作者：ScottStone
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通过上面的分析可以看出，View是Android中的视图呈现方式，但是View并不能单独的存在，需要依附在Window这个抽象的概念上，也就是说有界面的地方就有Window，线面我们就通过Activity、Dialog跟Toast来深入的了解下Window的创建过程到底是怎样的。
1. Activity中Window的创建过程
在介绍Activity中的Window的创建过程之前，我们先得了解下Activity的启动过程，后面会专门的写文章介绍Activity的启动过程，这里先简单介绍下，还是先上源码：
......
Activity activity = null;
try {
java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
activity = mInstrumentation.newActivity(
cl, component.getClassName(), r.intent);
StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());
r.intent.setExtrasClassLoader(cl);
r.intent.prepareToEnterProcess();
if (r.state != null) {
r.state.setClassLoader(cl);
}
} catch (Exception e) {
if (!mInstrumentation.onException(activity, e)) {
throw new RuntimeException(
"Unable to instantiate activity " + component
+ ": " + e.toString(), e);
}
}
......
Window window = null;
if (r.mPendingRemoveWindow != null && r.mPreserveWindow) {
window = r.mPendingRemoveWindow;
r.mPendingRemoveWindow = null;
r.mPendingRemoveWindowManager = null;
}
appContext.setOuterContext(activity);
activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
r.referrer, r.voiceInteractor, window, r.configCallback);
if (customIntent != null) {
activity.mIntent = customIntent;
}
......
Activity的启动过程很复杂，最终是有ActivityThread中的performLaunchActivity方法来完成的，看上图源码可以看出performLaunchActivity是通过类加载器获得Activity的实例的。然后调动Activity的attach方法为其关联运行过程中所依赖的一系列上下文环境变量。
在Activity的attach方法里，
- 系统会创建Activity所属的Window对象并为其设置回调接口，这里Window对象实际上是PhoneWindow。
- 给Activity初始化各种参数，如mUiThread等
- 给PhoneWindow设置WindowManager，实际上设置的是WindowManagerImpl：
下图给出一部分源码，有兴趣的同学还是直接看源码。
......
mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback);
mWindow.setWindowControllerCallback(this);
mWindow.setCallback(this);
mWindow.setOnWindowDismissedCallback(this);
mWindow.getLayoutInflater().setPrivateFactory(this);
if (info.softInputMode != WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_STATE_UNSPECIFIED) {
mWindow.setSoftInputMode(info.softInputMode);
}
if (info.uiOptions != 0) {
mWindow.setUiOptions(info.uiOptions);
}
mUiThread = Thread.currentThread();
mMainThread = aThread;
mInstrumentation = instr;
mToken = token;
mIdent = ident;
mApplication = application;
mIntent = intent;
mReferrer = referrer;
mComponent = intent.getComponent();
mActivityInfo = info;
mTitle = title;
mParent = parent;
mEmbeddedID = id;
mLastNonConfigurationInstances = lastNonConfigurationInstances;
if (voiceInteractor != null) {
if (lastNonConfigurationInstances != null) {
mVoiceInteractor = lastNonConfigurationInstances.voiceInteractor;
} else {
mVoiceInteractor = new VoiceInteractor(voiceInteractor, this, this,
Looper.myLooper());
}
}
mWindow.setWindowManager(
(WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
mToken, mComponent.flattenToString(),
(info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
if (mParent != null) {
mWindow.setContainer(mParent.getWindow());
}
mWindowManager = mWindow.getWindowManager();
mCurrentConfig = config;\
mWindow.setColorMode(info.colorMode);
......
由于Activity实现了Window的Callback接口，因此当Window接收到外界的状态改变时就会回调Activity的方法。Callback接口中的方法很多，但是有几个却是我们都非常熟悉的，比如onAttachedToWindow、onDetachedFromWindow、dispatchTouchEvent，等等。
public interface Callback {
public boolean dispatchKeyEvent(KeyEvent event);
public boolean dispatchKeyShortcutEvent(KeyEvent event);
public boolean dispatchTouchEvent(MotionEvent event);
public boolean dispatchTrackballEvent(MotionEvent event);
public boolean dispatchGenericMotionEvent(MotionEvent event);
......
到这里Window已经创建完成了，但是像之前文章说过的一样，只有Window其实只是一个空的架子，还需要View才能真正是出现视图。Activity的视图是怎么加到Window中的呢？这里就得说道一个我们很熟悉的方法setContentView。
......
/**
* Set the activity content from a layout resource. The resource will be
* inflated, adding all top-level views to the activity.
* @param layoutResID Resource ID to be inflated.
