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  • Android应用程序窗口（Activity）的窗口对象（Window） 的创建过程分析

    每一个Activity组件都有一个关联的ContextImpl对象，同时，它还关联有一个Window对象，用来描述一个具体的应用程序窗口。

    每一个Activity组件都有一个关联的ContextImpl对象，同时，它还关联有一个Window对象，用来描述一个具体的应用程序窗口。由此又可知，Activity只不过是一个高度抽象的UI组件，它的具体UI实现其实是由其它的一系列对象来实现的。在本文中，我们就将详细分析Android应用程序窗口对象的创建过程。

    为了方便接下来描述类型为PhoneWindow的应用程序窗口的创建过程，我们将这两个图拿过来，如以下的图1和图2所示：

    图1 Activity和Window的类关系图

    图2 Window和PhoneWindow的类关系图

    本文主要从Android应用程序窗口的创建过程来理解Activity、Window和PhonwWindow三个类的关系。

    与Activity组件所关联的一个PhoneWindow对象是从Activity类的成员函数attach中创建的，如图3所示：

    图3 Android应用程序窗口的创建过程

    这个过程可以分为9个步骤，接下来我们就详细分析每一个步骤。

    Step 1. Activity.attach

    public class Activity extends ContextThemeWrapper  
        implements LayoutInflater.Factory,  
        Window.Callback, KeyEvent.Callback,  
        OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks {  
    ......   
  
    private Window mWindow;   
    ......  
  
    final void attach(Context context, ActivityThread aThread,  
            Instrumentation instr, IBinder token, int ident,  
            Application application, Intent intent, ActivityInfo info,  
            CharSequence title, Activity parent, String id,  
            Object lastNonConfigurationInstance,  
            HashMap<String,Object> lastNonConfigurationChildInstances,  
            Configuration config) {  
        ......  
  
        mWindow = PolicyManager.makeNewWindow(this);  
        mWindow.setCallback(this);  
        if (info.softInputMode != WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED) {  
            mWindow.setSoftInputMode(info.softInputMode);  
        }  
        ......  
  
        mWindow.setWindowManager(null, mToken, mComponent.flattenToString());  
        ......  
    
    }  
  
    ......  
}

    这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java中。

    函数首先调用PolicyManager类的静态成员函数makeNewWindow来创建一个类型为PhoneWindow的应用程序窗口，并且保存 在Activity类的成员变量mWindow中。有了这个类型为PhoneWindow的应用程序窗口，函数接下来还会调用它的成员函数 setCallback、setSoftInputMode和setWindowManager来设置窗口回调接口、软键盘输入区域的显示模式和本地窗口 管理器。

    PhoneWindow类的成员函数setCallback、setSoftInputMode和setWindowManager都是从父类 Window继承下来的，因此，接下来我们就继续分析PolicyManager类的静态成员函数makeNewWindow，以及Window类的成员 函数setCallback、setSoftInputMode和setWindowManager的实现。

    Step 2. PolicyManager.makeNewWindow

    public final class PolicyManager {
    private static final String POLICY_IMPL_CLASS_NAME =
        "com.android.internal.policy.impl.Policy";

    private static final IPolicy sPolicy;

    static {
        // Pull in the actual implementation of the policy at run-time
        try {
            Class policyClass = Class.forName(POLICY_IMPL_CLASS_NAME);
            sPolicy = (IPolicy)policyClass.newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be loaded", ex);
        } catch (InstantiationException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be instantiated", ex);
        } catch (IllegalAccessException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    POLICY_IMPL_CLASS_NAME + " could not be instantiated", ex);
        }
    }

    ......

