android界面框架-Window
从纯sdk及framwork的角度看，android中界面框架相关的类型有：Window,WindowManager,View等。下面就以这几个类为出发点来概览下安卓开发的“界面架构”。
Window
该类接触不多，和它密切相关的View类就比较熟悉了。
Window和View的关系
View是可视界面上的一个矩形区域，它显示内容并接收各种交互事件。所有View形成一个ViewTree这样的结构，对应任何一个界面通过sdk自带的hierarchyviewer工具就可以看到所有View对象形成的视图树的形象的结构图，相信都不会陌生。
一般的，开发工作主要是利用系统及自定义控件组合完成各种界面，所以理解View的使用和原理更重要些。再进一步，以ViewTree为整体，再看它和window，系统服务之间的关系可以从整体上把握android中界面框架。
Window类的描述如下：
Window:Abstractbaseclassforatop-levelwindowlookandbehaviorpolicy.Aninstanceofthisclassshouldbeusedasthetop-levelviewaddedtothewindowmanager.ItprovidesstandardUIpoliciessuchasabackground,titlearea,defaultkeyprocessing,etc.
Window表示“窗口”的概念，类似桌面OS中的窗口的概念，它是对用户界面的一个逻辑划分。可以参考下Windows编程中对Window类的描述是：“Thepointofinteractionbetweenauserandastandaloneapplicationisawindow.”。每个窗口对应一个独立的交互（可以是完整屏幕大小的）界面。
可以认为窗口是系统区分不同界面（不同app，或者同一app的不同Activity等）的一个单位。窗口之间可以包含（容器和子窗口），可以重叠（窗口具有z轴深度）。
窗口本身没有显示内容的能力，它包含一个顶级的View对象来持有一棵ViewTree。
一句话概况：窗口是一个独立的可交互界面，不同窗口叠加显示，窗口包含View来显示内容。
android中的UI就是View组成的ViewTree来表达的，rootview或者说顶部（toplevel）的View对象作为对整个ViewTree执行消息传递，测量，布局和绘制等遍历操作的全局入口，持有此rootview就相当于持有对应的组成界面内容的ViewTree。
有一点就是，Window是一个框架层的概念，整个android中的“各种界面”是不同类型的Window对象。但是在应用层，我们创建不同的界面就是提供不同的“内容”View对象，然后指定其Window类型，而界面的创建，更新和关闭是通过操纵Window所包含的要显示的顶级View，而不会直接去操控Window对象。
创建Window
在一个新窗口显示一个View最简单的过程如下：
privatevoidopenNewWindow(){
Buttonbutton=newButton(this);
button.setText("ButtonOnNewWindow");
WindowManager.LayoutParamsparams
=newWindowManager.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT,
ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT);
params.gravity=Gravity.LEFT|Gravity.TOP;
params.x=220;
params.y=320;
params.type=WindowManager.LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ALERT;
params.flags=WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCH_MODAL;
WindowManagerwindowManager=(WindowManager)getSystemService(WINDOW_SERVICE);
windowManager.addView(button,params);
}
创建Window是通过WindowManager实现的，addView(Viewview,WindowManager.LayoutParamsparams)方法接收要展示的rootview和窗口布局相关的参数。
执行上面的代码会创建一个新的窗口，并在屏幕坐标(220,320)的位置放置了一个Button。应用层要做的就是准备好Button对象，然后设置好相关布局参数，而Window对象的创建本身最终是通过系统服务完成的。类似Activity那样，Window对象的创建不是new出来的。
窗口的创建，更新和关闭操作都是WindowManager的工作。实际开发中很少和Window直接打交到。比如Activity对应一个窗口，但是对它的界面的各种操作好像都和Window无关，因为Window的确够“底层”了。
窗口类型
前面说过，安卓中的界面划分为一个个窗口，系统运行中各个不同的窗口可以叠加显示。和叠加相关的属性就是Z-ordered，它是正整数。通过Z-ordered值，系统来决定这些Window的覆盖顺序。但实际上并不是通过指定Z-ordered值来直接控制窗口的层叠，而是，系统提供了一组常量，被表示为窗口类型，不同窗口类型的常量对应一个Z-ordered的值范围，然后其它地方通过为Window指定type来间接控制其Z-ordered。Window类有一个setType的方法正是做这件事情的。不过在创建Window时就需要为其指定type，而我们不直接接触Window对象，WindowWindowManager.LayoutParam有一个type的变量，在通过WindowWindowManager.addView方法创建窗口时，窗口布局参数中指定需要的type——窗口类型——这是必须的，而且Windowtypecannotbechangedafterthewindowisadded。
