简述Activity与Window关系

Posted by Gityuan on April 16, 2017

一. 概述

AMS是Android系统最为核心的服务之一,其职责包括四大核心组件与进程的管理,而四大组件中Activity最为复杂。 其复杂在于需要跟用户进行UI交互(涉及Window),WMS其主要职责便是窗口管理,还有跟App,SurfaceFlinger等 模块间相互协同工作。简而言之:

  • App主要是具体的UI业务需求
  • AMS则是管理系统四大组件以及进程管理,尤其是Activity的各种栈以及状态切换等管理;
  • WMS则是管理Activiy所相应的窗口系统(系统窗口以及嵌套的子窗口);
  • SurfaceFlinger则是将应用UI绘制到frameBuffer(帧缓冲区),最终由硬件完成渲染到屏幕上;

1.1 WMS全貌

wms_relation

说明: 点击查看大图

  • WMS继承于IWindowManager.Stub, 作为Binder服务端;
  • WMS的成员变量mSessions保存着所有的Session对象,Session继承于IWindowSession.Stub, 作为Binder服务端;
  • 成员变量mPolicy: 实例对象为PhoneWindowManager,用于实现各种窗口相关的策略;
  • 成员变量mChoreographer: 用于控制窗口动画,屏幕旋转等操作;
  • 成员变量mDisplayContents: 记录一组DisplayContent对象,这个跟多屏输出相关;
  • 成员变量mTokenMap: 保存所有的WindowToken对象; 以IBinder为key,可以是IAppWindowToken或者其他Binder的Bp端;
    • 另一端情况:ActivityRecord.Token extends IApplicationToken.Stub
  • 成员变量mWindowMap: 保存所有的WindowState对象;以IBinder为key, 是IWindow的Bp端;
    • 另一端情况: ViewRootImpl.W extends IWindow.Stub
  • 一般地,每一个窗口都对应一个WindowState对象, 该对象的成员变量mClient用于跟应用端交互,成员变量mToken用于跟AMS交互.

二. Activity与Window

2.1 Binder服务

wms_binder

上图是Window调用过程所涉及的Binder服务:

Binder服务端 接口 所在进程
WindowManagerService IWindowManager system_server
Session IWindowSession system_server
ViewRootImpl.W IWindow app进程
ActivityRecord.Token IApplicationToken system_server

Activity启动过程会执行组件的生命周期回调以及UI相关对象的创建。UI工作通过向AMS服务来 创建WindowState对象完成,该对象用于描述窗口各种状态属性,以及跟WMS通信。

  1. WindowManagerService: Activity通过其成员变量mWindowManager(数据类型WindowManagerImpl),再调用WindowManagerGlobal对象,经过binder call跟WMS通信;
  2. Session:ViewRootImp创建的用于跟WMS中的Session进行通信;
  3. ViewRootImpl.W:app端创建的binder服务;
  4. ActivityRecord.Token: startActivity过程通过binder call进入system_server进程,在该进程执行ASS.startActivityLocked()方法中会创建相应的ActivityRecord对象,该对象初始化时会创建数据类型为ActivityRecord.Token的成员变量appToken,然后会将该对象传递到ActivityThread.

2.2 核心对象

2.2.1 Activity对象

[-> Activity.java]

下面列举Activity对象的部分常见成员变量:

  1. mWindow:数据类型为PhoneWindow,继承于Window对象;
  2. mWindowManager:数据类型为WindowManagerImpl,实现WindowManager接口;
  3. mMainThread:数据类型为ActivityThread, 并非真正的线程,只是运行在主线程的对象。
  4. mUiThread: 数据类型为Thread,当前activity所在线程,即主线程;
  5. mHandler:数据类型为Handler, 当前主线程的handler;
  6. mDecor: 数据类型为View, Activity执行完resume之后创建的视图对象;

另外说明:WindowManagerImpl与Window这两个对象相互保存对方的信息:

  • WindowManagerImpl.mParentWindowWindow 指向Window对象;
  • Window.mWindowManager 指向WindowManagerImpl对象;

2.2.2 ViewRootImpl对象

  1. mWindowSession: 数据类型为IWindowSession, 同一进程中所有的ViewRootImpl对象只对应唯一相同的Session代理对象。
  2. mWindow: 数据类型为IWindow.Stub,每个创建对应一个该对象。

2.2.3 WindowState对象

WindowState对象代表一个窗口,记录在system_server.

  • mSession: 数据类型为Session,是system_server的binder服务端;
  • mClient: 数据类型为IWindow,是app端的ViewRootImpl.W服务的binder代理对象;

2.3 数量关系

  1. 每一个Activity对应一个应用窗口;每一个窗口对应一个ViewRootImpl对象;
  2. 每一个App进程对应唯一的WindowManagerGlobal对象;
    • WindowManagerGlobal.sWindowManagerService用于跟WMS交互
    • WindowManagerGlobal.sWindowSession用于跟Session交互;
  3. 每一个App进程对应唯一的相同Session代理对象;
  4. App可以没有Activity/PhoneWindow/DecorView,例如带悬浮窗口的Service;
  5. Activity运行在ActivityThread所在的主线程;
  6. DecorView是Activity所要显示的视图内容;
  7. ViewRootImpl:管理DecorView跟WMS的交互;每次调用addView()添加窗口时,则都会创建一个ViewRootImpl对象;

2.4 AMS与WMS的对于关系

Activity与Window有一些对象具有一定的对应关系:

AMS WMS
ActivityRecord AppWindowToken
TaskRecord Task
ActivityStack TaskStack

2.5 交互

  • App跟AMS通信,会建立Session连接到WMS,后续便通过IWindowSesson跟WMS通信;
  • WMS跟SF通信,WMS建立SurfaceComposerClient,然后会在SF中创建Client与之对应, 后续便通过ISurfaceComposerClient跟SF通信;

2.6 IWindow死亡回调

[-> WindowState.java]

private class DeathRecipient implements IBinder.DeathRecipient {
    public void binderDied() {
        try {
            synchronized(mService.mWindowMap) {
                WindowState win = mService.windowForClientLocked(mSession, mClient, false);
                Slog.i(TAG, "WIN DEATH: " + win);
                if (win != null) {
                    mService.removeWindowLocked(win);
                } else if (mHasSurface) {
                    Slog.e(TAG, "!!! LEAK !!! Window removed but surface still valid.");
                    mService.removeWindowLocked(WindowState.this);
                }
            }
        } catch (IllegalArgumentException ex) {
            ...
        }
    }
}

当App端进程死亡,运行在system_server的IWindow代理端会收到死亡回调,来处理移除相应的window信息。

三. 小结

还要重点聊一聊 主线程如何与UI交互。

未完待续…


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