Android應用程序窗口(Activity)窗口對象(Window)創建指南

       在前文中，我們分析了Android應用程序窗口的運行上下文環境的創建過程。由此可知，每一個Activity組件都有一個關聯的ContextImpl對象，同時，它還關聯有一個Window對象，用來描述一個具體的應用程序窗口。由此又可知，Activity只不過是一個高度抽象的UI組件，它的具體UI實現其實是由其它的一系列對象來實現的。在本文中，我們就將詳細分析Android應用程序窗口對象的創建過程。

       從前面Android應用程序窗口（Activity）實現框架簡要介紹和學習計劃一文可以知道，在PHONE平台上，與Activity組件所關聯的窗口對象的實際類型為PhoneWindow，後者是從Window類繼承下來的。Activity、Window和PhonwWindow三個類的關系可以參考Android應用程序窗口（Activity）實現框架簡要介紹和學習計劃一文中的圖3和圖5。為了方便接下來描述類型為PhoneWindow的應用程序窗口的創建過程，我們將這兩個圖拿過來，如以下的圖1和圖2所示：

圖1 Activity和Window的類關系圖

圖2 Window和PhoneWindow的類關系圖

       上述兩個圖中所涉及到的類的描述可以參考Android應用程序窗口（Activity）實現框架簡要介紹和學習計劃一文，本文主要從Android應用程序窗口的創建過程來理解Activity、Window和PhonwWindow三個類的關系。

       從Android應用程序窗口（Activity）的運行上下文環境（Context）的創建過程分析一文又可以知道，與Activity組件所關聯的一個PhoneWindow對象是從Activity類的成員函數attach中創建的，如圖3所示：

圖3 Android應用程序窗口的創建過程

       這個過程可以分為9個步驟，接下來我們就詳細分析每一個步驟。

       Step 1. Activity.attach

復制代碼 代碼如下:
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());
......

}

......
}

        這個函數定義在文件frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java中。

        在前面Android應用程序窗口（Activity）的運行上下文環境（Context）的創建過程分析一文中，我們已經分析過這個函數的實現了，這裡我們只關注與應用程序窗口創建相關的代碼。

        函數首先調用PolicyManager類的靜態成員函數makeNewWindow來創建一個類型為PhoneWindow的應用程序窗口，並且保存在Activity類的成員變量mWindow中。有了這個類型為PhoneWindow的應用程序窗口，函數接下來還會調用它的成員函數setCallback、setSoftInputMode和setWindowManager來設置窗口回調接口、軟鍵盤輸入區域的顯示模式和本地窗口管理器。

        PhoneWindow類的成員函數setCallback、setSoftInputMode和setWindowManager都是從父類Window繼承下來的，因此，接下來我們就繼續分析PolicyManager類的靜態成員函數makeNewWindow，以及Window類的成員函數setCallback、setSoftInputMode和setWindowManager的實現。

        Step 2. PolicyManager.makeNewWindow

復制代碼 代碼如下:
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);
}

......
}

       這個函數定義在文件frameworks/base/core/java/com/android/internal/policy/PolicyManager.java中。

       PolicyManager是一個窗口管理策略類，它在第一次被使用的時候，就會創建一個Policy類實例，並且保存在靜態成員變量sPolicy中，以後PolicyManager類的窗口管理策略就是通過這個Policy類實例來實現的，例如，PolicyManager類的靜態成員函數makeNewWindow就是通過調用這個Policy類實例的成員函數makeNewWindow來創建一個具體的應用程序窗口的。

       接下來，我們就繼續分析Policy類的成員函數makeNewWindow的實現。

       Step 3. Policy.makeNewWindow

復制代碼 代碼如下:
public class Policy implements IPolicy {
......

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

......
}

        這個函數定義在文件frameworks/base/policy/src/com/android/internal/policy/impl/Policy.java中。

        Policy類的成員函數makeNewWindow的實現很簡單，它只是創建了一個PhoneWindow對象，然後返回給調用者。

        接下來，我們就繼續分析PhoneWindow類的構造函數的實現，以便可以了解一個類型為PhoneWindow的應用程序窗口的創建過程。

        Step 4. new PhoneWindow

復制代碼 代碼如下:
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);
}

......
}

       這個函數定義在文件frameworks/base/policy/src/com/android/internal/policy/impl/PhoneWindow.java中。

       PhoneWindow類的構造函數很簡單，它首先調用父類Window的構造函數來執行一些初始化操作，接著再調用LayoutInflater的靜態成員函數from創建一個LayoutInflater實例，並且保存在成員變量mLayoutInflater中。這樣，PhoneWindow類以後就可以通過成員變量mLayoutInflater來創建應用程序窗口的視圖，這個視圖使用類型為DecorView的成員變量mDecor來描述。PhoneWindow類還有另外一個類型為ViewGroup的成員變量mContentParent，用來描述一個視圖容器，這個容器存放的就是成員變量mDecor所描述的視圖的內容，不過這個容器也有可能指向的是mDecor本身。在後面的文章中，我們再詳細分析類型為PhoneWindow的應用程序窗口的視圖的創建過程。

      Window的構造函數定義在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中，它的實現很簡單，只是初始化了其成員變量mContext，如下所示：

復制代碼 代碼如下:
public abstract class Window {
......

private final Context mContext;
......

