Android窗口管理服务WindowManagerService显示Activity组件启动窗口(Starting Window)过程分析.doc

Android窗口管理服务WindowManagerService显示Activity组件的启动窗口（Starting Window）的过程分析在Android系统中，Activity组件在启动之后，并且在它的窗口显示出来之前，可以显示一个启动窗口。这个启动窗口可以看作是Activity组件的预览窗口，是由WindowManagerService服务统一管理的，即由WindowManagerService服务负责启动与结束。在本文中，我们就详细分析WindowManagerService服务启动与结束Activity组件的启动窗口的过程。 Activity组件的启动窗口是由ActivityManagerService服务来决定是否要显示的。如果需要显示，那么ActivityManagerService服务就会通知WindowManagerService服务来为正在启动的Activity组件显示一个启动窗口，而WindowManagerService服务又是通过窗口管理策略类PhoneWindowManager来创建这个启动窗口的。这个过程如图1所示。窗口管理策略类PhoneWindowManager创建完成Activity组件的启动窗口之后，就会请求WindowManagerService服务将该启动窗口显示出来。当Activity组件启动完成，并且它的窗口也显示出来的时候，WindowManagerService服务就会结束显示它的启动窗口。 注意，Activity组件的启动窗口是由ActivityManagerService服务来控制是否显示的，也就是说，Android应用程序是无法决定是否要要Activity组件显示启动窗口的。接下来，我们就分别分析Activity组件的启动窗口的显示与结束过程。 一. Activity组件的启动窗口的显示过程 从前面一文可以知道，Activity组件在启动的过程中，会调用ActivityStack类的成员函数startActivityLocked。注意，在调用ActivityStack类的成员函数startActivityLocked的时候，Actvitiy组件还处于启动的过程，即它的窗口尚未显示出来，不过这时候ActivityManagerService服务会检查是否需要为正在启动的Activity组件显示一个启动窗口。如果需要的话，那么ActivityManagerService服务就会请求WindowManagerService服务为正在启动的Activity组件设置一个启动窗口。这个过程如图2所示。这个过程可以分为6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 . / Set to false to disable the preview that is shown while a new activity / is being started. static final boolean SHOW_APP_STARTING_PREVIEW = true; . private final void startActivityLocked(ActivityRecord r, boolean newTask, boolean doResume) final int NH = mHistory.size(); . int addPos = -1; . / Place a new activity at top of stack, so it is next to interact / with the user. if (addPos 0) / We want to show the starting preview window if we are / switching to a new task, or the next activitys process is / not currently running. boolean showStartingIcon = newTask; ProcessRecord proc = r.app; if (proc = null) proc = mService.mProcessNames.get(cessName, .applicationInfo.uid); if (proc = null | proc.thread = null) showStartingIcon = true; . mService.mWindowManager.addAppToken( addPos, r, r.task.taskId, .screenOrientation, r.fullscreen); boolean doShow = true; if (newTask) / Even though this activity is starting fresh, we still need / to reset it to make sure we apply affinities to move any / existing activities from other tasks in to it. / If the caller has requested that the target task be / reset, then do so. if (ent.getFlags() &Intent.FLAG_ACTIVITY_RESET_TASK_IF_NEEDED) != 0) resetTaskIfNeededLocked(r, r); doShow = topRunningNonDelayedActivityLocked(null) = r; if (SHOW_APP_STARTING_PREVIEW & doShow) / Figure out if we are transitioning from another activity that is / has the same starting icon as the next one. This allows the / window manager to keep the previous window it had previously / created, if it still had one. ActivityRecord prev = mResumedActivity; if (prev != null) / We dont