Android窗口管理框架：Android应用视图管理者Window

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从这篇文章开始，我们来分析和Window以及WindowManager相关的内容，

Abstract base class for a top-level window look and behavior policy.

Window在Android是一个窗口的概念，日常开发中我们和它接触的不多，我们更多接触的是View，但是View都是通过Window来呈现的，Window是View的直接管理者。 而WindowManager承担者管理Window的责任。

一 窗口类型

Window在Android中有三种类型：

  • 应用Window：z-index在1~99之间，它往往对应着一个Activity。
  • 子Window：z-index在1000~1999之间，它往往不能独立存在，需要依附在父Window上，例如Dialog等。
  • 系统Window：z-index在2000~2999之间，它往往需要声明权限才能创建，例如Toast、状态栏、系统音量条、错误提示框都是系统Window。

z-index是Android窗口的层级的概念，z-index越大的窗口越居于顶层，

z-index对应着WindowManager.LayoutParams里的type参数，具体说来。

应用Window

  • public static final int FIRST_APPLICATION_WINDOW = 1;//1
  • public static final int TYPE_BASE_APPLICATION = 1;//窗口的基础值，其他的窗口值要大于这个值
  • public static final int TYPE_APPLICATION = 2;//普通的应用程序窗口类型
  • public static final int TYPE_APPLICATION_STARTING = 3;//应用程序启动窗口类型，用于系统在应用程序窗口启动前显示的窗口。
  • public static final int TYPE_DRAWN_APPLICATION = 4;
  • public static final int LAST_APPLICATION_WINDOW = 99;//2

子Window

  • public static final int FIRST_SUB_WINDOW = 1000;//子窗口类型初始值
  • public static final int TYPE_APPLICATION_PANEL = FIRST_SUB_WINDOW;
  • public static final int TYPE_APPLICATION_MEDIA = FIRST_SUB_WINDOW + 1;
  • public static final int TYPE_APPLICATION_SUB_PANEL = FIRST_SUB_WINDOW + 2;
  • public static final int TYPE_APPLICATION_ATTACHED_DIALOG = FIRST_SUB_WINDOW + 3;
  • public static final int TYPE_APPLICATION_MEDIA_OVERLAY = FIRST_SUB_WINDOW + 4;
  • public static final int TYPE_APPLICATION_ABOVE_SUB_PANEL = FIRST_SUB_WINDOW + 5;
  • public static final int LAST_SUB_WINDOW = 1999;//子窗口类型结束值

系统Window

  • public static final int FIRST_SYSTEM_WINDOW = 2000;//系统窗口类型初始值
  • public static final int TYPE_STATUS_BAR = FIRST_SYSTEM_WINDOW;//系统状态栏窗口
  • public static final int TYPE_SEARCH_BAR = FIRST_SYSTEM_WINDOW+1;//搜索条窗口
  • public static final int TYPE_PHONE = FIRST_SYSTEM_WINDOW+2;//通话窗口
  • public static final int TYPE_SYSTEM_ALERT = FIRST_SYSTEM_WINDOW+3;//系统ALERT窗口
  • public static final int TYPE_KEYGUARD = FIRST_SYSTEM_WINDOW+4;//锁屏窗口
  • public static final int TYPE_TOAST = FIRST_SYSTEM_WINDOW+5;//TOAST窗口

二 窗口参数

在WindowManager里定义了一个LayoutParams内部类，它描述了窗口的参数信息，主要包括：

  • public int x：窗口x轴坐标
  • public int y：窗口y轴坐标
  • public int type：窗口类型
  • public int flags：窗口属性
  • public int softInputMode：输入法键盘模式