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

......
}

       從前面的調用過程可以知道，參數context描述的是正在啟動的Activity組件，將它保存在Window類的成員變量mContext之後，Window類就可以通過它來訪問與Activity組件相關的資源了。

       這一步執行完成之後，回到前面的Step 1中，即Activity類的成員函數attach中，接下來就會繼續調用前面所創建的PhoneWindow對象從父類Window繼承下來的成員函數setCallback來設置窗口回調接口，因此，接下來我們就繼續分析Window類的成員函數setCallback的實現。

       Step 5. Window.setCallback

復制代碼 代碼如下: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;
}

......
}
        這個函數定義在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

        正在啟動的Activity組件會將它所實現的一個Callback接口設置到與它所關聯的一個PhoneWindow對象的父類Window的成員變量mCallback中去，這樣當這個PhoneWindow對象接收到系統給它分發的IO輸入事件，例如，鍵盤和觸摸屏事件，轉發給與它所關聯的Activity組件處理，這一點可以參考前面Android應用程序鍵盤（Keyboard）消息處理機制分析一文。

        這一步執行完成之後，回到前面的Step 1中，即Activity類的成員函數attach中，接下來就會繼續調用前面所創建的PhoneWindow對象從父類Window繼承下來的成員函數setSoftInputMode來設置應用程序窗口的軟鍵盤輸入區域的顯示模式，因此，接下來我們就繼續分析Window類的成員函數setSoftInputMode的實現。

        Step 6. Window.setSoftInputMode

復制代碼 代碼如下:
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);
}
}

......
}

       這個函數定義在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

       參數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一共六個取值，用來描述窗口的軟鍵盤輸入區域的顯示模式，它們的含義如下所示：

      1. SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED：沒有指定軟鍵盤輸入區域的顯示狀態。

      2. SOFT_INPUT_STATE_UNCHANGED：不要改變軟鍵盤輸入區域的顯示狀態。

      3. SOFT_INPUT_STATE_HIDDEN：在合適的時候隱藏軟鍵盤輸入區域，例如，當用戶導航到當前窗口時。

      4. SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_HIDDEN：當窗口獲得焦點時，總是隱藏軟鍵盤輸入區域。

      5. SOFT_INPUT_STATE_VISIBLE：在合適的時候顯示軟鍵盤輸入區域，例如，當用戶導航到當前窗口時。

      6. SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_VISIBLE：當窗口獲得焦點時，總是顯示軟鍵盤輸入區域。

      當參數mode的值不等於SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED時，就表示當前窗口被指定軟鍵盤輸入區域的顯示模式，這時候Window類的成員函數setSoftInputMode就會將成員變量mHasSoftInputMode的值設置為true，並且將這個顯示模式保存在用來描述窗口布局屬性的一個WindowManager.LayoutParams對象的成員變量softInputMode中，否則的話，就會將成員變量mHasSoftInputMode的值設置為false。

      設置完成窗口的軟鍵盤輸入區域的顯示模式之後，如果Window類的成員變量mCallback指向了一個窗口回調接口，那麼Window類的成員函數setSoftInputMode還會調用它的成員函數onWindowAttributesChanged來通知與窗口所關聯的Activity組件，它的窗口布局屬性發生了變化。

       這一步執行完成之後，回到前面的Step 1中，即Activity類的成員函數attach中，接下來就會繼續調用前面所創建的PhoneWindow對象從父類Window繼承下來的成員函數setWindowManager來設置應用程序窗口的本地窗口管理器，因此，接下來我們就繼續分析Window類的成員函數setWindowManager的實現。

       Step 7. Window.setWindowManager

復制代碼 代碼如下:
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);
}

......
}

       這個函數定義在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

       參數appToken用來描述當前正在處理的窗口是與哪一個Activity組件關聯的，它是一個Binder代理對象，引用了在ActivityManagerService這一側所創建的一個類型為ActivityRecord的Binder本地對象。從前面Android應用程序的Activity啟動過程簡要介紹和學習計劃一系列文章可以知道，每一個啟動起來了的Activity組件在ActivityManagerService這一側，都有一個對應的ActivityRecord對象，用來描述該Activity組件的運行狀態。這個Binder代理對象會被保存在Window類的成員變量mAppToken中，這樣當前正在處理的窗口就可以知道與它所關聯的Activity組件是什麼。

