WindowManagerService（WMS）
1. WMS的功能概述
从计算机的IO系统角度分析，WMS至少要完成两个功能：
- 全局的窗口管理（output）窗口管理属于输出的部分，应用程序的显示请求在SurfaceFlinger和WMS的协助下有序地输出给物理屏幕或者其他显示设备。
- 全局的事件管理派发（input）事件派发属于WMS的输入功能。这同时也是WMS区别于SurfaceFlinger的一个重要因素，因为后者只做有关于显示的事情，而WMS则还要兼顾到对输入事件的派发。WMS的事件源包括但不限于：键盘、屏幕触控与点按事件等等。
WMS由SystemServer负责启动，就意味着WMS的启动时机相对较晚，那么在WMS还没有运行之前，终端显示屏应该是一团黑的。实际上，因为在WMS启动前系统只需要显示开机画面，它们都有特殊的方式来向屏幕输出图像。比如BootAnimation直接通过 OpenGL ES 与 SurfaceFlinger 的配合来完成的。这从侧面说明要想在Android中显示UI，不一定要通过WMS。而且WMS直到系统关机才能退出，发生异常必须要自动重启。
2. 主要职责
- 窗口管理
- 负责创建、销毁和管理应用程序的窗口。每个应用程序窗口都由
WMS进行统一管理，包括窗口的大小、位置、层级等属性。 - 确定窗口的显示顺序和层级关系，以确保正常的窗口叠加和显示效果。
- 输入事件和分发
- 接收来自输入设备（触摸屏、键盘）等输入事件，并将这些事件分发给相应的窗口进行处理。
- 根据窗口的焦点状态和层级关系，确定哪个窗口应该接收特定的输入事件。
- 动画管理
- 负责处理窗口的动画效果，如窗口的打开、关闭、切换等动画。
- 协调不同窗口之间的动画，以提供流畅的用户体验。
- 屏幕布局和调整
- 根据设备的屏幕尺寸和分辨率，调整窗口的大小和布局，以适应不同的显示环境。
- 处理屏幕旋转、分屏等情况，确保窗口能正确调整和显示。
1. WMS的启动与初始化
WMS的启动过程发生在Android系统的启动阶段，由 SystemServer 进程负责启动。SystemServer进程负责启动所有核心的系统服务。WMS是在SystemServer的 startOtherServices() 方法中启动的。WindowManagerService没有继承与SystemService，而是直接继承了IWindowManager.Stub接口。WMS通过 WindowManagerService.main 方法创建，这个方法会实例化 WindowManagerService 对象注册到 ServiceManager 中，并调用其构造函数实现初始化，这样其他服务就能通过 ServiceManager 获取 WMS 的引用。
java
// frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void startOtherServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t) {
// 2.1 创建WMS
wm = WindowManagerService.main(context, inputManager, !mFirstBoot, mOnlyCore,
new PhoneWindowManager(), mActivityManagerService.mActivityTaskManager);
// 2.2 进行初始化
wm.onInitReady();
// 2.3 设置InputCallback接口
inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputManagerCallback());
// 2.4 进行Display配置更新
wm.displayReady();
// 2.5 系统启动完成
wm.systemReady();
// 2.6 计算Configuration
final Configuration config = wm.computeNewConfiguration(DEFAULT_DISPLAY);
DisplayMetrics metrics = new DisplayMetrics();
context.getDisplay().getMetrics(metrics);
context.getResources().updateConfiguration(config, metrics);
}1.1 WMS#main()创建WMS对象
在执行main()方法后，最终会在android.display线程去创建WMS的实例：
java
// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
public static WindowManagerService main(final Context context, final InputManagerService im,
final boolean showBootMsgs, final boolean onlyCore, WindowManagerPolicy policy,
ActivityTaskManagerService atm) {
return main(context, im, showBootMsgs, onlyCore, policy, atm,
SurfaceControl.Transaction::new, Surface::new, SurfaceControl.Builder::new);
}
/**
* Creates and returns an instance of the WindowManagerService. This call allows the caller
* to override factories that can be used to stub native calls during test.