窗口类型有：
系统窗口：如状态栏，Toast那样的，常量如TYPE_SYSTEM_xx的。
应用窗口：就是Activtiy。
子窗口：Dialog这样的，需要依附（attach）到其它窗口（作为子窗口的container，如Activity）。
WindowManager.LayoutParams有个flags的属性，用来控制窗口的可见性，透明，是否可以获得焦点等显示和交互的有关状态。
Window相关属性和方法
接下来直面Window类。它是一个抽象类，目前只有PhoneWindow是其实现类。可以通过下面截取的类型定义的代码片段对Window有个感官认识：
publicabstractclassWindow{
//一系列的FEATURE_xx常量，还记得在Activity中requestWindowFeature方法吗？
publicstaticfinalintFEATURE_xxx
/
APIfromaWindowbacktoitscaller.
Thisallowstheclienttointerceptkey
dispatching,panelsandmenus,etc.
/
privateCallbackmCallback;
//Theinterfacethatappsusetotalktothewindowmanager.
privateWindowManagermWindowManager;
privateWindowmContainer;
privateWindowmActiveChild;
//Thecurrentwindowattributes.
privatefinalWindowManager.LayoutParamsmWindowAttributes=
newWindowManager.LayoutParams();
/
TheIDthatthemainlayoutintheXMLlayoutfileshouldhave.
/
publicstaticfinalintID_ANDROID_CONTENT=com.android.internal.R.id.content;
/
APIfromaWindowbacktoitscaller.Thisallowstheclientto
interceptkeydispatching,panelsandmenus,etc.
/
publicinterfaceCallback{
publicbooleandispatchTouchEvent(MotionEventevent);
publicvoidonAttachedToWindow();
//...
}
publicabstractLayoutInflatergetLayoutInflater();
publicabstractvoidsetContentView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams);
/
Retrievethetop-levelwindowdecorview(containingthestandard
windowframe/decorationsandtheclient''scontentinsideofthat),which
canbeaddedasawindowtothewindowmanager.
Notethatcallingthisfunctionforthefirsttime"locksin"
variouswindowcharacteristicsasdescribedin
{@link#setContentView(View,android.view.ViewGroup.LayoutParams)}.
@returnReturnsthetop-levelwindowdecorview.
/
publicabstractViewgetDecorView();
publicabstractvoidsetTitle(CharSequencetitle);
publicvoidsetIcon(@DrawableResintresId){}
}
有三个值得关注的：
Window.Callback
该接口使得依靠（可以确定的是所有界面都是通过Window展示的）Window来显示内容的其它对象——主要就是Activity——接收Window发送的交互等事件和消息回调。例如Activity.onAttachedToWindow()这样的回调。
getDecorView
DecorView就是和Window关联的用来显示内容的ViewTree的root。所有地方都使用Window来显示内容，不同的Window使用者会需要不同的DecorView，比如Activity就需要DecorView本身具备ActionBar这类的“界面装饰部分”。而Dialog明显没有。
setContentView
Window显示的自定义内容。Activity中的setContentView正是调用关联的Window对象的此方法。将界面内容附加到DecorView作为其子树。
PhoneWindow
PhoneWindow作为目前Window的唯一子类，它的大致定义如下：
publicclassPhoneWindowextendsWindow{
//Thisisthetop-levelviewofthewindow,containingthewindowdecor.
