Android WindowManagerService机制分析：窗口的显示层级_windowmanager层级

作者：你好赵伟 | 2024-03-27 17:39:24

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windowmanager层级

WindowManagerService（以下简称WMS）是Android Framework中一个重要的系统服务，用来管理系统中窗口（Window）的行为。Window是一个抽象的概念，它是一个矩形区域，用来绘制UI界面，响应用户的输入事件。Android系统的界面，从Framework层的角度来看，就是由一个一个窗口组合而成的。

在WMS中一个重要的功能就是对当前窗口的显示顺序进行排序。但是窗口只是一个抽象的概念，WMS中所做的事情实际上是根据各种条件计算窗口的显示层级，然后将这个表示层级的数值传给SurfaceFlinger，SurfaceFlinger根据这个层级信息去进行渲染。本文主要对Android 7.0版本中WMS关于计算窗口的显示层级的相关机制进行简单地分析。

一. 窗口的主序和次序

在WMS中，WindowState.java类用于描述窗口的状态。每一个窗口都对应着一个WindowState实例。其中有两个成员变量用于描述窗口的层级：

mBaseLayer：窗口的主序，根据当前窗口类型定义了一个层级。mBaseLayer越大，窗口及其子窗口的显示顺序越靠前。

mSubLayer：窗口的子序，如果当前窗口是子窗口，决定了该窗口相对于其兄弟窗口（同一父窗口下的其它子窗口）以及父窗口的顺序。mSubLayer越大，该窗口相对于其兄弟窗口就越靠前。

这两个变量在WindowState中是final的，也就是说在构造函数中被初始化了以后，就不能再改变了。上面两个值都是根据窗口类型计算出来的：（frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowState.java）


WindowState(WindowManagerService service, Session s, IWindow c, WindowToken token,
       WindowState attachedWindow, int appOp, int seq, WindowManager.LayoutParams a,
       int viewVisibility, final DisplayContent displayContent) {
    ......
    // 首先根据窗口类型判断这是不是一个子窗口
    if ((mAttrs.type >= FIRST_SUB_WINDOW &&
            mAttrs.type <= LAST_SUB_WINDOW)) {
        // The multiplier here is to reserve space for multiple
        // windows in the same type layer.
        // 计算主序和子序，注意当前窗口是一个子窗口，其主序应该与其父窗口一致，所以传入的是其父窗口（attachWindow）的窗口类型
        mBaseLayer = mPolicy.windowTypeToLayerLw(
                attachedWindow.mAttrs.type) * WindowManagerService.TYPE_LAYER_MULTIPLIER
                + WindowManagerService.TYPE_LAYER_OFFSET;
        mSubLayer = mPolicy.subWindowTypeToLayerLw(a.type);
        ......
    } else {
        // The multiplier here is to reserve space for multiple
        // windows in the same type layer.
        // 当前不是一个子窗口，非子窗口的mSubLayer都为0
        mBaseLayer = mPolicy.windowTypeToLayerLw(a.type)
                * WindowManagerService.TYPE_LAYER_MULTIPLIER
                + WindowManagerService.TYPE_LAYER_OFFSET;
        mSubLayer = 0;
        ......
    }
    ......
}

窗口的主序和次序都是通过WMS的策略类（PhoneWindowManager.java）获取的，其中的逻辑很简单，就是根据窗口的type返回一个2 ~ 31的数。根据上面的初始化过程我们可以看到，mBaseLayer的值会根据策略类返回的值再乘以10000并加上1000计算而成。根据源码中的注释：The multiplier here is to reserve space for multiple windows in the same type layer. 我们可以推测，这样计算的目的是为了区分同一类型的不同窗口的层级。也就是说，主序仅仅是按照窗口类型划分了一个显示顺序，但是同一类型的窗口不一定只有一个（计算同类型窗口的显示层级还需要其它的条件），不同类型窗口的主序相差10000是为了给这些同类型窗口的显示层级预留的空间。常见的窗口类型的主序如下：

窗口类型	主序
type >= FIRST_APPLICATION_WINDOW && type <= LAST_APPLICATION_WINDOW（应用窗口）	21000
TYPE_WALLPAPER（墙纸）	21000
TYPE_PHONE（电话）	31000
TYPE_TOAST（toast）	81000
TYPE_INPUT_METHOD（输入法）	101000
TYPE_STATUS_BAR（状态栏）	161000
TYPE_KEYGUARD_DIALOG（锁屏）	181000

后面我们会分析同类型的窗口的显示层级的计算规则，其核心逻辑就是根据主序不停地添加偏移量（5），所以需要预留10000的空间，防止某一窗口的层级超越了比它主序高的类型的窗口（但理论上也只能保证2000个同类型窗口层级正确，虽然不太可能会有2000个同类型窗口同时存在的情况）。

窗口的子序就没有这么复杂了，WMS策略类会根据窗口类型返回一个-2 ~ 3的数值。父窗口子序永远为0，小于0的子窗口在父窗口下面，大于0的在父窗口上面。常见的子序如下：

子窗口类型	子序
TYPE_APPLICATION_MEDIA（SurfaceView）	-2
TYPE_APPLICATION_PANEL	1
TYPE_APPLICATION_SUB_PANEL	2

二. 确定新窗口的位置

每当新窗口被添加到WMS时，WMS都会将新创建的WindowState对象添加到其所属的DisplayContent中的WindowState列表中。这个列表记录了在当前屏幕下（DisplayContent.java在WMS中抽象地描述了屏幕的相关信息，默认的就是我们所使用的手机显示屏）WindowState的显示顺序，这个顺序很大程度的上影响了每一个窗口的最终显示层级，但并不是全部决定条件。下面我们简单看一下新窗口被添加后，在DisplayContent中的位置是如何确定的。首先我们对整体流程有一个抽象地认识：

下面根据源代码对上述流程进行分析：

首先是添加窗口的流程，每当有新窗口被添加时，会调用WMS的addWindow方法：（frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java）


public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq,
        WindowManager.LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId,
        Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, Rect outOutsets,
        InputChannel outInputChannel) {
    ......
    // 经过一些条件的检查，窗口的WindowState对象被创建，根据attrs.type决定其mBaseLayer以及mSubLayer的值
    WindowState win = new WindowState(this, session, client, token,
            attachedWindow, appOp[0], seq, attrs, viewVisibility, displayContent);
    ......
    // 这里会对输入法窗

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