*/
@VisibleForTesting
public static WindowManagerService main(final Context context, final InputManagerService im,
final boolean showBootMsgs, final boolean onlyCore, WindowManagerPolicy policy,
ActivityTaskManagerService atm, Supplier<SurfaceControl.Transaction> transactionFactory,
Supplier<Surface> surfaceFactory,
Function<SurfaceSession, SurfaceControl.Builder> surfaceControlFactory) {
// DisplayThread就是android.display线程
// runWithScissors的执行会导致system_server线程等待android.display执行完再进行下一步操作。
DisplayThread.getHandler().runWithScissors(() ->
sInstance = new WindowManagerService(context, im, showBootMsgs, onlyCore, policy,
atm, transactionFactory, surfaceFactory, surfaceControlFactory), 0);
return sInstance;
}
------------------------
private WindowManagerService(Context context, InputManagerService inputManager,
boolean showBootMsgs, boolean onlyCore, WindowManagerPolicy policy,
ActivityTaskManagerService atm, Supplier<SurfaceControl.Transaction> transactionFactory,
Supplier<Surface> surfaceFactory,
Function<SurfaceSession, SurfaceControl.Builder> surfaceControlFactory) {
......
// Tranaction对象
mTransaction = mTransactionFactory.get();
// 创建WindowAnimator对象
mAnimator = new WindowAnimator(this);
// 创建RootWindowContainer对象
mRoot = new RootWindowContainer(this);
// 创建WindowSurfacePlacer对象
mWindowPlacerLocked = new WindowSurfacePlacer(this);
// 创建TaskSnapshotController对象
mTaskSnapshotController = new TaskSnapshotController(this);
// 创建DisplayWindowListenerController对象
mDisplayNotificationController = new DisplayWindowListenerController(this);
......
// 创建SurfaceAnimationRunner对象
mSurfaceAnimationRunner = new SurfaceAnimationRunner(mTransactionFactory,
mPowerManagerInternal);
// 创建TaskPositioningController
mTaskPositioningController = new TaskPositioningController(
this, mInputManager, mActivityTaskManager, mH.getLooper());
// 创建DragDropController对象
mDragDropController = new DragDropController(this, mH.getLooper());
// 创建EmbeddedWindowController
mEmbeddedWindowController = new EmbeddedWindowController(mAtmService);
// 创建 DisplayAreaPolicy.Provider对象
mDisplayAreaPolicyProvider = DisplayAreaPolicy.Provider.fromResources(
mContext.getResources());
.....
}构造方法中，创建了WMS所用到的多个对象。
1.2 WMS#onInitReady()对Policy进行初始化
执行onInitReady()方法进行初始化：
java
// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/policy/PhoneWindowManager.java
public void onInitReady() {
initPolicy();//初始化policy
// Add ourself to the Watchdog monitors.
Watchdog.getInstance().addMonitor(this);
createWatermark();
showEmulatorDisplayOverlayIfNeeded();
}
-------------------------------------
private void initPolicy() {
UiThread.getHandler().runWithScissors(new Runnable() {
@Override
public void run() {
WindowManagerPolicyThread.set(Thread.currentThread(), Looper.myLooper());
mPolicy.init(mContext, WindowManagerService.this, WindowManagerService.this);
} // android.ui线程
}, 0);
}在 android.ui 线程中调用 WindowManagerPolicy#init() 方法进行初始化，其中 WindowManagerPolicy 就是 SystemServer.java 中WindowManagerService.main() 方法传进来的 PhoneWindowManager。
java
// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/policy/PhoneWindowManager.java
public void init(Context context, IWindowManager windowManager,
WindowManagerFuncs windowManagerFuncs) {
mContext = context;
mWindowManager = windowManager;
mWindowManagerFuncs = windowManagerFuncs;
......
