Android 应用程序建立与WMS服务之间的通信过程

我们知道WindowManagerService服务运行在SystemServer进程中,应用程序启动Activity时,需要请求WMS为启动的Activity创建对应的窗口,同时WMS也负责修改窗口属性,因此这里就涉及到应用程序进程与WMS服务之间的跨进程交互过程。在前面我们介绍了Android中的Binder通信机制,应用程序进程正是使用Binder通信方式和SystemServer进程交互的。


在应用程序进程中启动的每一个Activity都拥有一个ViewRootImpl对象:

frameworks\base\core\java\android\view\ViewRootImpl.java

public ViewRootImpl(Context context, Display display) {
	//在WMS服务中创建Session Binder对象,同时返回Binder代理对象给当前应用程序进程,并保存在ViewRootImpl的成员变量mWindowSession中
	mWindowSession = WindowManagerGlobal.getWindowSession();
	...
	//为每一个ViewRootImpl对象创建W Binder对象,用于WMS服务访问对应的Activity
	mWindow = new W(this);
	...
	mAttachInfo = new View.AttachInfo(mWindowSession, mWindow, display, this, mHandler, this);
	...
	mChoreographer = Choreographer.getInstance();
	...
	loadSystemProperties();
}


1.建立应用程序到WMS服务之间的连接


从上面图中可以看到,要使应用程序进程可以请求WMS服务,必须在WMS服务这边创建一个类型为Session的Binder本地对象,同时应用程序这边获取Session的代理对象,通过该代理对象,应用程序进程就可以请求WMS服务了。
frameworks\base\core\java\android\view\WindowManagerGlobal.java
public static IWindowSession getWindowSession() {
	synchronized (WindowManagerGlobal.class) {
		if (sWindowSession == null) {
			try {
				InputMethodManager imm = InputMethodManager.getInstance();
				//得到WindowManagerService服务的代理对象
				IWindowManager windowManager = getWindowManagerService();
				//通过WindowManagerService服务代理对象请求在WMS中创建Session本地对象
				sWindowSession = windowManager.openSession(imm.getClient(), imm.getInputContext());
				float animatorScale = windowManager.getAnimationScale(2);
				ValueAnimator.setDurationScale(animatorScale);
			} catch (RemoteException e) {
				Log.e(TAG, "Failed to open window session", e);
			}
		}
		return sWindowSession;
	}
}
函数首先通过getWindowManagerService来获取WMS服务的代理对象,由于WMS服务是一个有名Binder对象,即已经注册到了ServiceManager进程中,因此可以通过查询服务的方式来获取WMS的代理对象。
public static IWindowManager getWindowManagerService() {
	synchronized (WindowManagerGlobal.class) {
		if (sWindowManagerService == null) {
			sWindowManagerService = IWindowManager.Stub.asInterface(
					ServiceManager.getService("window"));
		}
		return sWindowManagerService;
	}
}
得到了WMS服务的代理对象后,就可以通过该代理对象请求WMS服务创建一个Session Binder本地对象,该对象用于应用程序进程访问WMS服务。关于应用程序进程使用WMS代理对象如何请求WMS创建Session的过程这里不在介绍,这是Binder通信机制中函数远程调用流程。上面通过调用WMS代理对象的openSession函数后,WMS服务的openSession函数实现如下:
frameworks\base\services\java\com\android\server\wm\WindowManagerService.java
public IWindowSession openSession(IInputMethodClient client,
		IInputContext inputContext) {
	if (client == null) throw new IllegalArgumentException("null client");
	if (inputContext == null) throw new IllegalArgumentException("null inputContext");
	Session session = new Session(this, client, inputContext);
	return session;
}
这里直接构造一个Session对象,并将该对象返回给应用程序进程,这样在应用程序这边就可以得到Session的代理对象IWindowSession.Proxy,并保存在ViewRootImpl对象的成员变量mWindowSession中。