关于窗口属性，它控制着窗口的行为，举几个常见的：

  • FLAG_ALLOW_LOCK_WHILE_SCREEN_ON 只要窗口可见，就允许在开启状态的屏幕上锁屏
  • FLAG_NOT_FOCUSABLE 窗口不能获得输入焦点，设置该标志的同时，FLAG_NOT_TOUCH_MODAL也会被设置
  • FLAG_NOT_TOUCHABLE 窗口不接收任何触摸事件
  • FLAG_NOT_TOUCH_MODAL 在该窗口区域外的触摸事件传递给其他的Window,而自己只会处理窗口区域内的触摸事件
  • FLAG_KEEP_SCREEN_ON 只要窗口可见，屏幕就会一直亮着
  • FLAG_LAYOUT_NO_LIMITS 允许窗口超过屏幕之外
  • FLAG_FULLSCREEN 隐藏所有的屏幕装饰窗口，比如在游戏、播放器中的全屏显示
  • FLAG_SHOW_WHEN_LOCKED 窗口可以在锁屏的窗口之上显示
  • FLAG_IGNORE_CHEEK_PRESSES 当用户的脸贴近屏幕时（比如打电话），不会去响应此事件
  • FLAG_TURN_SCREEN_ON 窗口显示时将屏幕点亮

关于窗口类型，它对应着窗口的层级，上面我们也提到过了。

它的构造函数也主要是针对这几个参数的。

 public static class LayoutParams extends ViewGroup.LayoutParams implements Parcelable {
            public LayoutParams() {
                super(LayoutParams.MATCH_PARENT, LayoutParams.MATCH_PARENT);
                type = TYPE_APPLICATION;
                format = PixelFormat.OPAQUE;
            }

            public LayoutParams(int _type) {
                super(LayoutParams.MATCH_PARENT, LayoutParams.MATCH_PARENT);
                type = _type;
                format = PixelFormat.OPAQUE;
            }

            public LayoutParams(int _type, int _flags) {
                super(LayoutParams.MATCH_PARENT, LayoutParams.MATCH_PARENT);
                type = _type;
                flags = _flags;
                format = PixelFormat.OPAQUE;
            }

            public LayoutParams(int _type, int _flags, int _format) {
                super(LayoutParams.MATCH_PARENT, LayoutParams.MATCH_PARENT);
                type = _type;
                flags = _flags;
                format = _format;
            }

            public LayoutParams(int w, int h, int _type, int _flags, int _format) {
                super(w, h);
                type = _type;
                flags = _flags;
                format = _format;
            }

            public LayoutParams(int w, int h, int xpos, int ypos, int _type,
                    int _flags, int _format) {
                super(w, h);
                x = xpos;
                y = ypos;
                type = _type;
                flags = _flags;
                format = _format;
            }
 }

三 窗口模式

关于窗口模式我们就比较熟悉了，我们会在AndroidManifest.xml里Activity的标签下设置android:windowSoftInputMode="adjustNothing"，来控制输入键盘显示行为。

可选的有6个参数，源码里也有6个值与之对应：

  • SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED：没有指定软键盘输入区域的显示状态。
  • SOFT_INPUT_STATE_UNCHANGED：不要改变软键盘输入区域的显示状态。
  • 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。
  • SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_HIDDEN：当窗口获得焦点时，总是隐藏软键盘输入区域。
  • 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。
  • SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_VISIBLE：当窗口获得焦点时，总是显示软键盘输入区域。

当然，我们也可以通过代码设置键盘模式。

getWindow().setSoftInputMode(WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE);

四 窗口回调

Window里定义了一个Callback接口，Activity实现了Window.Callback接口，将Activity关联给Window，Window就可以将一些事件交由Activity处理。

 public interface Callback {

        //键盘事件分发
        public boolean dispatchKeyEvent(KeyEvent event);

        //触摸事件分发
        public boolean dispatchTouchEvent(MotionEvent event);

        //轨迹球事件分发
        public boolean dispatchTrackballEvent(MotionEvent event);

        //可见性事件分发
        public boolean dispatchPopulateAccessibilityEvent(AccessibilityEvent event);

        //创建Panel View
        public View onCreatePanelView(int featureId);

        //创建menu
        public boolean onCreatePanelMenu(int featureId, Menu menu);

        //画板准备好时回调
        public boolean onPreparePanel(int featureId, View view, Menu menu);

        //menu打开时回调
        public boolean onMenuOpened(int featureId, Menu menu);

        //menu item被选择时回调
        public boolean onMenuItemSelected(int featureId, MenuItem item);