}这个方法中做了大量的初始化操作。PhoneWindowManager继承于WindowManagerPolicy，是WMS中管理窗口过程中的一个策略类，窗口的显示、事件的派发等都受到PhoneWindowManager中的策略影响。mWindowManager和mWindowManagerFuncs都是WMS对象本身。
这里的 initPolicy() 方法最终执行在android.ui线程中，并且也是使用 runWithScissors，所以中和前面的两个线程，有如下的线程执行关系：
initPolicy方法和WMS的main方法的实现类似，它的具体实现在PhoneWindowManager（PWM）中。PWM的init方法运行在”android.ui”线程中，它的优先级要高于initPolicy方法所在的”android.display”线程，因此”android.display”线程要等PWM的init方法执行完毕后，处于等待状态的”android.display”线程才会被唤醒从而继续执行下面的代码：WMS.displayRead()。
1.3 IMS#setWindowManagerCallbacks()设置InputCallback回调
这个方法用来向IMS中设置InputManagerCallback回调：
java
// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java
public void setWindowManagerCallbacks(WindowManagerCallbacks callbacks) {
mWindowManagerCallbacks = callbacks;
}InputManagerCallback 对象在WMS加载时完成创建：
java
// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
// 创建InputManagerCallback对象
final InputManagerCallback mInputManagerCallback = new InputManagerCallback(this);
------------------------------
public InputManagerCallback getInputManagerCallback() {
return mInputManagerCallback;
}InputManagerCallback接口用于接受IMS中的回调，如input事件派发过程中发生的ANR等，就是通过该接口向WMS中传递。
1.4 WMS#displayReady()更新DisplayContent配置
这个方法用来进行Display相关配置的第一次更新：
java
// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
public void displayReady() {
synchronized (mGlobalLock) {
if (mMaxUiWidth > 0) {
mRoot.forAllDisplays(displayContent -> displayContent.setMaxUiWidth(mMaxUiWidth));
}
applyForcedPropertiesForDefaultDisplay();
// 告知WindowAnimator初始化完成
mAnimator.ready();
// 表示Display准备完成
mDisplayReady = true;
// Reconfigure all displays to make sure that forced properties and
// DisplayWindowSettings are applied.
// 更新Configuration
mRoot.forAllDisplays(DisplayContent::reconfigureDisplayLocked);
mIsTouchDevice = mContext.getPackageManager().hasSystemFeature(
PackageManager.FEATURE_TOUCHSCREEN);
}
try {
// 更新Configuration
mActivityTaskManager.updateConfiguration(null);
} catch (RemoteException e) {
}
}这里通过 DisplayContent#reconfigureDisplayLocked() 更新 DisplayContent 相关配置。
1.5 WMS#systemReady()方法
这个方法的执行，表示system_server启动完成，WMS中会分别执行其他组件的systemReady()方法：
java
// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/policy/PhoneWindowManager.java
public void systemReady() {
// 系统
mSystemReady = true;
// PhoneWindowManager
mPolicy.systemReady();
// 执行DisplayPolicy#systemReady
mRoot.forAllDisplayPolicies(DisplayPolicy::systemReady);
mTaskSnapshotController.systemReady();
mHasWideColorGamutSupport = queryWideColorGamutSupport();
mHasHdrSupport = queryHdrSupport();
UiThread.getHandler().post(mSettingsObserver::loadSettings);
IVrManager vrManager = IVrManager.Stub.asInterface(
ServiceManager.getService(Context.VR_SERVICE));
if (vrManager != null) {
try {
final boolean vrModeEnabled = vrManager.getVrModeState();
synchronized (mGlobalLock) {
vrManager.registerListener(mVrStateCallbacks);
if (vrModeEnabled) {
mVrModeEnabled = vrModeEnabled;
mVrStateCallbacks.onVrStateChanged(vrModeEnabled);
}
}
} catch (RemoteException e) {
// Ignore, we cannot do anything if we failed to register VR mode listener
}
}
}1.6 WMS#computeNewConfiguration()
这个方法是启动过程中执行的最后一个方法，用来更新全局配置状态：
java
// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
public Configuration computeNewConfiguration(int displayId) {
synchronized (mGlobalLock) {
return computeNewConfigurationLocked(displayId);
}
}
private Configuration computeNewConfigurationLocked(int displayId) {
if (!mDisplayReady) {
return null;
}
final Configuration config = new Configuration();
final DisplayContent displayContent = mRoot.getDisplayContent(displayId);
displayContent.computeScreenConfiguration(config);
return config;
}在该方法中，会根据逻辑屏id，获得对应的DisplayContent对象来进行配置的更新，并在更新完成后，设置给对应Context的Resource对象。
2. 初始化DisplayManagerService
WMS在启动时会初始化 DisplayManagerService ，其负责管理设备的显示资源，包括多个屏幕、显示模式等。