* @see #setContentView(android.view.View)
* @see #setContentView(android.view.View, android.view.ViewGroup.LayoutParams)
*/
public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
getWindow().setContentView(layoutResID);
initWindowDecorActionBar();
}
......
从Activity的setContentView方法我们可以清楚的看到，getWindow()返回的实际上是上面创建的PhoneWindow，也就是它会调用PhoneWindow的setContentView，在该方法中会创建DecorView并完成布局视图的填充。下面我们看下PhoneWindow的setContentView的源码。
@Override
public void setContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
// 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) {
installDecor();
} else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
mContentParent.removeAllViews();
}
if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
view.setLayoutParams(params);
final Scene newScene = new Scene(mContentParent, view);
transitionTo(newScene);
} else {
mContentParent.addView(view, params);
}
mContentParent.requestApplyInsets();
final Callback cb = getCallback();
if (cb != null && !isDestroyed()) {
cb.onContentChanged();
}
mContentParentExplicitlySet = true;
}
通过上面的源码我们能清楚的看到大概分为以几个步骤：
- 如果没有DecorView，则需要创建，否则移除其中的mContentParent中所有的View。
- 将View添加到DecorView的mContentParent中。
- 回调Activity的onContentChanged方法通知Activity视图已经发生改变。
经过上面几个步骤，DecorView就创建完并初始化成功了。Activity的布局文件也已经成功添加到了DecorView的mContentParent中，但是这个时候DecorView还没有被WindowManager正式添加到Window中。这里需要正确理解Window的概念，Window更多表示的是一种抽象的功能集合，虽然说早在Activity的attach方法中Window就已经被创建了，但是这个时候由于DecorView并没有被WindowManager识别，所以这个时候的Window无法提供具体功能，因为它还无法接收外界的输入信息。在ActivityThread的handleResumeActivity方法中，首先会调用Activity的onResume方法，接着会调用Activity的makeVisible()，正是在makeVisible方法中，DecorView真正地完成了添加和显示这两个过程，到这里Activity的视图才能被用户看到。
void makeVisible() {
if (!mWindowAdded) {
ViewManager wm = getWindowManager();
wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes());
mWindowAdded = true;
}
mDecor.setVisibility(View.VISIBLE);
}
2. Dialog中的Window的创建过程
Dialog的Window的创建过程跟Activity的很相似，大体有以下几个步骤。
-1. 创建Window
Dialog的Window的创建同样是PhoneWindow，这个剩下的跟Activity还是很类似的。具体看下下面的源码。
Dialog(@NonNull Context context, @StyleRes int themeResId, boolean createContextThemeWrapper) {
if (createContextThemeWrapper) {
if (themeResId == ResourceId.ID_NULL) {
final TypedValue outValue = new TypedValue();
context.getTheme().resolveAttribute(R.attr.dialogTheme, outValue, true);
themeResId = outValue.resourceId;
}
mContext = new ContextThemeWrapper(context, themeResId);
} else {
mContext = context;
}
mWindowManager = (WindowManager) context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
final Window w = new PhoneWindow(mContext);
mWindow = w;
w.setCallback(this);
w.setOnWindowDismissedCallback(this);
w.setOnWindowSwipeDismissedCallback(() -> {
if (mCancelable) {
cancel();
}
});
w.setWindowManager(mWindowManager, null, null);
w.setGravity(Gravity.CENTER);
mListenersHandler = new ListenersHandler(this);
}
-2. 初始化DecorView并将Dialog的界面添加到DecorView中
这个过程跟Activity也是类似的，也是通过Window去添加指定的布局。
/**
* Set the screen content from a layout resource. The resource will be
* inflated, adding all top-level views to the screen.
* @param layoutResID Resource ID to be inflated.
*/
public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
mWindow.setContentView(layoutResID);
}
-3. 将DecorView添加到Window中并显示
Dialog的show方法中，会通过WindowManager将DecorView添加到Window中，源码如下
......
mDecor = mWindow.getDecorView();
......
mWindowManager.addView(mDecor, l);
mShowing = true;
......
其实从上面的三个步骤能看出，Dialog的Window创建过程跟Activity的很类似，几乎没有多少区别。当Dialog关闭时，会通过WindowManager来移除DecorView。
普通的Dialog有个不同之处，就是必须要使用Activity的Context，如果使用Application的Context会报错。这个地方是因为普通的Dialog需要token，而token一般是Activity才会有，这个时候如果一定要用Application的Context，需要Dialog是系统的Window才行，这就需要一开始设置Window的type，一般选择TYPE_SYSTEM_OVERLAY指定Window的类型为系统Window。
3 Toast的Window创建过程
Toast和Dialog不同，它的工作过程就稍显复杂。首先Toast也是基于Window来实现的，但是由于Toast具有定时取消这一功能，所以系统采用了Handler。在Toast的内部有两类IPC过程，第一类是Toast访问NotificationManagerService，第二类是Notification-ManagerService回调Toast里的TN接口。关于IPC的一些知识，可以移步Android中的IPC方式。为了便于描述，下面将NotificationManagerService简称为NMS。
Toast属于系统Window，它内部的视图由两种方式指定，一种是系统默认的样式，另一种是通过setView方法来指定一个自定义View，不管如何，它们都对应Toast的一个View类型的内部成员mNextView。Toast提供了show和cancel分别用于显示和隐藏Toast，它们的内部是一个IPC过程，下面我们看下show方法跟cancel方法。
/**
* Show the view for the specified duration.
