗口显示次序的逻辑并不仅仅依靠窗口的Type，情况是比较多的；最常见的情况，当多个窗口的Type都是Type_APPLICATION，这时系统还需要结合具体情况来计算最终的Z-Oder。
二、系统窗口StatusBar的添加过程
前面我们介绍过Window的三种类型，像是应用开发最常见的Activity，它所对应的Window是应用程序类型。由于分析Activity对应的Window的添加过程还需要先分析它们所对应的Window的创建过程，这里我们简单点，先以系统状态栏窗口StatusBar为例，跟随源码梳理下一下WindowMnager是如何添加状态栏窗口的。
1、StatusBar是SystemUI的重要组成部分，具体指的就是系统状态栏，我们在Android 12系统源码_SystemUI（二）系统状态栏StatusBar的创建流程具体分析过它的相关源码。StatusBar主要是调用createAndAddWindows方法实现状态栏窗口的添加的。
public class StatusBar extends SystemUI implements ActivityStarter, LifecycleOwner {
private final StatusBarWindowController mStatusBarWindowController;//状态栏窗口控制器
private final StatusBarComponent.Factory mStatusBarComponentFactory;//Dagger2状态栏组件工厂
private StatusBarComponent mStatusBarComponent;//Dagger2状态栏子组件
protected PhoneStatusBarView mStatusBarView;//状态栏视图
private PhoneStatusBarViewController mPhoneStatusBarViewController;//状态栏视图控制器
public StatusBar(
...代码省略...
StatusBarWindowController statusBarWindowController,//状态栏控制器
StatusBarComponent.Factory statusBarComponentFactory,//状态栏Dagger2组件工厂
...代码省略...
){
...代码省略...
//为状态栏控制器mStatusBarWindowController赋值
mStatusBarWindowController = statusBarWindowController;
//为状态栏Dagger2组件工厂mStatusBarComponentFactory赋值
mStatusBarComponentFactory = statusBarComponentFactory;
...代码省略...
}
@Override
public void start() {
...代码省略...
createAndAddWindows(result);
...代码省略...
}
public void createAndAddWindows(@Nullable RegisterStatusBarResult result) {
makeStatusBarView(result);
...代码省略...
mStatusBarWindowController.attach();
}
protected void makeStatusBarView(@Nullable RegisterStatusBarResult result) {
...代码省略...
inflateStatusBarWindow();
...代码省略...
mStatusBarWindowController.getFragmentHostManager()
.addTagListener(CollapsedStatusBarFragment.TAG, (tag, fragment) -> {代码省略})
.getFragmentManager()
.beginTransaction()
.replace(R.id.status_bar_container,
mStatusBarComponent.createCollapsedStatusBarFragment(),
CollapsedStatusBarFragment.TAG)
.commit();
...代码省略...
}
private void inflateStatusBarWindow() {
mStatusBarComponent = mStatusBarComponentFactory.create();
...代码省略...
}
}
createAndAddWindows方法首先调用makeStatusBarView构建状态栏视图，然后会调用StatusBarWindowController的attach方法，将状态栏视图添加到窗口上。
2、StatusBarWindowController类和attach方法相关的代码如下所示。
@SysUISingleton
public class StatusBarWindowController {
private final WindowManager mWindowManager;
private WindowManager.LayoutParams mLp;
@Inject
public StatusBarWindowController(
Context context,
@StatusBarWindowModule.InternalWindowView StatusBarWindowView statusBarWindowView,
WindowManager windowManager,
IWindowManager iWindowManager,
StatusBarContentInsetsProvider contentInsetsProvider,
@Main Resources resources) {
...代码省略...
mWindowManager = windowManager;
mStatusBarWindowView = statusBarWindowView;
if (mBarHeight < 0) {
mBarHeight = SystemBarUtils.getStatusBarHeight(mContext);
}
}
public void attach() {
//获取状态栏类型窗口所需要的布局参数
mLp = getBarLayoutParams(mContext.getDisplay().getRotation());
//调用WindowManager的addView方法将状态栏窗口添加到Window中。
mWindowManager.addView(mStatusBarWindowView, mLp);
...代码省略...