    // The static methods to spawn new policy-specific objects
    public static Window makeNewWindow(Context context) {
        return sPolicy.makeNewWindow(context);
    }

    ......
}

    这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/com/android/internal/policy/PolicyManager.java中。

    PolicyManager是一个窗口管理策略类，它在第一次被使用的时候，就会创建一个Policy类实例，并且保存在静态成员变量sPolicy中， 以后PolicyManager类的窗口管理策略就是通过这个Policy类实例来实现的，例如，PolicyManager类的静态成员函数 makeNewWindow就是通过调用这个Policy类实例的成员函数makeNewWindow来创建一个具体的应用程序窗口的。

    接下来，我们就继续分析Policy类的成员函数makeNewWindow的实现。

    Step 3. Policy.makeNewWindow

    public class Policy implements IPolicy {
    ......

    public PhoneWindow makeNewWindow(Context context) {
        return new PhoneWindow(context);
    }
 
    ......
}

    这个函数定义在文件frameworks/base/policy/src/com/android/internal/policy/impl/Policy.java中。

    Policy类的成员函数makeNewWindow的实现很简单，它只是创建了一个PhoneWindow对象，然后返回给调用者。

    接下来，我们就继续分析PhoneWindow类的构造函数的实现，以便可以了解一个类型为PhoneWindow的应用程序窗口的创建过程

    Step 4. new PhoneWindow

    public class PhoneWindow extends Window implements MenuBuilder.Callback {
    ......

    // This is the top-level view of the window, containing the window decor.
    private DecorView mDecor;

    // This is the view in which the window contents are placed. It is either
    // mDecor itself, or a child of mDecor where the contents go.
    private ViewGroup mContentParent;
    ......

    private LayoutInflater mLayoutInflater;
    ......

    public PhoneWindow(Context context) {
        super(context);
        mLayoutInflater = LayoutInflater.from(context);
    }

    ......
}

    这个函数定义在文件frameworks/base/policy/src/com/android/internal/policy/impl/PhoneWindow.java中。

    PhoneWindow类的构造函数很简单，它首先调用父类Window的构造函数来执行一些初始化操作，接着再调用LayoutInflater的静态成员函数from创建一个LayoutInflater实例，并且保存在成员变量mLayoutInflater中。这样，PhoneWindow类以后就可以通过成员变量mLayoutInflater来创建应用程序窗口的视图，这个视图使用类型为DecorView的成员变量mDecor来描述。PhoneWindow类还有另外一个类型为ViewGroup的成员变量mContentParent，用来描述一个视图容器，这个容器存放的就是成员变量mDecor所描述的视图的内容，不过这个容器也有可能指向的是mDecor本身。在后面的文章中，我们再详细分析类型为PhoneWindow的应用程序窗口的视图的创建过程。

    Window的构造函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中，它的实现很简单，只是初始化了其成员变量mContext，如下所示：

    public abstract class Window {
    ......

    private final Context mContext;
    ......

    public Window(Context context) {
        mContext = context;
    }
  
    ......
}

    从前面的调用过程可以知道，参数context描述的是正在启动的Activity组件，将它保存在Window类的成员变量mContext之后，Window类就可以通过它来访问与Activity组件相关的资源了。

    这一步执行完成之后，回到前面的Step 1中，即Activity类的成员函数attach中，接下来就会继续调用前面所创建的PhoneWindow对象从父类Window继承下来的成员函数setCallback来设置窗口回调接口，因此，接下来我们就继续分析Window类的成员函数setCallback的实现。

    Step 5. Window.setCallback

    public abstract class Window {
    ......

    private Callback mCallback;
    ......

    /**
     * Set the Callback interface for this window, used to intercept key
     * events and other dynamic operations in the window.
     *
     * @param callback The desired Callback interface.
     */
    public void setCallback(Callback callback) {
        mCallback = callback;
    }
  
    ......
}

    这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

    正在启动的Activity组件会将它所实现的一个Callback接口设置到与它所关联的一个PhoneWindow对象的父类Window的成员变 量mCallback中去，这样当这个PhoneWindow对象接收到系统给它分发的IO输入事件，例如，键盘和触摸屏事件，转发给与它所关联的 Activity组件处理。

    这一步执行完成之后，回到前面的Step 1中，即Activity类的成员函数attach中，接下来就会继续调用前面所创建的PhoneWindow对象从父类Window继承下来的成员函数 setSoftInputMode来设置应用程序窗口的软键盘输入区域的显示模式，因此，接下来我们就继续分析Window类的成员函数 setSoftInputMode的实现。

    Step 6. Window.setSoftInputMode

    public abstract class Window {
    ......