*/
public void show() {
if (mNextView == null) {
throw new RuntimeException("setView must have been called");
}
INotificationManager service = getService();
String pkg = mContext.getOpPackageName();
TN tn = mTN;
tn.mNextView = mNextView;
try {
service.enqueueToast(pkg, tn, mDuration);
} catch (RemoteException e) {
// Empty
}
}
/**
* Close the view if it's showing, or don't show it if it isn't showing yet.
* You do not normally have to call this. Normally view will disappear on its own
* after the appropriate duration.
*/
public void cancel() {
mTN.cancel();
}
从上面的代码可以看到，显示和隐藏Toast都需要通过NMS来实现，由于NMS运行在系统的进程中，所以只能通过远程调用的方式来显示和隐藏Toast。需要注意的是TN这个类，它是一个Binder类，在Toast和NMS进行IPC的过程中，当NMS处理Toast的显示或隐藏请求时会跨进程回调TN中的方法，这个时候由于TN运行在Binder线程池中，所以需要通过Handler将其切换到当前线程中。这里的当前线程是指发送Toast请求所在的线程。注意，由于这里使用了Handler，所以这意味着Toast无法在没有Looper的线程中弹出，这是因为Handler需要使用Looper才能完成切换线程的功能.
从上面源码show方法我们可以看到，Toast的显示调用了NMS的enqueueToast方法。enqueueToast方法有三个参数，分别是：pkg当前应用包名、tn远程回调和mDuration显示时长。
enqueueToast首先将Toast请求封装为ToastRecord对象并将其添加到一个名为mToastQueue的队列中。mToastQueue其实是一个ArrayList。对于非系统应用来说，mToastQueue中最多能同时存在50个ToastRecord，这样做是为了防止DOS（DenialofService）。如果不这么做，试想一下，如果我们通过大量的循环去连续弹出Toast，这将会导致其他应用没有机会弹出Toast，那么对于其他应用的Toast请求，系统的行为就是拒绝服务，这就是拒绝服务攻击的含义，这种手段常用于网络攻击中。
// Limit the number of toasts that any given package except the android
// package can enqueue. Prevents DOS attacks and deals with leaks.
if (!isSystemToast) {
int count = 0;
final int N = mToastQueue.size();
for (int i=0; i<N; i++) {
final ToastRecord r = mToastQueue.get(i);
if (r.pkg.equals(pkg)) {
count++;
if (count >= MAX_PACKAGE_NOTIFICATIONS) {
Slog.e(TAG, "Package has already posted " + count
+ " toasts. Not showing more. Package=" + pkg);
return;
}
}
}
}
// If it's at index 0, it's the current toast. It doesn't matter if it's
// new or just been updated. Call back and tell it to show itself.
// If the callback fails, this will remove it from the list, so don't
// assume that it's valid after this.