}
private WindowManager.LayoutParams getBarLayoutParams(int rotation) {
WindowManager.LayoutParams lp = getBarLayoutParamsForRotation(rotation);
lp.paramsForRotation = new WindowManager.LayoutParams[4];
for (int rot = Surface.ROTATION_0; rot <= Surface.ROTATION_270; rot++) {
lp.paramsForRotation[rot] = getBarLayoutParamsForRotation(rot);
}
return lp;
}
private WindowManager.LayoutParams getBarLayoutParamsForRotation(int rotation) {
int height = mBarHeight;
if (INSETS_LAYOUT_GENERALIZATION) {
switch (rotation) {
case ROTATION_UNDEFINED:
case Surface.ROTATION_0:
case Surface.ROTATION_180:
height = SystemBarUtils.getStatusBarHeightForRotation(
mContext, Surface.ROTATION_0);
break;
case Surface.ROTATION_90:
height = SystemBarUtils.getStatusBarHeightForRotation(
mContext, Surface.ROTATION_90);
break;
case Surface.ROTATION_270:
height = SystemBarUtils.getStatusBarHeightForRotation(
mContext, Surface.ROTATION_270);
break;
}
}
WindowManager.LayoutParams lp = new WindowManager.LayoutParams(
WindowManager.LayoutParams.MATCH_PARENT,//填充设备整个宽度
height,//根据当前屏幕旋转角度所得到的状态栏高度
WindowManager.LayoutParams.TYPE_STATUS_BAR,//指定窗口类型为状态栏
WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE
| WindowManager.LayoutParams.FLAG_SPLIT_TOUCH
| WindowManager.LayoutParams.FLAG_DRAWS_SYSTEM_BAR_BACKGROUNDS,
PixelFormat.TRANSLUCENT);//窗口背景半透明
lp.privateFlags |= PRIVATE_FLAG_COLOR_SPACE_AGNOSTIC;
lp.token = new Binder();
lp.gravity = Gravity.TOP;
lp.setFitInsetsTypes(0 /* types */);
lp.setTitle("StatusBar");
lp.packageName = mContext.getPackageName();
lp.layoutInDisplayCutoutMode = LAYOUT_IN_DISPLAY_CUTOUT_MODE_ALWAYS;
return lp;
}
}
StatusBarWindowController的attach首先调用getBarLayoutParams方法获取状态栏类型窗口所需要的布局参数，在成功获取状态栏类型窗口所需要的布局参数后，便会调用WindowManager的addView方法将状态栏视图窗口添加到Window中。
三、WindowManager的addView方法
1、关于WindowManager的addView方法，具体是在WindowManagerImpl中实现的。
public final class WindowManagerImpl implements WindowManager {
@UnsupportedAppUsage
private final WindowManagerGlobal mGlobal = WindowManagerGlobal.getInstance();
@Override
public void addView(@NonNull View view, @NonNull ViewGroup.LayoutParams params) {
applyTokens(params);
mGlobal.addView(view, params, mContext.getDisplayNoVerify(), mParentWindow,
mContext.getUserId());
}
}
2、WindowManagerImpl的addView又进一步调用WindowManagerGlobal的addView方法。
public final class WindowManagerGlobal {
@UnsupportedAppUsage
private final ArrayList<View> mViews = new ArrayList<View>();//当前存在的View列表
@UnsupportedAppUsage
private final ArrayList<ViewRootImpl> mRoots = new ArrayList<ViewRootImpl>();//当前存在的ViewRootImpl列表
@UnsupportedAppUsage
private final ArrayList<WindowManager.LayoutParams> mParams =
new ArrayList<WindowManager.LayoutParams>();//当前存在的布局参数列表
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
Display display, Window parentWindow, int userId) {
if (view == null) {
throw new IllegalArgumentException("view must not be null");
}
if (display == null) {
throw new IllegalArgumentException("display must not be null");
}
if (!(params instanceof WindowManager.LayoutParams)) {
throw new IllegalArgumentException("Params must be WindowManager.LayoutParams");
}
final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams) params;
if (parentWindow != null) {
parentWindow.adjustLayoutParamsForSubWindow(wparams);
} else {
// If there's no parent, then hardware acceleration for this view is
// set from the application's hardware acceleration setting.
final Context context = view.getContext();
if (context != null
&& (context.getApplicationInfo().flags
& ApplicationInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0) {
wparams.flags |= WindowManager.LayoutParams.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED;
}
}
ViewRootImpl root;
View panelParentView = null;
synchronized (mLock) {
// Start watching for system property changes.
if (mSystemPropertyUpdater == null) {
mSystemPropertyUpdater = new Runnable() {
@Override public void run() {
synchronized (mLock) {
for (int i = mRoots.size() - 1; i >= 0; --i) {
mRoots.get(i).loadSystemProperties();
}
}
}
};
SystemProperties.addChangeCallback(mSystemPropertyUpdater);
}
int index = findViewLocked(view, false);
if (index >= 0) {
if (mDyingViews.contains(view)) {
// Don't wait for MSG_DIE to make it's way through root's queue.
mRoots.get(index).doDie();
} else {
throw new IllegalStateException("View " + view
+ " has already been added to the window manager.");
}
// The previous removeView() had not completed executing. Now it has.
