【Android】Android輸入子系統

成鵬致遠|2013-10-25

Linux輸入子系統回顧

1：爲何要回顧linux輸入子系統？這個問題後面天然就知道了

1.linux輸入子系統設備是基於平臺設備機制的，因此先回顧平臺設備機制，主要回顧後面用獲得的東西

1.申請主設備號
2.建立cdev->將cdev掛載到系統設備哈希鏈表中，同時生成inode節點
3.建立device->將device與剛生成的inode節點關聯起來，爲上層調用提供接口

2.註冊輸入子系統設備

1.建立一個設備類class
2.申請主設備號
3.建立cdev->將cdev掛載到系統設備哈希鏈表中，同時生成inode節點
4.建立input_device->將input_device與剛生成的inode節點關聯起來，爲事件驅動層提供接口

1.註冊設備支持輸入事件類型（type）->【這個後面會用到】
2.註冊設備支持輸入事件編碼
3.生成/dev/input_device

　　　　　　5.當input_device與input_hander匹配成功

1.生成/dev/input*
2.上層應用經過主設備號打開/dev/input，經過次設備號打開/dev/input_device

3.輸入子系統部分函數

1.read函數->讀【後面會用到】
2.write函數->寫【後面會用到】
3.event函數->上報事件【後面會用到】

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【提早思考的問題】

1.Android事件處理系統是怎麼捕捉到輸入事件的？
2.Android上層應用是怎麼捕捉到輸入事件的？
3.Android上層應用捕捉到輸入事件是怎麼響應的？

2.從啓動一個Android程序開始

　　1.Activity啓動流程：onCreate()->onStart()->onResume()->Activity Running

【Q1】：爲何onStart()後不直接Running，要插入一個onResume()，在onResume()中系統做了什麼事情？
<A1>：在onResume()中，系統會爲該Activity建立一個ViewRoot！

【Q2】：這個ViewRoot有什麼用？它作了哪些事情？這個後面解答

3.Android事件從輸入到輸出的整個流程

　　1.Activity運行時，用戶點擊觸摸屏操做->｛事件產生｝
　　　　1.點擊觸摸屏，必然會調用觸摸屏驅動->｛事件輸入｝

【Q3】：事件傳遞過程？->｛事件傳遞｝
<A3>：如下全部步驟！
　1.Android上層應用調用Framework層的JNI本地方法->｛事件消息傳遞到JNI層｝

　1.實現JNI層方法，填充本地方法映射表，實現提供Android上層應用的接口
　2.生成so動態連接庫文件，adb push到/system/lib目錄下

　2.JNI本地方法調用HAL層（硬件抽象層：中間件）方法->｛事件消息傳遞到HAL層｝

　1.JNI層經過指定ID獲得HAL模塊實例，而後調用HAL層函數
　2.生成so動態連接庫文件，adb push到/system/lib/hw目錄下

　3.HAL經過系統調用write進入內核層->｛事件消息傳遞到內核｝

　1.copy_from_user()取得用戶層數據
　2.調用input_device.write->｛（1.1.2）：事件消息傳遞到驅動層｝

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　4.輸入設備驅動獲取事件，調用event函數->｛（1.1.3）｝
　5.事件處理層根據事件類型進行上報->｛事件消息傳遞到內核事件處理層｝
　　　1.調用input_event(device，type，code，value)->{【type】後面會用到}
　6.到事件處理層時，內核會喚醒read函數->｛（1.1.1）：事件消息傳遞到內核層｝
　　　1.經過copy_to_user()將內核數據傳遞到用戶空間->｛事件消息傳遞到用戶空間｝
【Q4】：read函數被誰調用的？
　7.事件消息被Android的事件處理系統捕捉到->｛事件消息傳遞到Android事件處理系統｝

　1.Android事件處理系統將這個消息發送到Android應用層
【Q5】：事件消息在Android事件處理系統中是怎麼傳遞的？

　8.Android上層獲取事件消息，根據事件類型（3.1.1.5.1：type）響應上層View相應回調函數
　9.Android界面UI更新->｛事件響應｝

4.至此爲此，項目中用到的框架知識已經介紹完畢

　　1.Android事件處理系統做爲一個黑盒子，暫時略過
　　2.切入到項目解讀：×××遠程遙控器

1.客戶端APK

1.數據採集->{此數據必須與Linux輸入子系統兼容，這樣才能達到欺騙系統的目的}
2.數據傳遞

2.服務端APK->{實現二個虛擬設備（虛擬鍵盤設備與虛擬鼠標設備}

1.接收數據
2.將數據傳送到虛擬設備
3.虛擬設備上報事件，欺騙系統輸入事件發生

5.剖析Android事件處理系統

【Q5】：事件消息在Android事件處理系統中是怎麼傳遞的？
<A5>：看看Android的事件處理系統
1.緊接着3.1.1.7，事件消息傳遞到Android事件處理系統
2.在Android開機時，系統服務（System Server）會初始化Android窗口管理服務（WindowManagerService）
3.WMS服務會初始化InputManager（InputManager是Framework層的一個C++類，負責管理全部的輸入事件的捕獲與轉發）

