Android窗口管理服务WindowManagerService切换Activity窗口(App Transition)过程分析.doc

Android窗口管理服务WindowManagerService切换Activity窗口（App Transition）的过程分析在Android系统中，同一时刻只有一个Activity组件是处于激活状态的，因此，当ActivityManagerService服务激活了一个新的Activity组件时，它就需要通知WindowManagerService服务将该Activity组件的窗口显示出来，这会涉及到将焦点与屏幕等资源从前一个激活的Activity组件切换到后一个激活的Activity组件的过程，本文就详细分析这个过程。 Activity窗口的切换操作是在新激活的Activity组件的启动过程进行的。具体来说，就是在前一个激活的Activity组件进入到Paused状态并且新激活的Activity组件进之到Resumed 状态之后，将前一个激活的Activity组件的窗口设置为不可见，以及将新激活的Activity组件的窗口设置为可见。整个切换过程是需要在ActivityManagerService服务与WindowManagerService服务的协作之下进行的，如图1所示。WindowManagerService服务在执行Activity窗口的切换操作的时候，会给参与切换操作的Activity组件的设置一个动画，以便可以向用户展现一个Activity组件切换效果，从而提高用户体验。事实上，一个Activity窗口在由不可见状态切换到可见状态的过程中，除了会被设置一个Activity组件切换动画之外，还有被设置一个窗口进入动画，此外，如果该Activity窗口是附加在另外一个窗口之上的，并且这个被附加的窗口正在显示一个动画，那么这个动画也同时会被设置给到该Activity窗口的显示过程中去。本文主要是关注Activity窗口的切换操作，在接下来的一篇文章中分析窗口的动画框架时，我们再详细分析上述三种动画是如何作用在窗口的显示过程中的。 从前面一文可以知道，ActivityManagerService服务在启动一个Activity组件的过程中，会调用到ActivityStack类的成员函数startActivityLocked。ActivityStack类的成员函数startActivityLocked首先会给正在启动的Activity组件准备一个切换操作，接着再调用其它的成员函数来通知前一个激活的Activity组件进入到Paused状态。等到前一个激活的Activity组件进入到Paused状态之后，ActivityManagerService服务就会检查用来运行正在启动的Activity组件的进程启动起来了没有。如果这个进程还没有启动，那么ActivityManagerService服务就会将该进程启动起来，然后再调用ActivityStack类的成员函数realStartActivityLocked来将正在启动的Activity组件加载起来，并且将它的状态设置为Resumed，最后通知WindowManagerService服务执行前面所准备的切换操作。 接下来，我们就从ActivityStack类的成员函数startActivityLocked开始分析Activity窗口的切换过程，如图2所示。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。 Step 1. ActivityStack.startActivityLockedjava view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片public class ActivityStack . private final void startActivityLocked(ActivityRecord r, boolean newTask, boolean doResume) final int NH = mHistory.size(); int addPos = -1; if (!newTask) / If starting in an existing task, find where that is. . / Place a new activity at top of stack, so it is next to interact / with the user. if (addPos 0) . if (ent.getFlags()&Intent.FLAG_ACTIVITY_NO_ANIMATION) != 0) mService.mWindowManager.prepareAppTransition(WindowManagerPolicy.TRANSIT_NONE); . else if (ent.getFlags()&Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_WHEN_TASK_RESET) != 0) mService.mWindowManager.prepareAppTransition( WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_OPEN); . else mService.mWindowManager.prepareAppTransition(newTask ? WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_OPEN : WindowManagerPolicy.TRANSIT_ACTIVITY_OPEN); . . . if (doResume) resumeTopActivityLocked(null); . 这个函数定义在文件frameworks/base/services/Java/com/android/server/am/ActivityStack.java中。 参数r描述的是正在启动的Activity组件，ActivityStack类的成员函数startActivityLocked首先找到它在Activity组件堆栈中的位置addPos，即找到它在ActivityStack类的成员变量mHistory所描述的一个ArrayList中的位置，然后再将正在启动的Activity组件保存在该位置中。 变量NH描述的是将参数r描述的是正在启动的Activity组件保存在Activity组件堆栈前系统已经启动了的Activity组件的个数。只有在这个变量的值大于0的情况下，系统才需要执行一个Activity组件切换操作。