WindowManager体系：全面解析Android窗口管理机制（上）

Android WindowManager 体系：窗口管理的核心

概述

Android 系统庞大而复杂，涉及多种模块和组件。其中，WindowManager 体系是 Android 窗口管理的关键机制，负责管理和控制所有应用程序窗口的显示和交互。了解 WindowManager 体系对于深入理解 Android 系统至关重要。

组件

WindowManager 体系主要由以下三个组件组成：

• WindowManagerService (WMS) ：系统级服务，负责管理所有应用程序窗口的生命周期和属性。
• SurfaceFlinger ：负责渲染和合成窗口并将其显示到屏幕上。
• ViewRootImpl ：每个应用程序窗口的根视图，负责管理窗口的绘制和事件处理。

WindowManagerService

WMS 是 WindowManager 体系的核心组件，负责协调整个窗口管理过程。它的主要职责包括：

• 管理应用程序窗口的生命周期，包括创建、显示、隐藏和销毁窗口。
• 设置和管理窗口属性，例如位置、大小、透明度和动画效果。
• 控制应用程序窗口的焦点，确定哪个窗口可以接收用户输入。
• 接收和分发来自用户的事件，例如触摸事件和键盘事件，到相应的窗口。

SurfaceFlinger

SurfaceFlinger 是 WindowManager 体系中负责渲染和合成窗口的组件。它的主要职责包括：

• 将应用程序窗口绘制到称为 Surface 的缓冲区中。
• 将多个 Surface 组合成一个最终的帧，并将其显示到屏幕上。
• 利用硬件加速技术优化窗口渲染性能。

ViewRootImpl

ViewRootImpl 是每个应用程序窗口的根视图，负责管理窗口的绘制和事件处理。它的主要职责包括：

• 将窗口的内容绘制到 Canvas 上。
• 接收和处理来自用户和系统的事件，例如触摸事件和键盘事件。
• 测量和布局窗口的内容。

工作原理

WindowManager 体系的工作原理可以总结为以下步骤：

1. 应用程序请求创建一个窗口。
2. WMS 接收请求并创建窗口。
3. WMS 将窗口属性传递给 SurfaceFlinger。
4. SurfaceFlinger 渲染窗口并将其合成到最终帧中。
5. SurfaceFlinger 将最终帧显示到屏幕上。
6. 用户与窗口交互，产生事件。
7. WMS 接收事件并将其分发到相应的窗口。
8. ViewRootImpl 处理事件，例如更新窗口内容或触发回调。

意义

WindowManager 体系是 Android 窗口管理的核心机制，提供了一个高效且灵活的系统来管理应用程序窗口。它负责窗口的创建、显示、交互和销毁，确保应用程序与用户流畅无缝地交互。

常见问题解答

1. WMS 和 ViewRootImpl 有什么区别？

   WMS 是一个系统级服务，负责管理所有应用程序窗口的全局属性和生命周期。ViewRootImpl 是每个应用程序窗口的根视图，负责绘制和处理与特定窗口相关的事件。

2. SurfaceFlinger 如何优化渲染性能？

   SurfaceFlinger 利用硬件加速技术，通过直接与图形处理单元 (GPU) 交互来优化窗口渲染性能。

3. WindowManager 体系如何处理焦点？

   WMS 控制应用程序窗口的焦点，确定哪个窗口可以接收用户输入。当用户点击或与窗口交互时，焦点会转移到该窗口。

4. SurfaceFlinger 和 OpenGL ES 之间有什么关系？

   SurfaceFlinger 使用 OpenGL ES 来渲染和合成窗口。OpenGL ES 是一个图形 API，它允许 SurfaceFlinger 以高效的方式访问和操作 GPU。

5. WindowManager 体系如何确保窗口之间的安全隔离？

   WindowManager 体系通过使用隔离机制确保窗口之间的安全隔离。每个应用程序窗口运行在自己的进程中，具有自己的内存空间。这有助于防止恶意应用程序访问或操纵其他应用程序的数据。