want to reuse the previous starting preview if: / (1) The current activity is in a different task. if (prev.task != r.task) prev = null; / (2) The current activity is already displayed. else if (prev.nowVisible) prev = null; mService.mWindowManager.setAppStartingWindow( r, r.packageName, r.theme, r.nonLocalizedLabel, r.labelRes, r.icon, prev, showStartingIcon); else / If this is the first activity, dont do any fancy animations, / because there is nothing for it to animate on top of. mService.mWindowManager.addAppToken(addPos, r, r.task.taskId, .screenOrientation, r.fullscreen); . 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描述的就是正在启动的Activity组件，而参数newTask与doResume描述的是是否要将该Activity组件放在一个新的任务中启动，以及是否要马上将该Activity组件启动起来。 ActivityStack类的成员变量mHistory指向的是一个ArrayList，它描述的便是系统的Activity组件堆栈。ActivityStack类的成员函数startActivityLocked首先找到正在启动的Activity组件r在系统的Activity组件堆栈中的位置addPos，然后再将正在启动的Activity组件r保存在这个位置上。 变量NH记录的是将正在启动的Activity组件r插入到系统的Activity组件堆栈中之前系统中已经启动了的Activity组件的个数。如果变量NH的值大于0，那么就说明系统需要执行一个Activity组件切换操作，即需要在系统当前激活的Activity组件与正在启动的Activity组件r之间执行一个切换操作，使得正在启动的Activity组件r成为系统接下来要激活的Activity组件。在切换的过程，需要显示切换动画，即给系统当前激活的Activity组件显示一个退出动画，而给正在启动的Activity组件r显示一个启动动画，以及需要为正在启动的Activity组件r显示一个启动窗口。另一方面，如果变量NH的值等于0，那么系统就不需要执行Activity组件切换操作，或者为为正在启动的Activity组件r显示一个启动窗口，这时候只需要为正在启动的Activity组件r创建一个窗口令牌即可。 ActivityStack类的成员变量mService指向的是一个ActivityManagerService对象，这个ActivityManagerService对象就是系统的Activity组件管理服务，它的成员变量mWindowManager指向的是一个WindowManagerService对象，这个WindowManagerService对象也就是系统的Window管理服务。通过调用WindowManagerService类的成员函数addAppToken就可以为正在启动的Activity组件r创建一个窗口令牌，这个过程可以参考前面一文。 在变量NH的值大于0的情况下，ActivityStack类的成员函数startActivityLocked首先检查用来运行Activity组件r的进程是否已经启动起来了。如果已经启动起来，那么用来描述这个进程的ProcessRecord对象proc的值就不等于null，并且这个ProcessRecord对象proc的成员变量thread的值也不等于null。如果用来运行Activity组件r的进程还没有启动起来，或者Activity组件r需要运行在一个新的任务中，那么变量showStartingIcon的值就会等于true，用来描述在系统当前处于激活状态的Activity组件没有启动窗口的情况下，要为Activity组件r创建一个新的启动窗口，否则的话，就会将系统当前处于激活状态的Activity组件的启动窗口复用为Activity组件r的启动窗口。 系统当前处于激活状态的Activity组件是通过ActivityStack类的成员变量mResumedActivity来描述的，它的启动窗口可以复用为Activity组件r的启动窗口还需要满足两个额外的条件： 1. Activity组件mResumedActivity与Activity组件r运行在同一个任务中，即它们的成员变量task指向的是同一个TaskRecord对象； 2. Activity组件mResumedActivity当前是不可见的，即它的成员变量nowVisible的值等于false。 这两个条件意味着Activity组件mResumedActivity与Activity组件r运行在同一个任务中，并且Activity组件mResumedActivity的窗口还没有显示出来就需要切换到Activity组件r去。 ActivityStack类的静态成员变量SHOW_APP_STARTING_PREVIEW是用描述系统是否可以为正在启动的Activity组件显示启动窗口，只有在它的值等于true，以及正在启动的Activity组件的窗口接下来是要显示出来的情况下，即变量doShow的值等于true，ActivityManagerService服务才会请求WindowManagerService服务为正在启动的Activity组件设置启动窗口。 一般来说，一个正在启动的Activity组件的窗口接下来是需要显示的，但是正在启动的Activity组件可能会设置一个标志位，用来通知ActivityManagerService服务在它启动的时候，对它运行在的任务进行重置。一个任务被重置之后，可能会导致其它的Activity组件转移到这个任务中来，并且位于位于这个任务的顶端。在这种情况下，系统接下来要显示的窗口就不是正在启动的Activity组件的窗口的了，而是位于正在启动的Activity组件所运行在的任务的顶端的那个Activity组件的窗口。