2.建立WMS服务到应用程序进程之间的连接


前面介绍了应用程序进程到WMS服务之间的连接过程,虽然应用程序进程中的ViewRootImpl对象已经获取WMS服务中的Session的代理对象,也就是说应用程序进程可以请求WMS服务了,但是WMS服务还是不能请求应用程序进程,怎么在应用程序进程和WMS服务之间建立双向连接呢?在前面ViewRootImpl的构造函数中,创建了一个类型为W的对象,W实现了IWindow接口,WMS服务正是通过W的代理对象来请求应用程序进程的。那WMS服务是如何获取W的代理对象的呢?
frameworks\base\core\java\android\view\ViewRootImpl.java
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
	synchronized (this) {
		if (mView == null) {
			mView = view;
			...
			//mWindow为W本地对象
			res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
					getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(),
					mAttachInfo.mContentInsets, mInputChannel);
			...
			if (mInputChannel != null) {
				if (mInputQueueCallback != null) {
					mInputQueue = new InputQueue();
					mInputQueueCallback.onInputQueueCreated(mInputQueue);
				}
				mInputEventReceiver = new WindowInputEventReceiver(mInputChannel,
						Looper.myLooper());
			}
			...
		}
	}
}
在上一节中已经介绍了,ViewRootImpl对象的成员变量mWindowSession保存了Session的代理对象,向addToDisplay函数传递的第一个参数为成员变量mWindow,而mWindow中保存了W类型的Binder本地对象,因此这里通过函数addToDisplay就可以将W的代理对象传递给WMS服务。
frameworks\base\services\java\com\android\server\wm\Session.java
public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
		int viewVisibility, int displayId, Rect outContentInsets,
		InputChannel outInputChannel) {
	return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId,
			outContentInsets, outInputChannel);
}
Session接收某一个应用程序进程的函数调用请求,并将请求转交给WMS服务来完成。Session和WMS服务之间的关系如下:
frameworks\base\services\java\com\android\server\wm\WindowManagerService.java
public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq,
		WindowManager.LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId,
		Rect outContentInsets, InputChannel outInputChannel) {
		...
		WindowToken token = mTokenMap.get(attrs.token);
		if (token == null) {
			...
			token = new WindowToken(this, attrs.token, -1, false);
			addToken = true;
		//应用程序窗口
		} else if (type >= FIRST_APPLICATION_WINDOW && type <= LAST_APPLICATION_WINDOW) {
			AppWindowToken atoken = token.appWindowToken;
			...
		//输入法窗口
		} else if (type == TYPE_INPUT_METHOD) {
			...
		//墙纸窗口
		} else if (type == TYPE_WALLPAPER) {
			...
		} else if (type == TYPE_DREAM) {
			...
		}
		//在WMS服务中为窗口创建WindowState对象
		win = new WindowState(this, session, client, token,
				attachedWindow, appOp[0], seq, attrs, viewVisibility, displayContent);
		...
		win.setShowToOwnerOnlyLocked(mPolicy.checkShowToOwnerOnly(attrs));
		res = mPolicy.prepareAddWindowLw(win, attrs);
		...
		if (outInputChannel != null && (attrs.inputFeatures
				& WindowManager.LayoutParams.INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0) {
			String name = win.makeInputChannelName();
			InputChannel[] inputChannels = InputChannel.openInputChannelPair(name);
			win.setInputChannel(inputChannels[0]);
			inputChannels[1].transferTo(outInputChannel);
			mInputManager.registerInputChannel(win.mInputChannel, win.mInputWindowHandle);
		}
		...
		if (addToken) {
			//mTokenMap哈希表保存了所有的WindowToken对象
			mTokenMap.put(attrs.token, token);
		}
		win.attach();
		//mWindowMap哈希表以键值对的方式保存了所有的WindowState对象及W代理对象:<IWindow.Proxy,WindowState>
		mWindowMap.put(client.asBinder(), win);
		if (win.mAppOp != AppOpsManager.OP_NONE) {
			if (mAppOps.startOpNoThrow(win.mAppOp, win.getOwningUid(), win.getOwningPackage())
					!= AppOpsManager.MODE_ALLOWED) {
				win.setAppOpVisibilityLw(false);
			}
		}
		...
	}
	...
}
该函数首先为应用程序进程新增的窗口在WMS服务中创建对应的WindowState对象,并且将WMS,接收应用程序进程的Session,应用程序进程中的W代理对象保存到WindowState中。
WindowState(WindowManagerService service, Session s, IWindow c, WindowToken token,
	   WindowState attachedWindow, int appOp, int seq, WindowManager.LayoutParams a,
	   int viewVisibility, final DisplayContent displayContent) {
	mService = service;//标识WMS服务
	mSession = s;//标识接收应用程序进程的Session本地对象
	mClient = c;//标识应用程序进程中窗口的W代理对象
	mAppOp = appOp;
	mToken = token;//标识应用程序进程中的窗口布局参数的Token
	mOwnerUid = s.mUid;
	mWindowId = new IWindowId.Stub() {
		@Override
		public void registerFocusObserver(IWindowFocusObserver observer) {
			WindowState.this.registerFocusObserver(observer);
		}
		@Override
		public void unregisterFocusObserver(IWindowFocusObserver observer) {
			WindowState.this.unregisterFocusObserver(observer);
		}
		@Override
		public boolean isFocused() {
			return WindowState.this.isFocused();
		}
	};
	...
}
在构造WindowState对象过程中,又创建了一个用于标识指定窗口的IWindowId本地对象,因此应用程序进程必定会获取该对象的代理对象。关于IWindowId代理对象的获取过程在接下来分析。在WMS服务中为应用程序进程中的指定窗口创建了对应的WindowState对象后,接着调用该对象的attach()函数:
frameworks\base\services\java\com\android\server\wm\WindowState.java
void attach() {
	if (WindowManagerService.localLOGV) Slog.v(
		TAG, "Attaching " + this + " token=" + mToken
		+ ", list=" + mToken.windows);
	mSession.windowAddedLocked();
}
在构造WindowState对象时,将用于接收应用程序进程请求的本地Session对象保存在WindowState的成员变量mSession中,这里调用Session的windowAddedLocked()函数来创建请求SurfaceFlinger的SurfaceSession对象,同时将接收应用程序进程请求的Session保存到WMS服务的mSessions数组中。
frameworks\base\services\java\com\android\server\wm\Session.java
void windowAddedLocked() {
	if (mSurfaceSession == null) {
		mSurfaceSession = new SurfaceSession();
		mService.mSessions.add(this);
	}
	mNumWindow++;
}