privateDecorViewmDecor;
//Thisistheviewinwhichthewindowcontentsareplaced.Itiseither
//mDecoritself,orachildofmDecorwherethecontentsgo.
privateViewGroupmContentParent;
privateTextViewmTitleView;
privateImageViewmLeftIconView;
privateActionBarViewmActionBar;
@Override
publicvoidinjectInputEvent(InputEventevent){
getViewRootImpl().dispatchInputEvent(event);
}
privateViewRootImplgetViewRootImpl(){
if(mDecor!=null){
ViewRootImplviewRootImpl=mDecor.getViewRootImpl();
if(viewRootImpl!=null){
returnviewRootImpl;
}
}
thrownewIllegalStateException("viewnotadded");
}
privatefinalclassDecorViewextendsFrameLayout{
//...
}
}
DecorView
PhoneWindow的内部类DecorView作为Window关联的ViewTree的rootview。它用来放置ActionBarView，Title和Icon等一些在Activity中经常访问得到的界面元素。而应用自身提供的contentView是作为DecorView的childView存在的。
ViewRootImpl
从View组成ViewTree的角度看，任意的ViewGroup子类都可以做为root，但Window操作ViewTree时需要对rootview做特殊对待，ViewRootImpl正是用来表达rootview，是Window和ViewTree之间的交互接口：
/
Thetopofaviewhierarchy,implementingtheneededprotocolbetweenView
andtheWindowManager.Thisisforthemostpartaninternalimplementation
detailof{@linkWindowManagerGlobal}.
{@hide}
/
@SuppressWarnings({"EmptyCatchBlock","PointlessBooleanExpression"})
publicfinalclassViewRootImplimplementsViewParent{
//...
}
在View中方法ViewRootImplgetViewRootImpl()可以获得一个View关联的ViewRootImpl对象。在ViewTree关联到Window后，每个View会获得一个AttachInfo对象，里面保存了rootView和ViewRootImpl这样的对象来访问根视图。
至于ViewRootImpl到底有哪些作用，后面分析WindowManager的操作时会接触到。目前为止，Window和View的大致概念和它们之间的关系交代完毕。下面需要从WindowManager来继续探索界面框架的工作原理。
WindowManager
概念windowmanager表示用来管理操作Window的角色。稍后会知道真实的动作完全是通过IPC调用系统服务WindowManagerService完成的，我们（调用api的客户端代码）接触到的是一个代理对象。而WindowManager正是IPC的接口描述。
接口WindowManager继承了ViewManager，它的定义是：
/InterfacetoletyouaddandremovechildviewstoanActivity.Togetaninstance
ofthisclass,call{@linkandroid.content.Context#getSystemService(java.lang.String)Context.getSystemService()}.
/
publicinterfaceViewManager{
//AssignthepassedLayoutParamstothepassedViewandaddtheviewtothewindow.
publicvoidaddView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams);
publicvoidupdateViewLayout(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams);
publicvoidremoveView(Viewview);
}
上面的三个方法是面向Window的，分别用来添加，更新、和移除View。
Window是界面框架的基本单位，每个可视的独立交互的界面是一个Window，而界面可视元素是View组成的，View必须依附到Window来被最终绘制和显示。SDK提供的界面又分为不同的Window类型，Dialog，StatusBar，Toast，Activity等，它们都是拥有View并依靠Window来显示内容的“界面类”。
ViewManager的这三个方法几乎就是WindowManager的所有职责，也是我们可以“间接”和Window打交道的方式。addView时会创建新的Window并将传递的View作为其呈现的内容。removeView时也就销毁了Window。
接口WindowManager继承ViewManager：
publicinterfaceWindowManagerextendsViewManager{
publicstaticclassLayoutParamsextendsViewGroup.LayoutParams
implementsParcelable{
//View的left,top
publicintx,y;
/
Thegeneraltypeofwindow.Therearethreemainclassesof
windowtypes:Applicationwindows、Systemwindows、Sub-windows。
/
publicinttype;
//Variousbehavioraloptions/flags.
publicintflags;
//...