}
// If this is a panel window, then find the window it is being
// attached to for future reference.
if (wparams.type >= WindowManager.LayoutParams.FIRST_SUB_WINDOW &&
wparams.type <= WindowManager.LayoutParams.LAST_SUB_WINDOW) {
final int count = mViews.size();
for (int i = 0; i < count; i++) {
if (mRoots.get(i).mWindow.asBinder() == wparams.token) {
panelParentView = mViews.get(i);
}
}
}
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
view.setLayoutParams(wparams);
mViews.add(view);
mRoots.add(root);
mParams.add(wparams);
// do this last because it fires off messages to start doing things
try {
root.setView(view, wparams, panelParentView, userId);
} catch (RuntimeException e) {
// BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
if (index >= 0) {
removeViewLocked(index, true);
}
throw e;
}
}
}
}
1）WindowManagerGlobal中维护了和Window操作相关的3个关键列表，在窗口的添加、更新和删除过程中都会涉及这3个列表，他们分别是View列表，ViewRootImpl列表，布局参数列表。
2）addView方法首先会对传入的参数view、params、display进行检查，另外如果parentWindow不为空，还需要父窗口根据WindowManager.LayoutParams类型的wparams参数对view进行相应调整。
3）一切准备就绪会创建ViewRootImpl对象实例，在将view、root、mparams保存到对应的数据列表中后，便会调用ViewRootImpl的setView方法将窗口和窗口参数设置到ViewRootImpl中。
4）ViewRootImpl肩负了很多职责，主要有以下几点：
- View树的根并管理View树
- 触发View的测量、布局和绘制
- 输入事件的中转站
- 管理Surface
- 负责与WindowManagerService进行进程间通信
3、 了解了ViewRootImpl的职责以后，继续来着看ViewRootImpl的setView的方法。
public final class ViewRootImpl implements ViewParent,
View.AttachInfo.Callbacks, ThreadedRenderer.DrawCallbacks {
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
synchronized (this) {
...代码省略...
try {
mOrigWindowType = mWindowAttributes.type;
mAttachInfo.mRecomputeGlobalAttributes = true;
collectViewAttributes();
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mInputChannel);
}
...代码省略...
}
}
setView方法中有很多逻辑代码，这里只截取了最关键的一部分，调用了mWindowSession的addToDisplay方法，mWindowSession是IWindowSession类型的，它是一个Binder对象，用于进行进程间通信，IWindowSession是Client端的代理，它的Server端的实现为Session，此前的代码逻辑都是运行在本地进程的，而Session的addToDisplay方法则运行在WindowManagerService所在的进程（SystemServer）中。
从上图可以看出，本地进程的ViewRootImpl要想和WindowManagerService进行通信需要经过Session，那么Session为何包含在WindowManagerService中呢？
4、继续看Session的addToDisplay方法。
class Session extends IWindowSession.Stub implements IBinder.DeathRecipient {
final WindowManagerService mService;
public Session(WindowManagerService service, IWindowSessionCallback callback,
IInputMethodClient client, IInputContext inputContext) {
mService = service;
...代码省略...
}
@Override
public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
int viewVisibility, int displayId, Rect outContentInsets, Rect outStableInsets,
Rect outOutsets, InputChannel outInputChannel) {
return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId,
outContentInsets, outStableInsets, outOutsets, outInputChannel);
}
}
1）addToDisplay方法会进一步调用WindowManagerService的addWindow方法，并将自身作为参数传了进去，每个应用程序进程都会对应一个Session，WindowManagerService会用ArrayList来保存这些Session，这就是为什么WindowManagerService包含Session的原因。
2）之后的工作就全都交给了WindowManagerService处理，WindowManagerService会为这个添加的窗口分配Surface，并确定窗口显示次序，可见负责显示界面的是画布Surface，而不是窗口本身。WindowManagerService会将它所管理的Surface交由SurfaceFlinger处理，SurfaceFlinger会将这些Surface混合并绘制到屏幕上。