也就是说，如果参数r描述的是正在启动的Activity组件是系统中第一个启动的Activity组件，那么就不需要执行一个Activity组件切换操作了。 注意，即使参数r描述的是正在启动的Activity组件不是系统中第一个启动的Activity组件，那么系统也可能不需要执行一个Activity组件切换操作，因为用来启动参数r所描述的一个Activity组件的一个Intent对象的成员函数getFlags返回的一个标志值的Intent.FLAG_ACTIVITY_NO_ANIMATION位可能会不等于0，这意味着正在启动的Activity组件不需要显示切换动画。在这种情况下，ActivityManagerSerivce服务就会通知WindowManagerService服务不需要准备一个Activity组件切换操作，这是通过以WindowManagerPolicy.TRANSIT_NONE为参数来调用ActivityStack类的成员变量mService所指向的一个ActivityManagerService对象的成员变量mWindowManager所描述的一个WindowManagerService对象的成员函数prepareAppTransition来实现的。 另一方面，如果参数r描述的是正在启动的Activity组件不是系统中第一个启动的Activity组件，并且系统需要执行一个Activity组件切换操作，即需要WindowManagerService服务在显示正在启动的Activity组件的窗口时应用一个切换动画，那么这个动画的类型也是有讲究的。具体来说，如果参数r描述的是Activity组件是需要在在一个新的任务中启动的，即参数newTask的值等于true，那么切换动画的类型就指定为WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_OPEN，否则的话，切换动画的类型就指定为WindowManagerPolicy.TRANSIT_ACTIVITY_OPEN。 此外，如果用来启动参数r所描述的一个Activity组件的一个Intent对象的成员函数getFlags返回的一个标志值的Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_WHEN_TASK_RESET位不等于0，那么也会将切换动画的类型设置为WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_OPEN。Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_WHEN_TASK_RESET这个标志位等于1意味着当参数r所描述的一个Activity组件所在的任务下次作为前台任务来运行时，参数r所描述的Activity组件以及它上面的并且属于同一个任务的其它Activity组件都会被结束掉，以使得位于参数r所描述的Activity组件的前面一个Activity组件可以显示出来。例如，如果我们正在使用一个Email Activity组件来查看Email，这时候又需要启动另外一个Pictrue Activity来查看该Email附件的一张图片。这时候Email Activity与Pictrue Activity就是在同一个任务中的。突然间，我们因为其它原历，需要按下Home键回到Launcher中去完成其它任务。完成其它任务之后，再点击Launcher上面的Email Activity图标来想重新浏览之前正在查看的Email，但是又不想看到的是该Email附件的那张图片。在这种情况下，之前在启动Pictrue Activity来查看Email的附件图片时，就可以将用来启动Pictrue Activity的一个Intent对象的标志值的Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_WHEN_TASK_RESET位设置为1。 无论如何，最终指定的切换动画的类型都是通过调用ActivityStack类的成员变量mService所指向的一个ActivityManagerService对象的成员变量mWindowManager所描述的一个WindowManagerService对象的成员函数prepareAppTransition来通知WindowManagerService服务的。 ActivityStack类的成员函数startActivityLocked通知WindowManagerService服务准备好一个Activity组件切换操作之后，如果参数doResume的值等于true，那么它就会继续调用另外一个成员函数resumeTopActivityLocked来继续执行启动参数r所描述的一个Activity组件的操作。 接下来，我们就首先分析WindowManagerService类的成员函数prepareAppTransition的实现，以便可以了解WindowManagerService服务是如何准备一个Activity组件切换操作的，然后再回过头来分析ActivityStack类的成员函数resumeTopActivityLocked是如何继续执行启动参数r所描述的一个Activity组件的操作的。 Step 2. WindowManagerService.prepareAppTransitionjava view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub implements Watchdog.Monitor . / State management of app transitions. When we are preparing for a / transition, mNextAppTransition will be the kind of transition to / perform or TRANSIT_NONE if we are not waiting. If we are waiting, / mOpeningApps and mClosingApps are the lists of tokens that will be / made visible or hidden at the next transition. int mNextAppTransition = WindowManagerPolicy.TRANSIT_UNSET; . boolean mAppTransitionReady = false; . boolean mAppTransitionTimeout = false; boolean mStartingIconInTransition = false; boolean