1.在InputManager構造函數中，會初始化事件處理系統中最重要的三個類（InputReader/InputDispatcher/EventHub）
2.而後初始化InputManager（InputManager.initialize()），產生兩個線程（InputReaderThread/InputDispatcherThread，分別負責事件捕獲與事件轉發）
3.InputReaderThread線程工做->{解決問題1：Android事件處理系統是怎麼捕捉到輸入事件的}

　　　　1.調用InputReader::loopOnce()，在InputReader類中，已經實現looper機制，循環操做
　　　　　　1.調用EventHub::getEvent()函數
　　　　　　　　1.調用Epoll_wait()函數
　　　　　　　　　　1.在Epoll_wait()函數中，會去循環讀取全部的/dev/input設備，一旦有事件產生，就會被此函數捕捉到

【Q6】：Android事件處理系統與/dev/input設備是如何關聯起來的
【A6】：EventHub::Device <---->/dev/input，一一對應關係

　2.當有事件發生時，Android事件處理系統會調用read函數->{系統調用，從內核層拿到事件消息}

【Q4】：read函數被誰調用的？
<A4>：read函數是InputReader調用的

　　　　　　2.將從內核層讀取到的事件消息（input_event）保存到RawEvent中

2.根據事件類型（input_event.type）調用相應的消息轉換器（InputMapper）
　　1.Android系統目前支持5種事件消息（翻滑蓋/軌跡球/多點觸摸/單點觸摸/鍵盤）
3.InputReader::InputDevice::inputMapper將RawEvent事件轉換成對應的Notifyargs
　　1.InputMapper將RawEvent事件轉換成對應的Notifyargs類
　　2.將Notifyargs加入到InputRead::QueueListener::argsQueue隊列中
4.調用InputReader::QueueListener::flush()函數，處理隊列中的事件消息
5.調用Notifyargs::notify函數，將事件消息轉換成對應的EventEntry再轉交給InputDispatcher

1.對事件進行預處理
　　1.判斷是否丟棄此事件消息
　　　　1.丟棄，則直接返回
　　　　2.不丟棄
　　2.獲取當前Activity對應的Connection對象->（這個後面再講）
2.將對應的EventEntry加入到InputDispatcher::OutBoundQueue隊列中
【Q7】：在Notifyargs是怎麼獲取InputDispatcher實例的
　　<A7>：在初始化InputRead::QueueListener::argsQueue隊列時，將InputDispatcher對象傳遞過來了

6.喚醒InputDispatcher::pollOnce()函數

4.InputDispatcherThread線程工做
　　1.調用InputDispatcher::loopOnce()，在InputDispatcher類中，一樣實現looper機制，循環操做
　　　　1.調用pollOnce()函數，輪詢InputDispatcher::OutBoundQueue隊列
　　　　　　1.隊列中的有事件消息
　　　　　　2.被Notifyargs::notify()函數喚醒
　　2.調用對應的InputDispatcher::dispach函數
　　　　1.從InputDispatcher::OutBoundQueue隊列中取得EventEntry對象
　　　　2.將EventEntry對象轉換成DispatchEntry對象
　　　　3.將DispatchEntry對象加入到InputChannel::Connection::outboundQueue隊列中
【Q8】：這個InputChannel::Connection對象是從哪裏來的？有什麼用？
【Q9】：如今InputDispatcher獲得了轉換後的事件消息，即將要發出去，可是往哪裏發？
<A9>：要解決這個問題，須要回到【Q2】

4.【Q2】：ViewRoot有什麼用？它作了哪些事情？->｛解決問題2：Android上層應用是怎麼捕捉到輸入事件的？｝
　　<A2>：1.首先，ViewRoot是一個Hander，與當前Activity綁在一塊兒的
　　　　　　2.ViewRoot有一個重要的做用：與WMS通訊，完成整個GUI窗口系統的繪製
　　　　　　3.建立ViewRoot的時候作了哪些事情？如今來解決問題2：Android上層應用是怎麼捕捉到輸入事件的？