正在启动的Activity组件所运行在的任务同时也是一个前台任务，即它顶端的Activity组件就是系统Activity组件堆栈顶端的Activity组件。 调用参数r所指向一个ActivityRecord对象的成员变量intent所描述的一个Intent对象的成员函数getFlags就可以获得正在启动的Activity组件的标志值，当这个标志值的FLAG_ACTIVITY_RESET_TASK_IF_NEEDED位等于1的时候，就说明正在启动的Activity组件通知ActivityManagerService服务对它运行在的任务进行重置。重置一个任务是通过调用ActivityStack类的成员函数resetTaskIfNeededLocked来实现的。重置了正在启动的Activity组件所运行在的任务之后，再调用ActivityStack类的成员函数topRunningNonDelayedActivityLocked来检查位于系统Activity组件堆栈顶端的Activity组件是否就是正在启动的Activity组件，就可以知道正在启动的Activity组件的窗口接下来是否是需要显示的。如果需要显示的话，那么变量doShow的值就等于true。 ActivityManagerService服务请求WindowManagerService服务为正在启动的Activity组件设置启动窗口是通过调用WindowManagerService类的成员函数setAppStartingWindow来实现的。注意，ActivityManagerService服务在请求WindowManagerService服务为正在启动的Activity组件设置启动窗口之前，同样会调用WindowManagerService类的成员函数addAppToken来创建窗口令牌。 ActivityManagerService服务请求WindowManagerService服务为正在启动的Activity组件设置启动窗口之后，如果参数doResume的值等于true，那么就会调用ActivityStack类的成员函数resumeTopActivityLocked继续执行启动参数r所描述的一个Activity组件的操作，这个过程可以参考前面一文。 接下来，我们就继续分析WindowManagerService类的成员函数setAppStartingWindow的实现，以便可以了解WindowManagerService服务是如何为正在启动的Activity组件设置启动窗口的。 Step 2. WindowManagerService.setAppStartingWindow WindowManagerService类的成员函数setAppStartingWindow定义在文件frameworks/base/services/java/com/android/server/WindowManagerService.java中，它的实现比较长，我们分段来阅读：java 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 setAppStartingWindow(IBinder token, String pkg, int theme, CharSequence nonLocalizedLabel, int labelRes, int icon, IBinder transferFrom, boolean createIfNeeded) . synchronized(mWindowMap) . AppWindowToken wtoken = findAppWindowToken(token); . / If the display is frozen, we wont do anything until the / actual window is displayed so there is no reason to put in / the starting window. if (mDisplayFrozen | !mPolicy.isScreenOn() return; if (wtoken.startingData != null) return; 参数token描述的是要设置启动窗口的Activity组件，而参数transferFrom描述的是要将启动窗口转移给Activity组件token的Activity组件。从Step 1可以知道，这两个Activity组件是运行在同一个任务中的，并且参数token描述的Activity组件Activity组件是正在启动的Activity组件，而参数transferFrom描述的Activity组件是系统当前激活的Activity组件。 这段代码首先调用WindowManagerService类的成员函数findAppWindowToken来获得与参数token对应的一个类型为AppWindowToken的窗口令牌wtoken。如果这个AppWindowToken对象的成员变量startingData的值不等于null，那么就说明参数token所描述的Activity组件已经设置过启动窗口了，因此，WindowManagerService类的成员函数setAppStartingWindow就不用往下处理了。 这段代码还会检查系统屏幕当前是否处于冻结状态，即WindowManagerService类的成员变量mDisplayFrozen的值是否等于true，或者系统屏幕当前是否处于黑屏状态，即indowManagerService类的成员变量mPolicy所指向的一个PhoneWindowManager对象的成员函数isScreenOn的返回值是否等于false。如果是处于上述两种状态的话，那么WindowManagerService类的成员函数setAppStartingWindow就不用往下处理的。因为在这两种状态下，为token所描述的Activity组件设置的启动窗口是无法显示的。 