mSkipAppTransitionAnimation = false; public void prepareAppTransition(int transit) if (!checkCallingPermission(android.Manifest.permission.MANAGE_APP_TOKENS, prepareAppTransition() throw new SecurityException(Requires MANAGE_APP_TOKENS permission); synchronized(mWindowMap) . if (!mDisplayFrozen & mPolicy.isScreenOn() if (mNextAppTransition = WindowManagerPolicy.TRANSIT_UNSET | mNextAppTransition = WindowManagerPolicy.TRANSIT_NONE) mNextAppTransition = transit; else if (transit = WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_OPEN & mNextAppTransition = WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_CLOSE) / Opening a new task always supersedes a close for the anim. mNextAppTransition = transit; else if (transit = WindowManagerPolicy.TRANSIT_ACTIVITY_OPEN & mNextAppTransition = WindowManagerPolicy.TRANSIT_ACTIVITY_CLOSE) / Opening a new activity always supersedes a close for the anim. mNextAppTransition = transit; mAppTransitionReady = false; mAppTransitionTimeout = false; mStartingIconInTransition = false; mSkipAppTransitionAnimation = false; mH.removeMessages(H.APP_TRANSITION_TIMEOUT); mH.sendMessageDelayed(mH.obtainMessage(H.APP_TRANSITION_TIMEOUT), 5000); . 这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/WindowManagerService.java中。 调用WindowManagerService类的成员函数prepareAppTransition来通知WindowManagerService服务准备一个Activity组件切换操作是需要具有android.Manifest.permission.MANAGE_APP_TOKENS，否则的话，WindowManagerService类的成员函数prepareAppTransition就会抛出一个类型为SecurityException的异常。 WindowManagerService类的成员变量mNextAppTransition描述的就是WindowManagerService服务接下来要执行一个Activity组件切换操作的类型，也就是要执行的一个Activity组件切换动画的类型。WindowManagerService类的成员函数prepareAppTransition按照以下规则来设置WindowManagerService服务接下来要执行的Activity组件切换动画的类型： 1. 当 WindowManagerService类的成员变量mNextAppTransition的值等于WindowManagerPolicy.TRANSIT_UNSET或者WindowManagerPolicy.TRANSIT_NONE的时候，就说明WindowManagerService服务接下来没有Activity组件切换动画等待执行的，这时候参数transit所描述的Activity组件切换动画就可以作为WindowManagerService服务接下来要执行的Activity组件切换动画。 2. 当WindowManagerService类的成员变量mNextAppTransition的值等于WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_CLOSE，那么就说明WindowManagerService服务接下来要执行一个关闭Activity组件任务的切换动画等待执行的。在这种情况下，如果参数transit所描述的是一个打开Activity组件任务的切换动画，即它的值等于WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_OPEN，那么就需要将WindowManagerService服务接下来要执行的Activity组件切换动画为打开Activity组件任务类型的。这是因为打开Activity组件任务的切换动画的优先级高于关闭Activity组件任务的切换动画。 3. 当WindowManagerService类的成员变量mNextAppTransition的值等于WindowManagerPolicy.TRANSIT_ACTIVITY_CLOSE，那么就说明WindowManagerService服务接下来要执行一个关闭Activity组件的切换动画等待执行的。在这种情况下，如果参数transit所描述的是一个打开Activity组件的切换动画，即它的值等于WindowManagerPolicy.TRANSIT_ACTIVITY_OPEN，那么就需要将WindowManagerService服务接下来要执行的Activity组件切换动画为打开Activity组件类型的。这是因为打开Activity组件的切换动画的优先级高于关闭Activity组件的切换动画。 设置好WindowManagerService服务接下来要执行的Activity组件切换动画的类型之后，WindowManagerService类的成员函数prepareAppTransition还会将其余四个成员变量mAppTransitionReady、mAppTransitionTimeout、mStartingIconInTransition与mSkipAppTransitionAnimation的值设置为false，其中： 1. mAppTransitionReady表示WindowManagerService服务可以开始执行一个Activity组件的切换动画了没有？ 