}
}
WindowManager.LayoutParams就是和Window中View相关的布局参数。
WindowManagerService
就像Activity的创建一样，Window的创建不是像View那样new出来的。而是通过IPC调用系统服务WindowManagerService完成的。如果接触过RemoteViews的话很容易明白类似的设计。
WindowManager的实现类是WindowManagerImpl：
/
Provideslow-levelcommunicationwiththesystemwindowmanagerfor
operationsthatareboundtoaparticularcontext,displayorparentwindow.
Instancesofthisobjectaresensitivetothecompatibilityinfoassociated
withtherunningapplication.
Thisobjectimplementsthe{@linkViewManager}interface,
allowingyoutoaddanyViewsubclassasatop-levelwindowonthescreen.
Additionalwindowmanagerspecificlayoutparametersaredefinedfor
controloverhowwindowsaredisplayed.Italsoimplementsthe{@linkWindowManager}
interface,allowingyoutocontrolthedisplaysattachedtothedevice.
ApplicationswillnotnormallyuseWindowManagerdirectly,insteadrelying
onthehigher-levelfacilitiesin{@linkandroid.app.Activity}and
{@linkandroid.app.Dialog}.
Evenforlow-levelwindowmanageraccess,itisalmostnevercorrecttouse
thisclass.Forexample,{@linkandroid.app.Activity#getWindowManager}
providesawindowmanagerforaddingwindowsthatareassociatedwiththat
activity--thewindowmanagerwillnotnormallyallowyoutoaddarbitrary
windowsthatarenotassociatedwithanactivity.
@seeWindowManager
@seeWindowManagerGlobal
@hide
/
publicfinalclassWindowManagerImplimplementsWindowManager{
privatefinalWindowManagerGlobalmGlobal=WindowManagerGlobal.getInstance();
@Override
publicvoidaddView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams){
mGlobal.addView(view,params,mDisplay,mParentWindow);
}
@Override
publicvoidremoveView(Viewview){
mGlobal.removeView(view,false);
}
//...
}
可以看到，WindowManagerImpl将实际操作委托给WindowManagerGlobalmGlobal完成。WindowManagerGlobal是单例的。
publicfinalclassWindowManagerGlobal{
privatefinalArrayListmViews=newArrayList();
privatefinalArrayListmRoots=newArrayList();
privatefinalArrayListmParams=
newArrayList();
publicvoidaddView(Viewview,ViewGroup.LayoutParamsparams,
Displaydisplay,WindowparentWindow){
if(view==null){
thrownewIllegalArgumentException("viewmustnotbenull");
}
if(display==null){
thrownewIllegalArgumentException("displaymustnotbenull");
}
if(!(paramsinstanceofWindowManager.LayoutParams)){
thrownewIllegalArgumentException("ParamsmustbeWindowManager.LayoutParams");
}
finalWindowManager.LayoutParamswparams=(WindowManager.LayoutParams)params;
if(parentWindow!=null){
parentWindow.adjustLayoutParamsForSubWindow(wparams);
}
ViewRootImplroot;
ViewpanelParentView=null;
synchronized(mLock){
//Startwatchingforsystempropertychanges.
if(mSystemPropertyUpdater==null){
mSystemPropertyUpdater=newRunnable(){
@Overridepublicvoidrun(){
synchronized(mLock){
for(inti=mRoots.size()-1;i>=0;--i){
mRoots.get(i).loadSystemProperties();
}
}
}
};
SystemProperties.addChangeCallback(mSystemPropertyUpdater);
}
intindex=findViewLocked(view,false);
if(index>=0){
if(mDyingViews.contains(view)){
//Don''twaitforMSG_DIEtomakeit''swaythroughroot''squeue.
mRoots.get(index).doDie();
}else{
thrownewIllegalStateException("View"+view
+"hasalreadybeenaddedtothewindowmanager.");
}
//ThepreviousremoveView()hadnotcompletedexecuting.Nowithas.