我们接着往下阅读代码：java view plain copy 在CODE上查看代码片派生到我的代码片if (transferFrom != null) AppWindowToken ttoken = findAppWindowToken(transferFrom); if (ttoken != null) WindowState startingWindow = ttoken.startingWindow; if (startingWindow != null) if (mStartingIconInTransition) / In this case, the starting icon has already / been displayed, so start letting windows get / shown immediately without any more transitions. mSkipAppTransitionAnimation = true; . final long origId = Binder.clearCallingIdentity(); / Transfer the starting window over to the new / token. wtoken.startingData = ttoken.startingData; wtoken.startingView = ttoken.startingView; wtoken.startingWindow = startingWindow; ttoken.startingData = null; ttoken.startingView = null; ttoken.startingWindow = null; ttoken.startingMoved = true; startingWindow.mToken = wtoken; startingWindow.mRootToken = wtoken; startingWindow.mAppToken = wtoken; . mWindows.remove(startingWindow); mWindowsChanged = true; ttoken.windows.remove(startingWindow); ttoken.allAppWindows.remove(startingWindow); addWindowToListInOrderLocked(startingWindow, true); / Propagate other interesting state between the / tokens. If the old token is displayed, we should / immediately force the new one to be displayed. If / it is animating, we need to move that animation to / the new one. if (ttoken.allDrawn) wtoken.allDrawn = true; if (ttoken.firstWindowDrawn) wtoken.firstWindowDrawn = true; if (!ttoken.hidden) wtoken.hidden = false; wtoken.hiddenRequested = false; wtoken.willBeHidden = false; if (wtoken.clientHidden != ttoken.clientHidden) wtoken.clientHidden = ttoken.clientHidden; wtoken.sendAppVisibilityToClients(); if (ttoken.animation != null) wtoken.animation = ttoken.animation; wtoken.animating = ttoken.animating; wtoken.animLayerAdjustment = ttoken.animLayerAdjustment; ttoken.animation = null; ttoken.animLayerAdjustment = 0; wtoken.updateLayers(); ttoken.updateLayers(); updateFocusedWindowLocked(UPDATE_FOCUS_WILL_PLACE_SURFACES); mLayoutNeeded = true; performLayoutAndPlaceSurfacesLocked(); Binder.restoreCallingIdentity(origId); return; else if (ttoken.startingData != null) / The previous app was getting ready to show a / starting window, but hasnt yet done so. Steal it! . wtoken.startingData = ttoken.startingData; ttoken.startingData = null; ttoken.startingMoved = true; Message m = mH.obtainMessage(H.ADD_STARTING, wtoken); / Note: we really want to do sendMessageAtFrontOfQueue() because we / want to process the message ASAP, before any other queued / messages. mH.sendMessageAtFrontOfQueue(m); return; 如果参数transferFrom的值不等于null，那么就需要检查它所描述的Activity组件是否设置有启动窗口。如果设置有的话，那么就需要将它的启动窗口设置为参数token所描述的Activity组件的启动窗口。 参数transferFrom所描述的Activity组件所设置的启动窗口保存在与它所对应的一个类型为AppWindowToken的窗口令牌的成员变量startingWindow或者startingData中，因此，这段代码首先调用WindowManagerService类的成员函数findAppWindowToken来获得与参数transferFrom对应的一个AppWindowToken对象ttoken。如果AppWindowToken对象ttoken的成员变量startingWindow的值不等于null，那么就说明参数transferFrom所描述的Activity组件的启动窗口已经创建出来了。另一方面，如果AppWindowToken对象ttoken的成员变量startingData的值不等于null，那么就说明用来描述参数transferFrom所描述的Activity组件的启动窗口的相关数据已经准备好了，但是这个启动窗口还未创建出来。接下来我们就分别分析这两种情况。 我们首先分析AppWindowToken对象ttoken的成员变量startingWindow的值不等于null的情况。 