2. mAppTransitionTimeout表示WindowManagerService服务正在执行的Activity组件切换动画是否已经超时？ 3. mStartingIconInTransition表示WindowManagerService服务开始显示正在启动的Activity组件的启动窗口了没有？ 4. mSkipAppTransitionAnimation表示WindowManagerService服务是否需要不执行Activity组件的切换动画？ 最后，WindowManagerService类的成员函数prepareAppTransition还会调用成员变量mH所描述的一个H对象的成员函数sendMessageDelayed来向WindowManagerService服务所运行在的线程发送一个类型为APP_TRANSITION_TIMEOUT的消息。这个消息将在5秒后被执行，是用来强制前面所设置的Activity组件切换动画要在5秒之内执行完成的，否则的话，WindowManagerService服务就会认为该切换动画执行超时了。 这一步执行完成之后，WindowManagerService服务接下来要执行的Activity组件切换操作或者说切换动画就准备完成了。注意，这时候只是准备好Activity组件切换动画，但是这个切换动画还不能执行，要等到前一个激活的Activity组件进入到Paused状态并且接下来正在启动的Activity组件进入到Resumed状态之后才能执行。 回到前面的Step 1中，即ActivityStack类的成员函数startActivityLocked，接下来它就会调用另外一个成员函数resumeTopActivityLocked来继续启动指定的Activity组件。从前面一文可以知道，ActivityStack类的成员函数resumeTopActivityLocked以及接下来要调用的其它成员函数就是执行以下两个操作： 1. 通知当前处于激活状态的Activity组件所运行在的应用程序进程，它所运行的一个Activity组件要由Resumed状态进入到Paused状态了。 2. 检查用来运行当前正在启动的Activity组件的应用程序进程是否已经启动起来了。如果已经启动起来，那么就会直接通知该应用程序进程将正在启动的Activity组件加载起来，否则的话，就会先将该应用程序进程启动起来，然后再通知它将正在启动的Activity组件加载起来。 在第2步中，通知相应的应用程序进程将正在启动的Activity组件加载起来是通过调用ActivityStack类的成员函数realStartActivityLocked来实现的，接下来我们就继续分析这个成员函数的实现，以便可以继续了解Activity组件的切换操作的执行过程。 Step 3. ActivityStack.realStartActivityLockedjava view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片public class ActivityStack . final boolean realStartActivityLocked(ActivityRecord r, ProcessRecord app, boolean andResume, boolean checkConfig) throws RemoteException . mService.mWindowManager.setAppVisibility(r, true); . try . app.thread.scheduleLaunchActivity(new Intent(ent), r, System.identityHashCode(r), , r.icicle, results, newIntents, !andResume, mService.isNextTransitionForward(); . catch (RemoteException e) . . if (andResume) / As part of the process of launching, ActivityThread also performs / a resume. r.state = ActivityState.RESUMED; . mResumedActivity = r; . completeResumeLocked(r); . . return true; . 这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityStack.java中。 ActivityStack类的成员函数realStartActivityLocked主要执行以下三个操作： 1. 通知WindowManagerService服务将参数r所描述的Activity组件的可见性设置为true，这是通过调用ActivityStack类的成员变量mService所指向的一个ActivityManagerService对象的成员变量mWindowManager所描述的一个WindowManagerService对象的成员函数setAppVisibility来实现的。 2. 通知参数r所描述的Activity组件所运行在的应用程序进程将它加载起来，这是通过调用参数app所指向的一个ProcessRecord对象的成员变量thread所描述的一个类型为ApplictionThread的Binder代理对象的成员函数scheduleLaunchActivity来实现的。 3. 当参数andResume的值等于true的时候，就表示在执行第2步时，参数r所描述的Activity组件所运行在的应用程序进程已经将它的状态设置为Resumed了，即已经调用过它的成员函数onResume了。在这种情况，ActivityManagerService服务也需要将该Activity组件的状态设置为Resumed了，即将r所指向的一个ActivityRecord对象的成员变量state的值设置为ActivityState.RESUMED，并且将ActivityStack类的成员变量mResumedActivity的值设置为r，以便表示当前激活的Activity组件为参数r所描述的Activity组件。最后，ActivityManagerService服务还需要调用ActivityStack类的成员函数completeResumeLocked来通知WindowManagerService服务执行在前面Step 2所准备好的Activity组件切换操作。 