Beyond Android Views - Window,Surface,Special Views,and More

WindowManagerbull androidviewWindowManager

ndash The interface that apps use to talk to the window managerndash 真正的实现是 WindowManagerImpl 由 PhoneWindow 在 Act

ivity 启动时创建bull ActivityThreadhandleLaunchActivitybull -gt ActivityThreadperformLaunchActivitybull -gt Activityattachbull -gt PhoneWindowsetWindowManager

ndash 当 Activity 启动后 ActivityThread 将 DocorView 添加到 WindowManagerImpl 中

bull ActivityThreadhandleLaunchActivitybull -gt ActivityThreadhandleResumeActivity bull -gt WindowManageraddView

Contbull WindowManagerImpl 负责跟 WMS 通讯

ndash 但实际上每一个 Window 跟 WMS 之间的通讯是由 ViewRootImpl 负责 ViewRootImpl 在 addView 时被创建

ndash 这里的 Window 是指系统层面的 Window 除了之前的 PhoneWindow 外其它如 Dialog Menu 都拥有一个独立的 Window

ndash ViewRootImpl 的每一个实例都跟通过 addView 传进来一个 View Hierachy 的根节点形成一一对应的关系它是真正意义上的 View Hierachy 的根节点

ndash ViewRootImpl 可以看作是系统层面的 Window 在客户端的代理者

ViewRootImpl

bull The top of a view hierarchy implementing the needed protocol between View and the WindowManager

bull This is for the most part an internal implementation detail WindowManagerImpl

Contbull ViewRootImpl 会打开一个 IWindowSession 用于跟 WM

S 对话bull 并通过 IWindowSession 向 WMS 注册一个窗口（实际上

是让 WMS 在服务端创建一个窗口（ WindowState ）并且把该服务端的窗口跟 ViewRootImpl 传过来的 IWindow 回调接口绑定在一起）

ndash ActivityThreadhandleLaunchActivityndash -gt ActivityThreadhandleResumeActivity ndash -gt WindowManagerImpladdViewndash -gt ViewRootImplsetView

Contbull IWindow

ndash API back to a client window that the Window Manager uses to inform it of interesting things happening

ndash 回调接口用于接收 WMS 关于窗口的消息 mdashmdash 显示 隐藏大小改变焦点变化等等

bull 除了注册窗口外 ViewRootImpl还向 WMS （通过 InputQueue ）注册了一个 InputHandler 用于接收输入事件

bull 接收到的输入事件会先放在 UI 线程的消息循环中然后通过 ViewRootImpl 进行分派在它对应的 View Hierachy 上路由

class Window

Activ ityThread

+ handleLaunchActivity() void+ handleResumeActivity() void+ performLaunchActivity() void

Activ ity

+ attach() void+ onCreate() void+ setContentView() void

Window

+ setContentView() void

PhoneWindow PhoneWindowDecorView

ViewRootImpl

+ setView() void+ scheduleTraversals() void+ performTraversals() void+ relayoutWindow() void

ViewGroup

laquointerfaceraquoWindowManager

laquointerfaceraquoViewManager

WindowLocalWindowManager

WindowManagerImpl

+ addView() void

WindowManagerImplCompatModeWrapper

laquointerfaceraquoViewParent

laquointerfaceraquoIWindowSession

+ add() void+ relayout() void

laquointerfaceraquoIWindow

ViewRootImplW IWindowStub

create +mWindow

+mDecor

+mContentParent

+mWindowManager

+mWindowManager

+mRoots

parent

+mView

+sWindowSession

addView

+mWindow

Overall Flowbull ActivityThead 创建 Activitybull Activity 创建 PhoneWindowbull PhoneWindow 创建 DecorView 作为 View Hierachy 的根节点 Client 端设

置的 Content View 会 attach 到 DecorView 下面（间接）bull PhoneWindow 创建 WindowManagerImplbull ActivityThead 把 DecorView 加到 WindowManagerImpl 里面bull WindowManagerImpl 创建 ViewRootImpl 并把 DecorView 传给它bull ViewRootImpl 打开一个 Window Session 跟 WMS 通讯通过 Session 注册

一个窗口最后客户端拥有一个 IWindow 回调接口服务端拥有一个 WindowState 跟该回调接口绑定

View Hierachy Rendering

bull 当 ViewRootImpl 建立跟 WMS 的联系注册了窗口后会发出第一次渲染 View Hierachy 的请求

ndash ViewRootImplsetViewndash ViewRootImplrequestLayoutndash ViewRootImplscheduleTraversals

bull 在第一次的 View Hierachy 的渲染中（ ViewRootImplperformTraversals ） ViewRootImpl需要创建 Surface

