Android開發(fā)InputManagerService創(chuàng)建與啟動流程
前言
之前寫過幾篇關于輸入系統(tǒng)的文章，但是還沒有寫完，后來由于工作的變動，這個事情就一直耽擱了。而現(xiàn)在，在工作中，遇到輸入系統(tǒng)相關的事情也越來越多，其中有一個非常有意思的需求，因此是時候繼續(xù)分析 InputManagerService。
InputManagerService 系統(tǒng)文章，基于 Android 12 進行分析。
本文將以 IMS 簡稱 InputManagerService。
啟動流程
InputManagerService 是一個系統(tǒng)服務，啟動流程如下
// SystemServer.java
private void startOtherServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t) {
// ..
// 1. 創(chuàng)建
inputManager = new InputManagerService(context);
// 注冊服務
ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager,
/* allowIsolated= */ false, DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL);
// 保存 wms 的回調(diào)
inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputManagerCallback());
// 2. 啟動
inputManager.start();
try {
// 3. 就緒
if (inputManagerF != null) {
inputManagerF.systemRunning();
}
} catch (Throwable e) {
reportWtf("Notifying InputManagerService running", e);
}
// ...
}
IMS 的啟動流程分為三步
- 創(chuàng)建輸入系統(tǒng)，建立上層與底層的映射關系。
- 啟動輸入系統(tǒng)，其實就是啟動底層輸入系統(tǒng)的幾個模塊。
- 輸入系統(tǒng)就緒，上層會同步一些配置給底層輸入系統(tǒng)。
下面分三個模塊，分別講解這三步。
創(chuàng)建輸入系統(tǒng)
// InputManagerService.java
public InputManagerService(Context context) {
this.mContext = context;
this.mHandler = new InputManagerHandler(DisplayThread.get().getLooper());
// 配置為空
mStaticAssociations = loadStaticInputPortAssociations();
// 默認 false
mUseDevInputEventForAudioJack =
context.getResources().getBoolean(R.bool.config_useDevInputEventForAudioJack);
// 1. 底層進行初始化
// mPtr 指向底層創(chuàng)建的 NativeInputManager 對象
mPtr = nativeInit(this, mContext, mHandler.getLooper().getQueue());
// 空
String doubleTouchGestureEnablePath = context.getResources().getString(
R.string.config_doubleTouchGestureEnableFile);
// null
mDoubleTouchGestureEnableFile = TextUtils.isEmpty(doubleTouchGestureEnablePath) ? null :
new File(doubleTouchGestureEnablePath);
LocalServices.addService(InputManagerInternal.class, new LocalService());
}
IMS 構造函數(shù)，主要就是調(diào)用 nativeInit() 來初始化底層輸入系統(tǒng)。
// com_android_server_input_InputManagerService.cpp
static jlong nativeInit(JNIEnv* env, jclass /* clazz */,
jobject serviceObj, jobject contextObj, jobject messageQueueObj) {
// 從Java層的MessageQueue中獲取底層映射的MessageQueue
sp<MessageQueue> messageQueue = android_os_MessageQueue_getMessageQueue(env, messageQueueObj);
if (messageQueue == nullptr) {
jniThrowRuntimeException(env, "MessageQueue is not initialized.");
return 0;
}
// 創(chuàng)建 NativeInputManager
NativeInputManager* im = new NativeInputManager(contextObj, serviceObj,
messageQueue->getLooper());
im->incStrong(0);
// 返回指向 NativeInputManager 對象的指針
return reinterpret_cast<jlong>(im);
}
原來底層創(chuàng)建了 NativeInputManager 對象，然后返回給上層。
但是 NativeInputManager 并不是底層輸入系統(tǒng)的服務，它只是一個連接上層輸入系統(tǒng)和底層輸入系統(tǒng)的橋梁而已。來看下它的創(chuàng)建過程
// com_android_server_input_InputManagerService.cpp
NativeInputManager::NativeInputManager(jobject contextObj,
jobject serviceObj, const sp<Looper>& looper) :
mLooper(looper), mInteractive(true) {
JNIEnv* env = jniEnv();
