Android UI 顯示原理分析小結

本文是Android視圖層源碼分析系列第4篇文章，主要是對前幾篇文章作一個總結，理解Android視圖的主要組成部分和相互之間的工做邏輯。本文內容是基於Google Android Repo中的較新的源碼分析而得來的。

這張圖大體解釋了各模塊之間的關係:

下文內容並無具體的分析邏輯，主要是解釋上圖中各模塊的職責，算是對Android視圖層各模塊的一個小總結，方便對於整個AndroidUI顯示原理的理解。

Window相關

Window能夠說是Android Framework層提供的一個最基礎的UI組件管理類，PhoneWindow是它的惟一實現類。它屏蔽了開發者與WindowManagerService的交互，統一了UI設計，並統一接收用戶交互事件，好比背景、title和按鍵事件等。

Activity/Dialog/Toast的UI展示都是依賴於Window來完成。對於UI編寫，開發者只須要使用View相關便可。View最終會以ContentView的形式設置給Window:

PhoneWindow.java

public void setContentView(int layoutResID) {
  }
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DecorView是PhoneWindow的根ViewGroup。Window提供了一些列的配置項，不一樣的配置項DecorView的UI組成會有必定的不一樣。關於Window的具體組成能夠參考前面深刻剖析Window組成一文。

WindowManager

一個Window會有一個WindowManager。提到WindowManager就要提到WindowManagerGlobal。他們之間的區別是:

• WindowManager : 它負責管理一個Window，並提供一系列對Window進行配置的flag。
• WindowManagerGlobal : 它是一個單例類，負責管理應用全部的Window(其實並非很嚴謹，應該是管理全部的ViewRootImpl)。而且它含有與WindowManagerService通訊的Binder。

WindowManager所提供的API其實都是用來操做WindowManagerGlobal中的ViewRootImpl。好比WindowManager.addView(contentView)其實是在WindowManagerGlobal中建立了一個與contentView對應的ViewRootImpl。

ViewRootImpl

它負責管理一個具體的View Tree，好比DecorView及其全部子View。具體有下面這些職責:

• 經過與WindowManagerService通訊，建立Surface來顯示其管理的View Tree
• 管理整個View Tree的測量、佈局、繪製。具體方法是performTraversals
• 經過Choreographer來使整個ViewTree的UI刷新(測量、佈局、繪製)與系統同步。

Choreographer

Choreographer用來控制同步處理輸入(Input)、動畫(Animation)、繪製(Draw)三個UI操做(UI顯示的時候每一幀要完成的事情只有這三種)。其內部維護着一個Queue,使用者能夠經過postXXX來把一些列待運行的UI操做放到Queue中。這些事件會在Choreographer接收顯示系統的時間脈衝(垂直同步信號-VSync信號)後執行這些操做。好比ViewRootImpl對於View Tree的更新事件:

ViewRootImpl.java

void scheduleTraversals() {
    ...
     mChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
}
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Surface

一個ViewRootImpl含有一個Surface(一個Surface含有一個Canvas)。能夠把它理解爲一個畫布,經過Canvas能夠在上面做畫。ViewRootImpl的整個ViewTree是draw在Surface上的。

它實際上對應的是SurfaceFlinger中的Layer，在Surface上繪製的內容最終會由SurfaceFlinger來渲染。

WindowManagerService

它管理着全部應用程序的Window:

• 管理全部Window的狀態(WindowState)
• 與SurfaceFlinger通訊，完成Window的渲染

經過ViewRootImpl能夠向WindowManagerService添加一個Window:

ViewRootImpl.java

public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
    ...
    //mWindow是一個`Binder`
    res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
                        getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
                        mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
                        mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel);
    ...
}
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mWindowSession是IWindowSession的實例，是一個與WindowManagerService通訊的Binder。由WindowManagerGlobal建立和維護，一個應用程序只會有一個。

WindowToken和WindowState

WindowState用於在WindowManagerService中表明一個Window，它含有一個窗口的全部屬性，它和ViewRootImpl是對應的。它被保存在WindowManagerService的mWindowMap集合中。mWindowMap是整個系統全部窗口的一個全集。

WindowToken將屬於同一個應用程序組件的窗口組織在一塊兒。在WindowManagerService對窗口管理的過程當中，用WindowToken表明一個應用組件。例如在進行窗口Z-Order排序時,屬於同一個WindowToken的窗口(Window)會被安排在一塊兒,也能夠理解爲渲染Window的Surface的Z軸順序。一個token下能夠有多個WindowState(Window):

WindowManagerService.addWindow()

win.mToken.addWindow(win);//一個token下會有多個win state
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SurfaceFlinger相關

SurfaceFlinger是Android最重要的系統服務之一，它主要負責UI的渲染，具體能夠說是Layer的合成和渲染。下面介紹的幾個對象基本都是存在於WindowManagerService中的。是應用程序與SurfaceFlinger交互的關鍵對象。

SurfaceControl

能夠簡單的把它理解爲Surface的管理者。它和Surface是一對一的關係。構建SurfaceControl的同時就會構造Surface。ViewRootImpl的Surface實際上和它指向的是同一個對象。它能夠經過SurfaceComposerClient來與SurfaceFlinger通訊。好比請求SurfaceFlinger建立Surface(Layer)

SurfaceComposerClient

這個對象也是進程惟一的，一個應用只有一個。能夠經過它與SurfaceFlinger創建鏈接，從而與SurfaceFlinger通訊。具體通訊的功能是由Client對象來完成的。

Client

它是一個Binder,SurfaceComposerClient能夠經過它來與SurfaceFlinger通訊。好比經過它可使SurfaceFlinger建立一個Layer。它也維護着一個應用程序全部的Layer。

Layer

被SurfaceFlinger管理着，分爲多種不一樣的類型。它是一個可被SurfaceFlinger渲染的單元。它有一個BufferQueueProducer,裏面維護着不少能夠被渲染的GraphicBuffer,這個buffer可能被渲染完畢，也可能處於待渲染狀態。

想詳細瞭解上面知識，閱讀源碼是權威的辦法，也能夠參考下面這些文章來理清思路:

Android視圖層源碼分析

理清Activity、View及Window之間關係

Android Choreographer 源碼分析

一篇文章看明白 Android 圖形系統 Surface 與 SurfaceFlinger 之間的關係

老羅的Android之旅

Android顯示原理源碼分析

AndroidUI系列—淺談圖像渲染機制

[深刻理解Android]系列從書

後面會繼續從總體上了解Android視圖層的事件處理。

最後:

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