    private boolean mHasSoftInputMode = false;
    ......

    public void setSoftInputMode(int mode) {
        final WindowManager.LayoutParams attrs = getAttributes();
        if (mode != WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED) {
            attrs.softInputMode = mode;
            mHasSoftInputMode = true;
        } else {
            mHasSoftInputMode = false;
        }
        if (mCallback != null) {
            mCallback.onWindowAttributesChanged(attrs);
        }
    }

    ......
}

    这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

    参数mode有SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED、SOFT_INPUT_STATE_UNCHANGED、SOFT_INPUT_STATE_HIDDEN、SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_HIDDEN、SOFT_INPUT_STATE_VISIBLE和SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_VISIBLE一共六个取值，用来描述窗口的软键盘输入区域的显示模式，它们的含义如下所示：

    1. SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED：没有指定软键盘输入区域的显示状态。
    2. SOFT_INPUT_STATE_UNCHANGED：不要改变软键盘输入区域的显示状态。
    3. SOFT_INPUT_STATE_HIDDEN：在合适的时候隐藏软键盘输入区域，例如，当用户导航到当前窗口时。
    4. SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_HIDDEN：当窗口获得焦点时，总是隐藏软键盘输入区域。
    5. SOFT_INPUT_STATE_VISIBLE：在合适的时候显示软键盘输入区域，例如，当用户导航到当前窗口时。
    6. SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_VISIBLE：当窗口获得焦点时，总是显示软键盘输入区域。

    当参数mode的值不等于SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED时，就表示当前窗口被指定软键盘输入区域的显示模式，这时候Window类的成员函数setSoftInputMode就会将成员变量mHasSoftInputMode的值设置为true，并且将这个显示模式保存在用来描述窗口布局属性的一个WindowManager.LayoutParams对象的成员变量softInputMode中，否则的话，就会将成员变量mHasSoftInputMode的值设置为false。

    设置完成窗口的软键盘输入区域的显示模式之后，如果Window类的成员变量mCallback指向了一个窗口回调接口，那么Window类的成员函数setSoftInputMode还会调用它的成员函数onWindowAttributesChanged来通知与窗口所关联的Activity组件，它的窗口布局属性发生了变化。

    这一步执行完成之后，回到前面的Step 1中，即Activity类的成员函数attach中，接下来就会继续调用前面所创建的PhoneWindow对象从父类Window继承下来的成员函数setWindowManager来设置应用程序窗口的本地窗口管理器，因此，接下来我们就继续分析Window类的成员函数setWindowManager的实现。

    Step 7. Window.setWindowManager

    public abstract class Window {
    ......

    private WindowManager mWindowManager;
    private IBinder mAppToken;
    private String mAppName;
    ......

    public void setWindowManager(WindowManager wm,
            IBinder appToken, String appName) {
        mAppToken = appToken;
        mAppName = appName;
        if (wm == null) {
            wm = WindowManagerImpl.getDefault();
        }
        mWindowManager = new LocalWindowManager(wm);
    }

    ......
}

    这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

    参数appToken用来描述当前正在处理的窗口是与哪一个Activity组件关联的，它是一个Binder代理对象，引用了在 ActivityManagerService这一侧所创建的一个类型为ActivityRecord的Binder本地对象。每一个启动起来了的Activity组件在ActivityManagerService这一侧，都有一个对应的 ActivityRecord对象，用来描述该Activity组件的运行状态。这个Binder代理对象会被保存在Window类的成员变量 mAppToken中，这样当前正在处理的窗口就可以知道与它所关联的Activity组件是什么。

    参数appName用来描述当前正在处理的窗口所关联的Activity组件的名称，这个名称会被保存在Window类的成员变量mAppName中。

    参数wm用来描述一个窗口管理器。从前面的调用过程可以知道， 这里传进来的参数wm的值等于null，因此，函数首先会调用WindowManagerImpl类的静态成员函数getDefault来获得一个默认的 窗口管理器。有了这个窗口管理器之后，函数接着再使用它来创建一个本地窗口管理器，即一个LocalWindowManager对象，用来维护当前正在处 理的应用程序窗口。