        //Window Attributes发生变化时回调
        public void onWindowAttributesChanged(WindowManager.LayoutParams attrs);

        //Content View发生变化时回调
        public void onContentChanged();

        //窗口焦点发生变化时回调
        public void onWindowFocusChanged(boolean hasFocus);

        //Window被添加到WIndowManager时回调
        public void onAttachedToWindow();

        //Window被从WIndowManager中移除时回调
        public void onDetachedFromWindow();

         */
        //画板关闭时回调
        public void onPanelClosed(int featureId, Menu menu);

        //用户开始执行搜索操作时回调
        public boolean onSearchRequested();
    }

五 窗口实现

Window是一个抽象类，它的唯一实现类是PhoneWindow，PhoneWindow里包含了以下内容：

  • private DecorView mDecor：DecorView是Activity中的顶级View，它本质上是一个FrameLayout，一般说来它内部包含标题栏和内容栏（com.android.internal.R.id.content）。
  • ViewGroup mContentParent：窗口内容视图，它是mDecor本身或者是它的子View。
  • private ImageView mLeftIconView：左上角图标
  • private ImageView mRightIconView：右上角图标
  • private ProgressBar mCircularProgressBar：圆形loading条
  • private ProgressBar mHorizontalProgressBar：水平loading条
  • 其他的一些和转场动画相关的Transition与listener

看到这些，大家有没有觉得很熟悉，这就是我们日常开发中经常见到的东西，它在PhoneWindow里被创建。另外，我们在Activity里经常调用的方法，它的实际实现也是 在PhoneWindow里，我们分别来看一看。

setContentView()

这是一个我们非常熟悉的方法，只不过我们通常是在Activity里进行调用，但是它的实际实现是在PhoneWindow里。

public class PhoneWindow extends Window implements MenuBuilder.Callback {

    @Override
    public void setContentView(int layoutResID) {
        // Note: FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS may be set in the process of installing the window
        // decor, when theme attributes and the like are crystalized. Do not check the feature
        // before this happens.
        if (mContentParent == null) {
            //1. 如果没有DecorView则创建它，并将创建好的DecorView赋值给mContentParent
            installDecor();
        } else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            mContentParent.removeAllViews();
        }

        if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
            final Scene newScene = Scene.getSceneForLayout(mContentParent, layoutResID,
                    getContext());
            transitionTo(newScene);
        } else {
            //2. 将Activity传入的布局文件生成View并添加到mContentParent中
            mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
        }
        mContentParent.requestApplyInsets();
        final Callback cb = getCallback();
        if (cb != null && !isDestroyed()) {
            //3. 回调Window.Callback里的onContentChanged()方法，这个Callback也被Activity
            //所持有，因此它实际回调的是Activity里的onContentChanged()方法，通知Activity
            //视图已经发生改变。
            cb.onContentChanged();
        }
        mContentParentExplicitlySet = true;
    }    
}

这个方法主要做了两件事情：

  1. 如果没有DecorView则创建它，并将创建好的DecorView赋值给mContentParent
  2. 将Activity传入的布局文件生成View并添加到mContentParent中
  3. 回调Window.Callback里的onContentChanged()方法，这个Callback也被Activity所持有，因此它实际回调的是Activity里的onContentChanged()方法，通知Activity视图已经发生改变。

创建DecorView是通过installDecor()方法完成的，它的逻辑也非常简单，就是创建了一个ViewGroup然后返回给了mDecor和mContentParent。

public class PhoneWindow extends Window implements MenuBuilder.Callback {

 public static final int ID_ANDROID_CONTENT = com.android.internal.R.id.content;

  private void installDecor() {
         mForceDecorInstall = false;
         if (mDecor == null) {
             //生成DecorView
             mDecor = generateDecor(-1);
             mDecor.setDescendantFocusability(ViewGroup.FOCUS_AFTER_DESCENDANTS);
             mDecor.setIsRootNamespace(true);
             if (!mInvalidatePanelMenuPosted && mInvalidatePanelMenuFeatures != 0) {
                 mDecor.postOnAnimation(mInvalidatePanelMenuRunnable);
             }
         } else {
             mDecor.setWindow(this);
         }
         if (mContentParent == null) {
             mContentParent = generateLayout(mDecor);
             ...
             } else {
                ...
             }
            ...
         }
     }

 protected ViewGroup generateLayout(DecorView decor) {
        //读取并设置主题颜色、状态栏颜色等信息
        ...
        ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);
        //设置窗口参数等信息
        ...
        return contentParent;
    }    
}