这时候如果WindowManagerService类的成员变量mStartingIconInTransition的值等于true，那么就说明参数transferFrom所描述的Activity组件所设置的启动窗口已经在启动的过程中了。在这种情况下，就需要跳过参数token所描述的Activity组件与参数transferFrom所描述的Activity组件的切换过程，即将WindowManagerService类的成员变量mSkipAppTransitionAnimation的值设置为true，这是因为接下来除了要将参数transferFrom所描述的Activity组件的启动窗口转移给参数token所描述的Activity组件之外，还需要将参数transferFrom所描述的Activity组件的窗口状态转移给参数token所描述的Activity组件的窗口。 将参数transferFrom所描述的Activity组件的启动窗口转移给参数token所描述的Activity组件需要执行以下几个操作： 1. 将AppWindowToken对象ttoken的成员变量startingData、startingView与startingWindow的值设置到AppWindowToken对象wtoken的对应成员变量中去，其中，成员变量startingData指向的是一个StartingData对象，它描述的是用来创建启动窗口的相关数据，成员变量startingView指向的是一个View对象，它描述的是启动窗口的顶层视图，成员变量startingWindow指向的是一个WindowState对象，它描述的就是启动窗口。 2. 将AppWindowToken对象ttoken的成员变量startingData、startingView与startingWindow的值设置为null，这是因为参数transferFrom所描述的Activity组件的启动窗口已经转移给参数token所描述的Activity组件了。 3. 将原来属于参数transferFrom所描述的Activity组件的启动窗口startingWindow的成员变量mToken、mRootToken与mAppToken的值设置为wtoken，因为这个启动窗口现在已经属于参数token所描述的Activity组件了。 将参数transferFrom所描述的Activity组件的窗口状态转移给参数token所描述的Activity组件的窗口需要执下几个操作： 1. 将启动窗口startingWindow从窗口堆栈中删除，即从WindowManagerService类的成员变量mWindows所描述的一个ArrayList中删除。 2. 将启动窗口startingWindow从属于窗口令牌ttoken的窗口列表中删除，即从AppWindowToken对象ttoken的成员变量windows与allAppWindows所描述的两个ArrayList中删除。 3. 调用WindowManagerService类的成员函数addWindowToListInOrderLocked重新将启动窗口startingWindow插入到窗口堆栈中去。注意，因为这时候启动窗口startingWindow已经被设置为参数token所描述的Activity组件了，因此，在重新将它插入到窗口堆栈中去的时候，它就会位于参数token所描述的Activity组件的窗口的上面，这一点可以参考前面一文。 4. 如果AppWindowToken对象ttoken的成员变量allDrawn与firstWindowDrawn的值等于true，那么就说明与AppWindowToken对象ttoken对应的所有窗口或者第一个窗口已经绘制好了，这时候也需要分别将AppWindowToken对象wtoken的成员变量allDrawn与firstWindowDrawn的值设置为true，以便可以迫使那些与AppWindowToken对象wtoken对应的窗口接下来可以马上显示出来。 5. 如果AppWindowToken对象ttoken的成员变量hidden的值等于false，那么就说明参数transferFrom所描述的Activity组件是处于可见状态的，这时候就需要将AppWindowToken对象wtoken的成员变量hidden、hiddenRequested与willBeHidden的值也设置为false，以便表示参数token所描述的Activity组件也是处于可见状态的。 6. AppWindowToken类的成员变量clientHidden描述的是对应的Activity组件在应用程序进程这一侧的可见状态。如果AppWindowToken对象wtoken与ttoken的成员变量clientHidden的值不相等，那么就需要将AppWindowToken对象ttoken的成员变量clientHidden的值设置给AppWindowToken对象wtoken的成员变量clientHidden，并且调用AppWindowToken对象wtoken的成员函数sendAppVisibilityToClients来通知相应的应用程序进程，运行在它里面的参数token所描述的Activity组件的可见状态。 7. 如果AppWindowToken对象ttoken的成员变量animation的值不等于null，那么就说明参数transferFrom所描述的Activity组件的窗口正在显示动画，那么就需要将该动画转移给参数token所描述的Activity组件的窗口，即将AppWindowToken对象ttoken的成员变量animation、animating与animLayerAdjustment的值设置到AppWindowToken对象wtoken的对应成员变量，并且将AppWindowToken对象ttoken的成员变量animation与animLayerAdjustment的值设置为null与0。最后还需要重新计算与AppWindowToken对象ttoken与wtoken所对应的窗口的Z轴位置。 8. 由于前面的操作导致窗口堆栈的窗口发生了变化，因此就需要调用WindowManagerService类的成员函数updateFocusedWindowLocked来重新计算系统当前可获得焦点的窗口，以及调用WindowManagerService类的成员函数performLayoutAndPlaceSurfacesLocked来刷新系统的UI。 我们接着分析AppWindowToken对象ttoken的成员变量start