// 1.保存上層的InputManagerService對象
mServiceObj = env->NewGlobalRef(serviceObj);
// 2. 初始化一些參數(shù)
{
AutoMutex _l(mLock);
// mLocked 的類型是 struct Locked，這里初始化了一些參數(shù)
// 這些參數(shù)會被上層改變
mLocked.systemUiVisibility = ASYSTEM_UI_VISIBILITY_STATUS_BAR_VISIBLE;
mLocked.pointerSpeed = 0;
mLocked.pointerGesturesEnabled = true;
mLocked.showTouches = false;
mLocked.pointerCapture = false;
mLocked.pointerDisplayId = ADISPLAY_ID_DEFAULT;
}
mInteractive = true;
// 3.創(chuàng)建并注冊服務 InputManager
mInputManager = new InputManager(this, this);
defaultServiceManager()->addService(String16("inputflinger"),
mInputManager, false);
}
NativeInputManager 構造過程如下
- 創(chuàng)建一個全局引用，并通過 mServiceObj 指向上層的 InputManagerService 對象。
- 初始化參數(shù)。這里要注意一個結構體變量 mLocked，它的一些參數(shù)都是由上層控制的。例如，mLocked.showTouches 是由開發(fā)者選項中 "Show taps" 決定的，它的功能是在屏幕上顯示一個觸摸點。
- 創(chuàng)建并注冊服務 InputManager。
原來，InputManager 才是底層輸入系統(tǒng)的服務，而 NativeInputManagerService 通過 mServiceObj 保存了上層 InputManagerService 引用，并且上層 InputManagerService 通過 mPtr 指向底層的 NativeInputManager。因此，我們可以判定 NativeInputManager 就是一個連接上層與底層的橋梁。
我們注意到創(chuàng)建 InputManager 使用了兩個 this 參數(shù)，這里介紹下 NativeInputManager 和 InputManager 的結構圖
InputManager 構造函數(shù)需要的兩個接口正好是由 NativeInputManager 實現(xiàn)的，然而，具體使用這兩個接口的不是 InputManager，而是它的子模塊。這些子模塊都是在 InputManager 的構造函數(shù)中創(chuàng)建的
// InputManager.cpp
InputManager::InputManager(
const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,
const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {
// 1. 創(chuàng)建InputDispatcher對象，使用 InputDispatcherPolicyInterface 接口
mDispatcher = createInputDispatcher(dispatcherPolicy);
// 2. 創(chuàng)建InputClassifier對象，使用 InputListenerInterface
mClassifier = new InputClassifier(mDispatcher);
// 3. 創(chuàng)建InputReader對象，使用 InputReaderPolicyInterface 和 InputListenerInterface
mReader = createInputReader(readerPolicy, mClassifier);
}
// InputDispatcherFactory.cpp
sp<InputDispatcherInterface> createInputDispatcher(
const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& policy) {
return new android::inputdispatcher::InputDispatcher(policy);
}
// InputReaderFactory.cpp
sp<InputReaderInterface> createInputReader(const sp<InputReaderPolicyInterface>& policy,
const sp<InputListenerInterface>& listener) {
return new InputReader(std::make_unique<EventHub>(), policy, listener);
}
InputManager 構造函數(shù)所使用的兩個接口，分別由 InputDispatcher 和 InputReader 所使用。因此 InputManager 向上通信的能力是由子模塊 InputDispatcher 和 InputReader 實現(xiàn)的。
InputManager 創(chuàng)建了三個模塊，InputReader、InputClassifier、InputDispatcher。 InputReader 負責從 EventHub 中獲取事件，然后把事件加工后，發(fā)送給 InputClassfier。InputClassifer 會把事件發(fā)送給 InputDispatcher，但是它會對觸摸事件進行一個分類工作。最后 InputDispatcher 對進行事件分發(fā)。
那么現(xiàn)在我們可以大致推算下輸入系統(tǒng)的關系圖，如下
這個關系圖很好的體現(xiàn)了設計模式的單一職責原則。
EventHub 其實只屬于 InputReader，因此要想解剖整個輸入系統(tǒng)，我們得逐一解剖 InputReader、InputClassifier、InputDispatcher。后面的一系列的文章將逐個來剖析。
啟動輸入系統(tǒng)
// InputManagerService.java
public void start() {
Slog.i(TAG, "Starting input manager");
// 1.啟動native層
nativeStart(mPtr);
// Add ourself to the Watchdog monitors.