接下来，我们首先分析WindowManagerService类的成员函数setAppVisibility的实现，以便可以了解WindowManagerService服务是如何设置一个Activity组件的可见性的，接着再分析ActivityStack类的成员函数completeResumeLocked的实现，以便可以了解ActivityManagerService服务是如何通知WindowManagerService服务执行前面所准备好的一个Activity组件切换操作的。 Step 4. WindowManagerService.setAppVisibilityjava view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stub implements Watchdog.Monitor . public void setAppVisibility(IBinder token, boolean visible) if (!checkCallingPermission(android.Manifest.permission.MANAGE_APP_TOKENS, setAppVisibility() throw new SecurityException(Requires MANAGE_APP_TOKENS permission); AppWindowToken wtoken; synchronized(mWindowMap) wtoken = findAppWindowToken(token); . / If we are preparing an app transition, then delay changing / the visibility of this token until we execute that transition. if (!mDisplayFrozen & mPolicy.isScreenOn() & mNextAppTransition != WindowManagerPolicy.TRANSIT_UNSET) / Already in requested state, dont do anything more. if (wtoken.hiddenRequested != visible) return; wtoken.hiddenRequested = !visible; . wtoken.setDummyAnimation(); mOpeningApps.remove(wtoken); mClosingApps.remove(wtoken); wtoken.waitingToShow = wtoken.waitingToHide = false; wtoken.inPendingTransaction = true; if (visible) mOpeningApps.add(wtoken); wtoken.startingDisplayed = false; wtoken.startingMoved = false; / If the token is currently hidden (should be the / common case), then we need to set up to wait for / its windows to be ready. if (wtoken.hidden) wtoken.allDrawn = false; wtoken.waitingToShow = true; if (wtoken.clientHidden) / In the case where we are making an app visible / but holding off for a transition, we still need / to tell the client to make its windows visible so / they get drawn. Otherwise, we will wait on / performing the transition until all windows have / been drawn, they never will be, and we are sad. wtoken.clientHidden = false; wtoken.sendAppVisibilityToClients(); else mClosingApps.add(wtoken); / If the token is currently visible (should be the / common case), then set up to wait for it to be hidden. if (!wtoken.hidden) wtoken.waitingToHide = true; return; . setTokenVisibilityLocked(wtoken, null, visible, WindowManagerPolicy.TRANSIT_UNSET, true); wtoken.updateReportedVisibilityLocked(); . . 这个函数定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/WindowManagerService.java中。 调用WindowManagerService类的成员函数setAppVisibility来设置Activity组件的可见性需要具有android.Manifest.permission.MANAGE_APP_TOKENS权限，否则的话，WindowManagerService类的成员函数setAppVisibility就会抛出一个类型为SecurityException的异常。 从前面一文可以知道，每一个Activity组件在WindowManagerService服务内部都对应有一个AppWindowToken对象，用来描述该Activity组件的窗口在WindowManagerService服务中的状态。因此，WindowManagerService类的成员函数setAppVisibility就先通过调用成员函数findAppWindowToken来找到与参数token所描述的一个Activity组件所对应的一个AppWindowToken对象wtoken，以便接下来可以设置它的状态。 注意，WindowManagerService类的成员函数setAppVisibility在修改参数token所描述的一个Activity组件的