       參數appName用來描述當前正在處理的窗口所關聯的Activity組件的名稱，這個名稱會被保存在Window類的成員變量mAppName中。

       參數wm用來描述一個窗口管理器。從前面的調用過程可以知道， 這裡傳進來的參數wm的值等於null，因此，函數首先會調用WindowManagerImpl類的靜態成員函數getDefault來獲得一個默認的窗口管理器。有了這個窗口管理器之後，函數接著再使用它來創建一個本地窗口管理器，即一個LocalWindowManager對象，用來維護當前正在處理的應用程序窗口。

       接下來，我們首先分析WindowManagerImpl類的靜態成員函數getDefault的實現，接著再分析本地窗口管理器的創建過程，即LocalWindowManager類的構造函數的實現。

       Step 8. WindowManagerImpl.getDefault

復制代碼 代碼如下:
public class WindowManagerImpl implements WindowManager {
......

public static WindowManagerImpl getDefault()
{
return mWindowManager;
}

......

private static WindowManagerImpl mWindowManager = new WindowManagerImpl();
}

       這個函數定義在文件frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerImpl.java中。

       WindowManagerImpl類的靜態成員函數getDefault的實現很簡單，它只是將靜態成員變量mWindowManager所指向的一個WindowManagerImpl對象返回給調用者，這個WindowManagerImpl對象實現了WindowManager接口，因此，它就可以用來管理應用程序窗口。

      這一步執行完成之後，回到前面的Step 7中，即Window類的成員函數setWindowManager中，接下來就會使用前面所獲得一個WindowManagerImpl對象來創建一個本地窗口管理器，即一個LocalWindowManager對象。

      Step 9. new LocalWindowManager

復制代碼 代碼如下:
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;
}

......
}

       這個函數定義在文件frameworks/base/core/java/android/view/Window.java中。

       LocalWindowManager類的構造函數首先將參數wm所描述的一個WindowManagerImpl對象保存它的成員變量mWindowManager中，這樣以後就將窗口管理工作交給它來處理。

       LocalWindowManager類的構造函數接著又通過成員變量mWindowManager所描述的一個WindowManagerImpl對象的成員函數getDefaultDisplay來獲得一個Display對象，用來描述系統屏幕屬性。

       由於前面所獲得的Display對象描述的是全局的屏幕屬性，而當前正在處理的窗口可能配置了一些可自定義的屏幕屬性，因此，LocalWindowManager類的構造函數需要進一步地調整前面所獲得的Display對象所描述的屏幕屬性，以便可以適合當前正在處理的窗口使用。LocalWindowManager類的構造函數首先通過外部類Window的成員變量mContext的成員函數getResources來獲得一個Resources對象，接著再調用這個Resources對象的成員函數getDefaultDisplay來調整前面所獲得的Display對象所描述的屏幕屬性。最終調整完成的Display對象就保存在LocalWindowManager類的成員變量mDefaultDisplay中。

       從前面的Step 4可以知道，類Window的成員變量mContext描述的是與當前窗口所關聯的一個Activity組件。Activity類的成員函數getResources是從父類ContextWrapper繼續下來的，它實現在文件frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java中，如下所示：

復制代碼 代碼如下:
public class ContextWrapper extends Context {
Context mBase;
......

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

......
}

       從前面Android應用程序窗口（Activity）的運行上下文環境（Context）的創建過程分析一文可以知道，ContextWrapper類的成員變量mBase指向的是一個ContextImpl對象，用來描述一個Activity組件的運行上下文環境。通過調用這個ContextImpl對象的成員函數getResources，就可以獲得與一個Resources對象，而通過這個Resources對象，就可以訪問一個Activity組件的資源信息，從而可以獲得它所配置的屏幕屬性。

       至此，我們就分析完成一個Activity組件所關聯的應用程序窗口對象的創建過程了。從分析的過程可以知道：

      1. 一個Activity組件所關聯的應用程序窗口對象的類型為PhoneWindow。

      2. 這個類型為PhoneWindow的應用程序窗口是通過一個類型為LocalWindowManager的本地窗口管理器來維護的。

      3. 這個類型為LocalWindowManager的本地窗口管理器又是通過一個類型為WindowManagerImpl的窗口管理器來維護應用程序窗口的。

      4. 這個類型為PhoneWindow的應用程序窗口內部有一個類型為DecorView的視圖對象，這個視圖對象才是真正用來描述一個Activity組件的UI的。

      在接下來的一篇文章中，我們將繼續分析應用程序窗口內部的視圖對象的創建過程，敬請關注！