Watchdog.getInstance().addMonitor(this);
// 2.監(jiān)聽數(shù)據(jù)庫，當值發(fā)生改變時，通過 native 層
// 監(jiān)聽Settings.System.POINTER_SPEED，這個表示手指的速度
registerPointerSpeedSettingObserver();
// 監(jiān)聽Settings.System.SHOW_TOUCHES，這個表示是否在屏幕上顯示觸摸坐標
registerShowTouchesSettingObserver();
// 監(jiān)聽Settings.Secure.ACCESSIBILITY_LARGE_POINTER_ICON
registerAccessibilityLargePointerSettingObserver();
// 監(jiān)聽Settings.Secure.LONG_PRESS_TIMEOUT，這個多少毫秒觸發(fā)長按事件
registerLongPressTimeoutObserver();
// 監(jiān)聽用戶切換
mContext.registerReceiver(new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
updatePointerSpeedFromSettings();
updateShowTouchesFromSettings();
updateAccessibilityLargePointerFromSettings();
updateDeepPressStatusFromSettings("user switched");
}
}, new IntentFilter(Intent.ACTION_USER_SWITCHED), null, mHandler);
// 3. 從數(shù)據(jù)庫獲取值，并傳遞給 native 層
updatePointerSpeedFromSettings();
updateShowTouchesFromSettings();
updateAccessibilityLargePointerFromSettings();
updateDeepPressStatusFromSettings("just booted");
}
輸入系統(tǒng)的啟動過程如下
- 啟動底層輸入系統(tǒng)。其實就是啟動剛剛說到的 InputReader, InputDispatcher。
- 監(jiān)聽一些廣播。因為這些廣播與輸入系統(tǒng)的配置有關，當接收到這些廣播，會更新配置到底層。
- 直接讀取配置，更新到底層輸入系統(tǒng)。
第2步和第3步，本質(zhì)上其實都是更新配置到底層，但是需要我們對 InputReader 的運行過程比較熟悉，因此這個配置更新過程，留到后面分析。
現(xiàn)在我們直接看下如何啟動底層的輸入系統(tǒng)
// com_android_server_input_InputManagerService.cpp
static void nativeStart(JNIEnv* env, jclass /* clazz */, jlong ptr) {
NativeInputManager* im = reinterpret_cast<NativeInputManager*>(ptr);
// 調(diào)用InputManager::start()
status_t result = im->getInputManager()->start();
if (result) {
jniThrowRuntimeException(env, "Input manager could not be started.");
}
}
通過 JNI 層的 NativeInputManager 這個橋梁來啟動 InputManager。
前面用一幅圖表明了 NativeInputManager 的橋梁作用，現(xiàn)在感受到了嗎？
status_t InputManager::start() {
// 啟動 Dispatcher
status_t result = mDispatcher->start();
if (result) {
ALOGE("Could not start InputDispatcher thread due to error %d.", result);
return result;
}
// 啟動 InputReader
result = mReader->start();
if (result) {
ALOGE("Could not start InputReader due to error %d.", result);
mDispatcher->stop();
return result;
}
return OK;
}
InputManager 的啟動過程很簡單，就是直接啟動它的子模塊 InputDispatcher 和 InputReader。
InputDispatcher 和 InputReader 的啟動，都是通過 InputThread 創(chuàng)建一個線程來執(zhí)行任務。
//InputThread.cpp
InputThread::InputThread(std::string name, std::function<void()> loop, std::function<void()> wake)
: mName(name), mThreadWake(wake) {
mThread = new InputThreadImpl(loop);
mThread->run(mName.c_str(), ANDROID_PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
}
注意 InputThread 可不是一個線程，InputThreadImpl 才是一個線程，如下
//InputThread.cpp
class InputThreadImpl : public Thread {
public:
explicit InputThreadImpl(std::function<void()> loop)
: Thread(/* canCallJava */ true), mThreadLoop(loop) {}
~InputThreadImpl() {}
private:
std::function<void()> mThreadLoop;
bool threadLoop() override {
mThreadLoop();