1.由前面分析知道，Android的事件輸入來自InputManager，因此ViewRoot須要與InputManager通訊
【Q10】：ViewRoot怎麼與InputManager通訊並取得事件消息？
　　<A10>：ViewRoot與InputManager之間有一個共享內存（ShareMemory）
　　　　1.InputManager::InputDispatcher將最後的事件消息發送到共享內存（ShareMemory）中
　　　　2.ViewRoot在知道有事件消息到來時，就去共享內存（ShareMemory）中取此事件消息
【Q11】1.ViewRoot怎麼知道有事件消息到來？
　　<A11>：1.ViewRoot與InputManager是經過管道通訊的機制來傳遞消息的
　　　　1.在建立ViewRoot後，會建立兩個InputChannel類對象
　　　　　　1.其中一個InputChannel對象註冊到NativeInputQueue中，與ViewRoot綁在一塊兒
【Q12】這個NativeInputQueue是用來幹什麼的？
　　　　　　　　<A12>：這個NativeInputQueue是Android系統用來維護事件接收的，由於同一時刻，會有不少Activity在等待事件輸入
　　　　　　2.另外一個InputChannel對象註冊到InputManager類對象中
　　　　2.同時會申請上面用到的的共享內存
　　　　3.InputChannel類主要封裝管道描述符和共享內存的描述符等信息
　　　　　　1.在ViewRoot與InputManager中各註冊了一個InputChannel類對象，其中各有兩個管道描述符
　　　　　　　　1.兩個InputChannel對象中都包含一個讀和一個寫描述符
　　　　　　　　2.因此在ViewRoot與InputManager以前完成了全雙工的通訊【後面會用到】
【Q13】：在Android中，每建立一個Activity，就會建立一個ViewRoot，因此也會建立一個InputChannel對象，那Android系統怎麼來區分這些Activity？
　　<A13>：還記得【Q8】嗎，兩個問題一塊兒解決：InputChannel::Connection對象是從哪裏來的？有什麼用？
　　　　1.爲了區分不一樣的Activity，NativeInputQueue類中定義了一個子類Connection
　　　　2.在註冊InputChannel對象時，每一個InputChannel對象中都建立了一個Connection對象
　　　　　　1.因此ViewRoot中的每一個InputChannel與InputManager中的InputChannel都包含一個Connection對象
　　　　　　2.這個Connection對象標識了不一樣的Activity

　　　　　　　　4.到如今咱們就能夠回到【Q9】了

5.【Q9】：如今InputDispatcher獲得了轉換後的事件消息，即將要發出去，可是往哪裏發？
　<A9>：1.由上面的分析，咱們知道如今須要將事件消息發送給ViewRoot
　　　　1.調用InputChannel::Connection::inputPublisher.publishMotionEvent函數將事件消息發送到共享內存（ShareMemory）
　　　　2.InputChannel對象向寫管道發送一個dispatch信息

6.如今工做就該轉移到ViewRoot這邊了
【Q14】：在NativeInputQueue中有不少InputChannel對象，究竟哪一個InputChannel的管道會收到信息？
　　<A14>：還記得【Q13】嗎，InputManager的InputChannel對象是由ViewRoot建立後註冊過去的
　　　　1.在每一個註冊的InputChannel對象中，都包含了一個Connection對象
　　　　2.InputManager的InputChannel對象的Connection對象<--->NativeInputQueue中的InputChannel對象的Connection對象，是一一對應的關係
　　　　3.因此與InputDispatcher中Connection對象相對應的那個Connection對象將收到管道信息
　　1.相應的InputChannel對象的Connection對象收到管道信息
　　2.調用InputChannel::Connection::inputConsumer到共享內存（ShareMemory）中取得事件消息
　　3.InputChannel再向寫管道中發一個信息，表示此事件已經取得
　　4.而後InputManager中的InputChannel將會收到管道消息，再繼續進行下一輪事件處理

7.到此爲止，事件消息已經傳遞到NativeInputQueue中的InputChannel對象中
　　1.由前面分析，NativeInputQueue中的每一個InputChannel對象都對應一個Activity
　　2.NativeInputQueue中InputChannel對象是在ViewRoot建立以後建立的，也就是咱們的Activity啓動以前
【Q15】：如今Activity關聯的InputChannel對象拿到的這個事件消息，可是怎麼處理呢？如今咱們就來回答問題3：Android上層應用捕捉到輸入事件是怎麼響應的？
　　　　<A15>：這個須要回到ViewRoot端InputChannel對象註冊的時候，也就是【Q11】的位置
　　　　　　1.ViewRoot端InputChannel對象在向NativeInputQueue註冊時，須要註冊3個參數
　　　　　　　　1.其中有一個參數就是ViewRoot的成員變量InputHandler
　　　　　　　　　　1.InputHandler就是事件的處理函數，也就是所謂的回調函數
　　　　　　　　　　2.傳遞它的做用主要是明確當前ViewRoot的事件處理函數
　　　　　　　　　　3.當InputChannel對象取得事件後，就會去調用ViewRoot的InputHandler函數-{到此爲止，事件消息就傳遞迴了Android應用層}
【Q16】：這個回調函數究竟是什麼？
　　　　　　　　　　　　<A17>：這個回調函數大多被Android系統實現成抽象函數
　　　　　　　　　　　　　　1.在咱們的×××遠程遙控器的客戶端，就重寫了對應的方法，用來獲取咱們須要的數據，好比onScroll/onLongPress等

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思惟導圖