Contbull 当 Surface 创建后后续的渲染就可以通过获得

Surface 的 Canvas （ SurfacelockCanvas ）bull 然后遍历 View Hierachy 把需要绘制的 Views

通过 Canvas 绘制到 Surface 上面（ ViewonDraw ）

bull 绘制完后需要解锁（ SurfaceunlockCanvasPost ）让 SurfaceFlinger 可以将 Surface 绘制到屏幕上（ Screen Composite ）

Surfacebull Handle onto a raw buffer that is being managed by the

screen compositor

bull 每个 Window 都有一个 Surface 由窗口在客户端的代理者 ViewRootImpl 所拥有

bull Surface 在 ViewRootImpl 第一次渲染 View Hierachy 时创建

ndash ViewRootImplperformTraversalsndash ViewRootImplrelayoutWindowndash IWindowSessionrelayout

Contbull ViewRootImpl预先创建一个空的 Surface 对象（ Java ）在需要

创建真正的 Surface 的时候它调用 IWindowSessionrelayout 这是一个 RPC 最终是 WMS 的 relayoutWindow 被调用

bull WMS 调用 WindowStatecreateSurfaceLocked 创建了一个 Surface对象（ Java ）并把这个对象的数据传回给客户端而客户端则负责用这些数据填充预先创建的空 Surface 对象（ Java ）

ndash 实际上 WMS 是请求 SurfaceFlinger 创建真正的 Surface 然后把 Surface相关的信息再传回给客户端

ndash 客户端利用这些信息来创建一个 native Surface 对象然后把它跟 Java Surface 对象绑定在一起

ndash 客户端的 Java Surface 对象以后就可以通过这个 native Surface 对象来操作图像缓存（ GraphicsBuffer ）图像缓存可以看作是一块共享内存在客户端和 SurfaceFlinger 之间共享

Surface amp Canvasbull Surface （ Java ）包含一个 Canvas （ Java ）而 Can

vas （ Java ）包含一个 native 的 SkCanvas 对象bull 当调用 SurfacelockCanvas 时

ndash 从图像缓存队列中取出一个可用的缓存ndash 把当前的 Posted Buffer 的内容拷贝到新缓存中（除了 Dirty Regi

on 之外的区域）然后将这块缓存加锁并设置为 Locked Buffer

ndash 获得新缓存的内存地址根据内存地址构建一个 SkBitmapndash 把该 SkBitmap 设置到 SkCanvas 里面ndash 返回跟 SkCanvas 对应的 Canvas （ Java ）透过 Canvas （ Ja

va ）绘制的内容实际上就是绘制到当前的缓存

Cont

bull 当调用 SurfaceunlockCanvasAndPost 的时候ndash 置空 SkCanvas 设置一个空的 SkBitmapndash 将 Locked Buffer 解锁并返回到图像缓存队列里面ndash 将 Posted Buffer 设置为 Locked Buffer 旧的 Poste

d Buffer 就可以被下次取出来使用设置 Locked Buffer 为空

ndash 当 SurfaceFlinger 下次进行 Screen Composite 的时候就会把当前的 Posted Buffer 绘制到屏幕上

SurfaceFlingerbull 应用跟 SF 之间的关系是就像是生产者与消费者的关系bull 应用从 Surface 的 GraphicsBuffer队列的前端取出一个缓存然后进行绘制

bull 绘制完毕后把该缓存放置回队列的后端（生产）bull 而 SF 则不断地将 Surface 的 GraphicsBuffer队列的最后

一个缓存绘制到屏幕上（消费）bull 两者在不同的进程是异步进行的对队列的访问需要进

行同步

class Surface

ViewRootImpl

+ setView() void+ scheduleTraversals() void+ performTraversals() void+ relayoutWindow() void