if (index == 0) {
showNextToastLocked();
}
正常情况下，一个应用不可能达到上限，当ToastRecord被添加到mToastQueue中后，NMS就会通过showNextToastLocked方法来显示当前的Toast。下面的代码很好理解，需要注意的是，Toast的显示是由ToastRecord的callback来完成的，这个callback实际上就是Toast中的TN对象的远程Binder，通过callback来访问TN中的方法是需要跨进程来完成的，最终被调用的TN中的方法会运行在发起Toast请求的应用的Binder线程池中。
@GuardedBy("mToastQueue")
void showNextToastLocked() {
ToastRecord record = mToastQueue.get(0);
while (record != null) {
if (DBG) Slog.d(TAG, "Show pkg=" + record.pkg + " callback=" + record.callback);
try {
record.callback.show(record.token);
scheduleTimeoutLocked(record);
return;
} catch (RemoteException e) {
Slog.w(TAG, "Object died trying to show notification " + record.callback
+ " in package " + record.pkg);
// remove it from the list and let the process die
int index = mToastQueue.indexOf(record);
if (index >= 0) {
mToastQueue.remove(index);
}
keepProcessAliveIfNeededLocked(record.pid);
if (mToastQueue.size() > 0) {
record = mToastQueue.get(0);
} else {
record = null;
}
}
}
}
从上面的源码可以看到，Toast显示之后，通过scheduleTimeoutLocked来发送一个延时消息，时长当然是根据一开始设置的时间。具体看下代码：
@GuardedBy("mToastQueue")
private void scheduleTimeoutLocked(ToastRecord r)
{
mHandler.removeCallbacksAndMessages(r);
Message m = Message.obtain(mHandler, MESSAGE_TIMEOUT, r);
long delay = r.duration == Toast.LENGTH_LONG ? LONG_DELAY : SHORT_DELAY;
mHandler.sendMessageDelayed(m, delay);
}
上面LONG_DELAY是3.5s，SHORT_DELAY是2s。延时过后，NMS会通过cancelToastLocked来隐藏Toast并从mToastQueue中移除，我们看下源码就能清楚的了解这个过程，下面是cancelToastLocked方法，可以看到移除Toast之后如果mToastQueue有Toast又调用了showNextToastLocked方法。
@GuardedBy("mToastQueue")
void cancelToastLocked(int index) {
ToastRecord record = mToastQueue.get(index);
try {
record.callback.hide();
} catch (RemoteException e) {
Slog.w(TAG, "Object died trying to hide notification " + record.callback
+ " in package " + record.pkg);
// don't worry about this, we're about to remove it from
// the list anyway
}
ToastRecord lastToast = mToastQueue.remove(index);
mWindowManagerInternal.removeWindowToken(lastToast.token, true, DEFAULT_DISPLAY);
keepProcessAliveIfNeededLocked(record.pid);
if (mToastQueue.size() > 0) {
// Show the next one. If the callback fails, this will remove
// it from the list, so don't assume that the list hasn't changed
// after this point.
showNextToastLocked();
}
}
经过上面的分析，我们了解到Toast的显示和隐藏过程实际上是通过Toast中的TN这个类来实现的，它有两个方法show和hide，分别对应Toast的显示和隐藏。由于这两个方法是被NMS以跨进程的方式调用的，因此它们运行在Binder线程池中。为了将执行环境切换到Toast请求所在的线程，在它们的内部使用了Handler，具体看下源码：
......
mHandler = new Handler(looper, null) {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case SHOW: {
IBinder token = (IBinder) msg.obj;
handleShow(token);
break;
}
case HIDE: {
handleHide();
// Don't do this in handleHide() because it is also invoked by
// handleShow()
mNextView = null;
break;
}
case CANCEL: {
handleHide();
// Don't do this in handleHide() because it is also invoked by
// handleShow()
mNextView = null;
try {
getService().cancelToast(mPackageName, TN.this);
} catch (RemoteException e) {
}
break;
}
}
}
};
......
/**
* schedule handleShow into the right thread
*/
@Override
public void show(IBinder windowToken) {
if (localLOGV) Log.v(TAG, "SHOW: " + this);
mHandler.obtainMessage(SHOW, windowToken).sendToTarget();
}
/**
* schedule handleHide into the right thread
*/
@Override
public void hide() {
if (localLOGV) Log.v(TAG, "HIDE: " + this);
mHandler.obtainMessage(HIDE).sendToTarget();
}
上述代码中，mShow和mHide是两个Runnable，它们内部分别调用了handleShow和handleHide方法。由此可见，handleShow和handleHide才是真正完成显示和隐藏Toast的地方。TN的handleShow中会将Toast的视图添加到Window中。代码如下。
......
// Since the notification manager service cancels the token right
// after it notifies us to cancel the toast there is an inherent
// race and we may attempt to add a window after the token has been
// invalidated. Let us hedge against that.
try {
mWM.addView(mView, mParams);
trySendAccessibilityEvent();
} catch (WindowManager.BadTokenException e) {
/* ignore */
}
......
上面的handleShow代码段，我们能清楚的看到，mWM将Toast添加了进去。handleHide的源码如下：
public void handleHide() {
if (localLOGV) Log.v(TAG, "HANDLE HIDE: " + this + " mView=" + mView);
if (mView != null) {
// note: checking parent() just to make sure the view has
// been added... i have seen cases where we get here when
// the view isn't yet added, so let's try not to crash.
if (mView.getParent() != null) {
if (localLOGV) Log.v(TAG, "REMOVE! " + mView + " in " + this);
mWM.removeViewImmediate(mView);
}
mView = null;
}
}
到这里Toast的Window创建就介绍完了，相信大家看后应该有了新的理解。
当然还有很多其他的通过Window实现的组件，诸如PopWindow、菜单栏和状态栏能，这里不再一一介绍了，还是那句话，看源码，里面的注释写的也是比较详细的。