3. IWindowId代理对象获取过程


在前面构造WindowState对象过程中,创建了一个IWindowId本地对象,并保存在WindowState的成员变量mWindowId中,因此,应用程序进程也会获取用于标识每一个窗口对象的IWindowId的代理对象。
frameworks\base\core\java\android\view\View.java
public WindowId getWindowId() {
	if (mAttachInfo == null) {
		return null;
	}
	if (mAttachInfo.mWindowId == null) {
		try {
			/**获取WMS服务端的IWindowId代理对象,mAttachInfo在前面创建ViewRootImpl对象时创建
			 * mWindow = new W(this);
			 * mAttachInfo = new View.AttachInfo(mWindowSession, mWindow, display, this, mHandler, this);
			 * 在AttachInfo的构造函数中:
			 * mWindow = window;
                         * mWindowToken = window.asBinder();
			 * 因此AttachInfo的成员变量mWindow和mWindowToken引用了同一对象,该对象就是类型为W的本地binder对象
			 * 下面通过W本地binder对象,来获取AMS服务端的IWindowId的代理对象
			 */
			mAttachInfo.mIWindowId = mAttachInfo.mSession.getWindowId(mAttachInfo.mWindowToken);
			WindowId类的定义主要是为了方便在进程间传输IWindowId Binder对象
			mAttachInfo.mWindowId = new WindowId(mAttachInfo.mIWindowId);
		} catch (RemoteException e) {
		}
	}
	return mAttachInfo.mWindowId;
}
应用程序进程还是通过Session的代理对象来获取IWindowId的代理对象,参数window在应用程序进程端为W本地binder对象,经过Binder传输到达WMS服务进程后,就转换为W的binder代理对象了。
frameworks\base\services\java\com\android\server\wm\Session.java
public IWindowId getWindowId(IBinder window) {
	return mService.getWindowId(window);
}
在WMS服务中的Session本地对象又将IWindowId对象的查找过程交给WMS服务。
frameworks\base\services\java\com\android\server\wm\WindowManagerService.java
public IWindowId getWindowId(IBinder token) {
	synchronized (mWindowMap) {
		//通过W的binder代理对象从mWindowMap哈希表中查找对应的WindowState对象。
		WindowState window = mWindowMap.get(token);
		return window != null ? window.mWindowId : null;
	}
}
根据W的binder代理对象token在WMS中查找窗口对应的WindowState对象,再将该窗口在WindowState对象中创建的IWindowId Binder本地对象返回,这样,客户端进程就可以得到该Binder的代理对象。

查找过程如下:
通过以上介绍,可以知道应用程序进程和WMS服务之间的交互主要是通过IWindowSession,Iwindow,IWindowId三个接口来完成,IWindowSession实现应用程序进程到WMS服务间的通信,而Iwindow和IWindowId则实现WMS服务到应用程序进程间的通信。



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