return true;
}
};
當線程啟動后，會循環(huán)調(diào)用 threadLoop()，直到這個函數(shù)返回 false。從 InputThreadImpl 的定義可以看出，threadLoop() 會一直保持循環(huán)，并且每一次循環(huán)，會調(diào)用一次 mThreadLoop()，而函數(shù) mThreadLoop 是由 InputReader 和 InputDispacher 在啟動時傳入
// InputReader.cpp
status_t InputReader::start() {
if (mThread) {
return ALREADY_EXISTS;
}
// 線程啟動后，循環(huán)調(diào)用 loopOnce()
mThread = std::make_unique<InputThread>(
"InputReader", [this]() { loopOnce(); }, [this]() { mEventHub->wake(); });
return OK;
}
// InputDispatcher.cpp
status_t InputDispatcher::start() {
if (mThread) {
return ALREADY_EXISTS;
}
// 線程啟動后，循環(huán)調(diào)用 dispatchOnce()
mThread = std::make_unique<InputThread>(
"InputDispatcher", [this]() { dispatchOnce(); }, [this]() { mLooper->wake(); });
return OK;
}
現(xiàn)在，我們可以明白，InputReader 啟動時，會創(chuàng)建一個線程，然后循環(huán)調(diào)用 loopOnce() 函數(shù)，而 InputDispatcher 啟動時，也會創(chuàng)建一個線程，然后循環(huán)調(diào)用 dispatchOnce()。
輸入系統(tǒng)就緒
// InputManagerService.java
public void systemRunning() {
mNotificationManager = (NotificationManager)mContext.getSystemService(
Context.NOTIFICATION_SERVICE);
synchronized (mLidSwitchLock) {
mSystemReady = true;
// Send the initial lid switch state to any callback registered before the system was
// ready.
int switchState = getSwitchState(-1 /* deviceId */, InputDevice.SOURCE_ANY, SW_LID);
for (int i = 0; i < mLidSwitchCallbacks.size(); i++) {
LidSwitchCallback callback = mLidSwitchCallbacks.get(i);
callback.notifyLidSwitchChanged(0 /* whenNanos */, switchState == KEY_STATE_UP);
}
}
// 監(jiān)聽廣播，通知底層加載鍵盤布局
IntentFilter filter = new IntentFilter(Intent.ACTION_PACKAGE_ADDED);
filter.addAction(Intent.ACTION_PACKAGE_REMOVED);
filter.addAction(Intent.ACTION_PACKAGE_CHANGED);
filter.addAction(Intent.ACTION_PACKAGE_REPLACED);
filter.addDataScheme("package");
mContext.registerReceiver(new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
updateKeyboardLayouts();
}
}, filter, null, mHandler);
// 監(jiān)聽廣播，通知底層加載設備別名
filter = new IntentFilter(BluetoothDevice.ACTION_ALIAS_CHANGED);
mContext.registerReceiver(new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
reloadDeviceAliases();
}
}, filter, null, mHandler);
// 直接通知一次底層加載鍵盤布局和加載設備別名
mHandler.sendEmptyMessage(MSG_RELOAD_DEVICE_ALIASES);
mHandler.sendEmptyMessage(MSG_UPDATE_KEYBOARD_LAYOUTS);
if (mWiredAccessoryCallbacks != null) {
mWiredAccessoryCallbacks.systemReady();
}
}
private void reloadKeyboardLayouts() {
nativeReloadKeyboardLayouts(mPtr);
}
private void reloadDeviceAliases() {
nativeReloadDeviceAliases(mPtr);
}
無論是通知底層加載鍵盤布局，還是加載設備別名，其實都是讓底層更新配置。與前面一樣，更新配置的過程，留到后面分析。
結束
通過本文，我們能大致掌握輸入系統(tǒng)的輪廓。后面，我們將逐步分析子模塊 InputReader 和 InputDispatcher 的功能。
以上就是Android開發(fā)InputManagerService創(chuàng)建與啟動流程的詳細內(nèi)容，更多關于Android InputManagerService創(chuàng)建啟動的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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