Surface

+ lockCanvas () Canvas+ unlockCanvasAndPost (Canvas) void

laquointerfaceraquoIWindowSession

+ add() void+ relayout() void

Canvas

+ isHardwareAccelerated() void

laquonativeraquoSurface

laquonativeraquoSurfaceController

SurfaceCompatibleCanvas

laquonativeraquoSkCanvas

WindowManagerServ ice

+ relayoutWindow() void

SurfaceSession

Session

+ relayout() void

WindowState

+ createSurfaceLocked() void

laquonativeraquoSurfaceFlinger

IWindowSessionStub

laquonativeraquoSurfaceComposerCilent

laquonativeraquoBnSurfaceComposer

laquonativeraquoISurfaceComposerClient

laquonativeraquoSurfaceTextureClient

+mSurface

+sWindowSession

+mCanvas

+mSurfaceControl

+mNativeSurface

+mNativeCanvas

+mSurfaceSession

+mService

+mSessions

+mWindowMap

setBitmapDevice

communication+mClient

+mClient

Overall Flowbull ViewRootImpl 第一次渲染 View Hierachy 的时候会创建一个 Surfac

ebull 客户端请求 WMS 创建 Surface 并返回 Surface相关的数据用于构

建一个 native 的 Surface 对象并把它跟 ViewRootImpl 的 Surface（ Java ）绑定在一起

bull ViewRootImpl 在渲染时先从 Surface获得 Canvasbull 然后把需要绘制的 Views 通过 Canvas 绘制到 Surface 上面bull 绘制完毕后解锁该 Surfacebull SurfaceFlinger 在做 Screen Composite 的时候把解锁后的 Surface

绘制到屏幕上

Those special Views

SurfaceViewbull Provides a dedicated drawing surface embedded

inside of a view hierarchy You can control the format of this surface and if you like its size the SurfaceView takes care of placing the surface at the correct location on the screen

bull The surface is Z ordered so that it is behind the window holding its SurfaceView the SurfaceView punches a hole in its window to allow its surface to be displayed

Contbull Pros

ndash 可以跟 View Hierachy较好地结合在一起可以移动改变大小在上方叠加其它的 View

ndash 在单独的渲染线程进行渲染渲染效率高

ndash SV 的 Surface 和 Window Surface 之间的混合是由系统（ SurfaceFlinger ）使用硬件加速完成效率高并且不占用应用本身的 UI 线程时间

bull Consndash SurfaceView 的渲染毕竟跟

真正的 View不一样它不是由 ViewRootImpl渲染到当前的 Window Surface 上面

ndash 不能改变 Alpha 不支持跟下方的 View 进行 Alpha 混合

ndash 不能做 Rotation Skew等变换

GLSurfaceViewbull An implementation of SurfaceView that uses the dedicated surfac

e for displaying OpenGL renderingbull A GLSurfaceView provides the following features

ndash Manages a surface which is a special piece of memory that can be composited into the Android view system

ndash Manages an EGL display which enables OpenGL to render into a surfacendash Accepts a user-provided Renderer object that does the actual renderingndash Renders on a dedicated thread to decouple rendering performance from

the UI threadndash Supports both on-demand and continuous renderingndash Optionally wraps traces andor error-checks the renderers OpenGL call

s

Contbull GLSurfaceView 创建一个内部的线程 GLThreadbull 在该线程运行环境下创建一个 EglContextbull 创建一个 EglSurface （ Window Surface ）bull 设置之前创建的 EglContext 为当前的 GL Contex

t 并绑定到创建的 EglSurface 上bull 在该线程内就可以通过 EGL 指令在当前的 GL Co

ntext 上绘图

Contbull GLSurfaceView支持两种不同的绘图模式

ndash 连续模式下 GLThread 会不断调用 RendereronDrawFrame 进行绘图

ndash Dirty 模式下 GLThread处于等待状态直到程序发送绘图请求（ GLSurfaceViewrequestRender ）才调用 RendereronDrawFrame 进行绘图绘制完一帧后重新进入等待状态

bull 在 RendereronDrawFrame 的回调中应用可以通过 SDK提供的 EGL API 绘图也可以转到 native 端使用 NDK提供的 EGL API 绘图

class SurfaceView

SurfaceView

GLSurfaceView GLSurfaceViewRenderer

+ onDrawFrame() void

GLSurfaceViewGLThread

GLSurfaceViewEglHelper

laquointerfaceraquoSurfaceHolder

laquointerfaceraquoSurfaceHolder

Callback

Surface

+ lockCanvas () Canvas+ unlockCanvasAndPost (Canvas) void

laquointerfaceraquoIWindowSession

+ add() void+ relayout() void

SurfaceViewMyWindow

BaseIWindow IWindowStublaquointerfaceraquo

IWindow

+mSurface

+mSession

+mWindow

+mCallbacks

+mSurfaceHolder

+mRenderer

+mGLThread

call

+mRenderer

+mEglHelper

TextureView

bull Since Android 40只在硬件加速环境下起作用bull 具备 SurfaceView 的特性

ndash 但是可以跟其它普通的 View 一样实现 Rotation Screw等变换

ndash 支持 Alpha 可以跟它下方的 View 进行 Alpha 混合

bull 可以基于 TextureView 创建一个 GL Surface 在上面进行 OpenGL渲染