通过以上这些流程，DecorView已经被创建并初始化完毕，Activity里的布局文件也被成功的添加到PhoneWindow的mContentParent（实际上就是DecorView，它是Activity的顶层View） 中，但是这个时候DecorView还没有真正的被WindowManager添加到Window中，它还无法接受用户的输入信息和焦点事件，这个时候就相当于走到了Activity的onCreate()流程，界面还 未展示给用户。

直到走到Activity的onResume()方法，它会调用Activity的makeVisiable()方法，DecorView才真正的被用户所看到。

public class Activity extends ContextThemeWrapper
        implements LayoutInflater.Factory2,
        Window.Callback, KeyEvent.Callback,
        OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks2,
        Window.OnWindowDismissedCallback, WindowControllerCallback {

    void makeVisible() {
        if (!mWindowAdded) {
            ViewManager wm = getWindowManager();
            wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes());
            mWindowAdded = true;
        }
        mDecor.setVisibility(View.VISIBLE);
    }
}

通常以上的分析，我们理解了setContentView的工作原理，另外还有addContentView、clearContentView，正如它们的名字那样，setContentView是替换View，addContentView是添加View。实现原理相同。

好了，以上便是本篇文章的全部内容，下一篇文章我们来分析WindowManager的内容，分析Window的添加、移除和更新的流程。

附录

文章末尾给大家提供一个WindowUtils工具类。

import android.animation.ValueAnimator;
import android.app.Activity;
import android.content.Context;
import android.content.res.Configuration;
import android.view.Surface;
import android.view.Window;
import android.view.WindowManager;

public final class WindowUtils {

    /**
     * Don't let anyone instantiate this class.
     */
    private WindowUtils() {
        throw new Error("Do not need instantiate!");
    }

    /**
     * 获取当前窗口的旋转角度
     *
     * @param activity activity
     * @return  int
     */
    public static int getDisplayRotation(Activity activity) {
        switch (activity.getWindowManager().getDefaultDisplay().getRotation()) {
            case Surface.ROTATION_0:
                return 0;
            case Surface.ROTATION_90:
                return 90;
            case Surface.ROTATION_180:
                return 180;
            case Surface.ROTATION_270:
                return 270;
            default:
                return 0;
        }
    }

    /**
     * 当前是否是横屏
     *
     * @param context  context
     * @return  boolean
     */
    public static final boolean isLandscape(Context context) {
        return context.getResources().getConfiguration().orientation == Configuration.ORIENTATION_LANDSCAPE;
    }

    /**
     * 当前是否是竖屏
     *
     * @param context  context
     * @return   boolean
     */
    public static final boolean isPortrait(Context context) {
        return context.getResources().getConfiguration().orientation == Configuration.ORIENTATION_PORTRAIT;
    }
    /**
     *  调整窗口的透明度  1.0f,0.5f 变暗
     * @param from  from>=0&&from<=1.0f
     * @param to  to>=0&&to<=1.0f
     * @param context  当前的activity
     */
    public static void dimBackground(final float from, final float to, Activity context) {
        final Window window = context.getWindow();
        ValueAnimator valueAnimator = ValueAnimator.ofFloat(from, to);
        valueAnimator.setDuration(500);
        valueAnimator.addUpdateListener(
                new ValueAnimator.AnimatorUpdateListener() {
                    @Override
                    public void onAnimationUpdate(ValueAnimator animation) {
                        WindowManager.LayoutParams params
                                = window.getAttributes();
                        params.alpha = (Float) animation.getAnimatedValue();
                        window.setAttributes(params);
                    }
                });
        valueAnimator.start();
    }
}
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