    接下来，我们首先分析WindowManagerImpl类的静态成员函数getDefault的实现，接着再分析本地窗口管理器的创建过程，即LocalWindowManager类的构造函数的实现。

    Step 8. WindowManagerImpl.getDefault

    public class WindowManagerImpl implements WindowManager {
    ......

    public static WindowManagerImpl getDefault()
    {
        return mWindowManager;
    }
 
    ......

    private static WindowManagerImpl mWindowManager = new WindowManagerImpl();
}

    这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl.java中。

    WindowManagerImpl类的静态成员函数getDefault的实现很简单，它只是将静态成员变量mWindowManager所指向的一个WindowManagerImpl对象返回给调用者，这个WindowManagerImpl对象实现了WindowManager接口，因此，它就可以用来管理应用程序窗口。

    这一步执行完成之后，回到前面的Step 7中，即Window类的成员函数setWindowManager中，接下来就会使用前面所获得一个WindowManagerImpl对象来创建一个本地窗口管理器，即一个LocalWindowManager对象。

    Step 9. new LocalWindowManager

    public abstract class Window {
    ......

    private final Context mContext;
    ......

    private class LocalWindowManager implements WindowManager {
        LocalWindowManager(WindowManager wm) {
            mWindowManager = wm;
            mDefaultDisplay = mContext.getResources().getDefaultDisplay(
                    mWindowManager.getDefaultDisplay());
        }

        ......

        private final WindowManager mWindowManager;

        private final Display mDefaultDisplay;
    }

    ......
}

    这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

    LocalWindowManager类的构造函数首先将参数wm所描述的一个WindowManagerImpl对象保存它的成员变量mWindowManager中，这样以后就将窗口管理工作交给它来处理。

    LocalWindowManager类的构造函数接着又通过成员变量mWindowManager所描述的一个WindowManagerImpl对象的成员函数getDefaultDisplay来获得一个Display对象，用来描述系统屏幕属性。

    由于前面所获得的Display对象描述的是全局的屏幕属性，而当前正在处理的窗口可能配置了一些可自定义的屏幕属性，因此，LocalWindowManager类的构造函数需要进一步地调整前面所获得的Display对象所描述的屏幕属性，以便可以适合当前正在处理的窗口使用。LocalWindowManager类的构造函数首先通过外部类Window的成员变量mContext的成员函数getResources来获得一个Resources对象，接着再调用这个Resources对象的成员函数getDefaultDisplay来调整前面所获得的Display对象所描述的屏幕属性。最终调整完成的Display对象就保存在LocalWindowManager类的成员变量mDefaultDisplay中。

    从前面的Step 4可以知道，类Window的成员变量mContext描述的是与当前窗口所关联的一个Activity组件。Activity类的成员函数getResources是从父类ContextWrapper继续下来的，它实现在文件frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java中，如下所示：

    public class ContextWrapper extends Context {
    Context mBase;
    ......

    @Override
    public Resources getResources()
    {
        return mBase.getResources();
    }

    ......
}

    ContextWrapper类的成员变量mBase指向的是一个ContextImpl对象，用来描述一个Activity组件的运行上下 文环境。通过调用这个ContextImpl对象的成员函数getResources，就可以获得与一个Resources对象，而通过这个 Resources对象，就可以访问一个Activity组件的资源信息，从而可以获得它所配置的屏幕属性。

    至此，我们就分析完成一个Activity组件所关联的应用程序窗口对象的创建过程了。从分析的过程可以知道：

    1. 一个Activity组件所关联的应用程序窗口对象的类型为PhoneWindow。
    2. 这个类型为PhoneWindow的应用程序窗口是通过一个类型为LocalWindowManager的本地窗口管理器来维护的。
    3. 这个类型为LocalWindowManager的本地窗口管理器又是通过一个类型为WindowManagerImpl的窗口管理器来维护应用程序窗口的。
    4. 这个类型为PhoneWindow的应用程序窗口内部有一个类型为DecorView的视图对象，这个视图对象才是真正用来描述一个Activity组件的UI的。

    http://www.uml.org.cn/mobiledev/201212272.asp
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