}
//Ifthisisapanelwindow,thenfindthewindowitisbeing
//attachedtoforfuturereference.
if(wparams.type>=WindowManager.LayoutParams.FIRST_SUB_WINDOW&&
wparams.type<=WindowManager.LayoutParams.LAST_SUB_WINDOW){
finalintcount=mViews.size();
for(inti=0;i
if(mRoots.get(i).mWindow.asBinder()==wparams.token){
panelParentView=mViews.get(i);
}
}
}
root=newViewRootImpl(view.getContext(),display);
view.setLayoutParams(wparams);
mViews.add(view);
mRoots.add(root);
mParams.add(wparams);
}
//dothislastbecauseitfiresoffmessagestostartdoingthings
try{
root.setView(view,wparams,panelParentView);
}catch(RuntimeExceptione){
//BadTokenExceptionorInvalidDisplayException,cleanup.
synchronized(mLock){
finalintindex=findViewLocked(view,false);
if(index>=0){
removeViewLocked(index,true);
}
}
throwe;
}
}
//...
}
mViews、mRoots、mParams几个参数保存了所有管理的Window的相关状态。WindowManager是管理所有Window的。
上面ViewRootImpl就是在addView时被创建的。
最后ViewRootImpl.setView方法。
//ViewRootImpl.java
publicvoidsetView(Viewview,WindowManager.LayoutParamsattrs,ViewpanelParentView){
//...
requestLayout();
//...
res=mWindowSession.addToDisplay(mWindow,mSeq,mWindowAttributes,
getHostVisibility(),mDisplay.getDisplayId(),
mAttachInfo.mContentInsets,mInputChannel);
//...
}
@Override
publicvoidrequestLayout(){
checkThread();
mLayoutRequested=true;
scheduleTraversals();
}
方法scheduleTraversals()是对ViewTree的遍历入口。最终的WindowSession.addToDisplay完成IPC调用来创建Window用来显示界面。
此间涉及到IWindowSession，IWindow.Stub等都是典型的aidl相关的技术了。
分析到这里，理解了Window、WindowManager和View之间的工作关系后就在全局上把握了界面框架。
简单地说，所有需要“界面”的地方，都需要通过一个Window。而具体过程，就是使用WindowManager来构造，提供需要显示地View，并设置好布局参数。
Dialog、PopupWindow，Activity这些经常用来搭建界面的类型，都是封装了Window。
比如，Activity的以下相关方法，都是和Window密切相关的：
voidonAttachedToWindow();
voidsetContentView(intlayoutResID);
WindowgetWindow();
WindowManagergetWindowManager();
voidonDetacwww.baiyuewang.nethedFromWindow();
无论如何，了解了Window、WindowManager等概念，对这些high-level的UI类型的工作原理就更加深入了。
总结
Window是独立交互的界面单位。android中所有界面都是不同类型的Window。
View组成ViewTree来表达显示内容。
ViewTree的每个View都指向rootView和ViewRootImpl。
ViewTree依附Window，Window持有ViewTree及ViewRootImpl。Window传递事件给ViewTree，对ViewTree
执行遍历操作，完成测量、布局、绘制显示。
WindowManager负责调用系统服务完成Window的管理操作。
Window是系统服务管理的界面对象，它是系统分发界面交互事件、完成界面显示相关操作的接口。
Window和View是界面框架的不同分级，系统级和UI元素，使得界面框架的设计更为清晰。
Window是界面框架较底层的实现，更高级别上，都是使用Activity、Dialog等这些封装了基于Window的高级UI类型来完成界面构建的。
好像很简单的几个概念吧，拖拖拉拉说了一大堆~~
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