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news 2025/8/3 21:21:03

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今天也是一个大佬钻研 Framework 底层原理的分享~
原文地址：https://blog.csdn.net/yaoming168/article/details/89418572

Framework 作为Android框架层，为 App提供了众多API去调用，但是很多机制都是Framework包装好了给App来用的，如果不知道这些机制的原理，那么很难去在这基础上做优化。

Android Framework 的知识广泛应用在各个领域：

掉帧监控
函数插装
慢函数检测
ANR 监控
启动监控
……

这些都需要对 Framework 有比较深入的了解。只有熟悉 Framework 层才能知道怎么去做监控，利用什么机制去监控，函数插桩插到哪里，反射调用该反射哪个类哪个方法哪个属性……

掌握Android Framework 知识的重要性不言而喻。

这里想和大家分享的是WMS介绍。

简介：

在Android中， WindowManagerService负责对系统中的所有窗口进行管理。所谓的管理大致包括对窗口进行创建、删除，以及更换窗口的焦点。

窗口一般是一个独立的界面，比如一个对话框的窗口，一个Activity的交互窗口，一个菜单等。

Window是一个类，它的实现类是PhoneWindow，Activity类实现了Window.CallBack接口，从而成了具有通用操作方式的窗口。

View也是一个类，通常作为一个视图，指一个独立的交互元素，比如一个按钮，一个文本框等。

作用:

为所有窗口分配Surface: 客户端向WMS添加一个窗口的过程，其实就是WMS为其分配一块Surface的过程，一块块Surface在WMS的管理下有序的排布在屏幕上。Window的本质就是Surface，用于管理Surface的显示顺序、尺寸、位置和窗口动画。
输入系统相关：WMS是派发系统按键和触摸消息的最佳人选，当接收到一个触摸事件，它需要寻找一个最合适的窗口来处理消息，而WMS是窗口的管理者，系统中所有的窗口状态和信息都在其掌握之中，完成这一工作不在话下。

WMS主要类介绍：

W类

WindowManagerService服务就可以通过它在内部所创建的WindowState对象的成员变量mClient来
要求运行在应用程序进程这一侧的Activity组件来配合管理窗口的状态，例如：

当一个Activity组件的窗口的大小发生改变后，WindowManagerService服务就会调用这个
IWindow接口的成员函数resized来通知该Activity组件，它的大小发生改变了。
当一个Activity组件的窗口的可见性之后，WindowManagerService服务就会调用这个Iwindow
接口的成员函数dispatchAppVisibility来通知该Activity组件，它的可见性发生改变了。
当一个Activity组件的窗口获得或者失去焦点之后，WindowManagerService服务就会调用这个
IWindow接口的成员函数windowFoucusChanged来通知该Activity组件，它的焦点发生改变了。

Window类 \frameworks\base\core\java\android\view\Window.java

理解：

它概括了Android窗口的基本属性和基本功能。
每个App虽然都可以做到各不相同，但是作为有大量用户交互的系统，窗口之间必须要有统一的交互模式，这样才能减小用户的学习成本。这些共性比如title, action bar的显示和通用按键的处理等,Window类就抽象了这些共性。
它定义了一组Callback，Activity通过实现这些Callback被调用来处理事件。

注意： 要和在WMS中的窗口区分开来，WMS中的窗口更像是App端的View。

具体作用：

定义Callback接口，它包含一系列dispatchXxxx方法和一系列onXxxx方法，用于处理UI事件。
定义了一些接口，如setContentView、findViewById()等。由PhoneWindow来实现。

WindowManager类

WindowManager继承自ViewManager这个接口，这个接口主要有以下的实现子接口：
addView()、updateViewLayout()、removeView();
WindowManager可以添加view到屏幕，也可以从屏幕删除view。它面向的对象一端是屏幕，另一端就是View，通过WindowManager的 addView方法创建View，这样产生出来的View根据WindowManager.LayoutParams属性不同，效果也就不同了，比如创建系统顶级窗口，实现悬浮窗口效果。
我们每次创建一个Activity的时候，同样也是要添加当前Activity的View到窗口上，这个View是DecorView，同样也是通过调用addview()方法来实现。具体在ActivityRecord.java里面的handleResumeActivity来实现的。

ViewRootImpl类

ViewRootImpl这个类在android的UI结构中扮演的是一个中间者的角色，连接的是PhoneWindow
和WindowManagerService,也就是窗口管理系统与窗口呈现系统之间的桥梁。
它的主要作用有两个：

1.向DecorView分发收到的用户发起的event事件，如按键，触屏等事件；

2.与WindowManagerService交互，完成整个Activity的GUI的绘制。

3.里面两个重要的变量 mWindowSessoin和mWindow。

mWindowSessoin是ViewRootImpl和WindowManagerService之间的一个会话层，它的实体是在WMS中定义，作为ViewRootImpl 向WMS发送请求的的桥梁。
mWindow是ViewRootImpl提供给WMS，以便WMS反向通知ViewRootImpl的接口。由于ViewRootImpl处在application端，而WMS处在system_server端，它们处在不同的进程，因此需要添加这个W接口,便于WMS向ViewRootImpl传递信息。

WindowState：

WMS中最基本的元素，描述WMS中的一个窗口。它既可以是由App添加过来的View，也可以是系统创建的系统窗口。mAttrs为WindowManager.LayoutParams类型，描述布局参数。mClient为IWindow类型，也就是App端的ViewRootImpl::W。为了查找方便，WMS中的mWindowMap保存了IWindow到WindowState的映射，mTokenMap保存了IApplicationToken到WindowToken的映射。

Session：

向App提供IWindowSession接口让其可以和WMS通信，每个App在WMS有一个Session对象，App就是通过这个Session来向WMS发出窗口管理申请的，命令dumpsys window sessions可以查看系统中的Session。

WindowToken:

描述WM中一组相关的窗口，这些Window对应的WindowState放在其成员变量windows里。其主要继承类AppWindowToken，它是针对App的WindowToken结构。WindowState中的mAppToken指向所属的AppWindowToken，如果是系统窗口，mAppToken为空，mToken指向WindowToken对象。

AppWindowToken：

每个App的Activity对应一个AppWindowToken。其中的appToken为IApplicationToken类型，连接着对应的AMS中的ActivityRecord::Token对象，有了它就可以顺着AppWindowToken找到AMS中相应的ActivityRecord。其中allAppWindows是一个无序的列表，包含该Activity中所有的窗口。用dumpsys window display可以查看z-ordered的AppWindowToken列表：

AMS主要类关系图

WMS主要类关系图

AMS、WMS数据结构关系

TaskStack

AppWindowToken保存了属于它的WindowState的有序列表，而它本身也作为一个列表被管理在TaskStack中的mTasks成员中。

TaskStack中有个重要的变量mBounds，在相同Task里的AppWindowToken对应的Activity的大小是相同的，所以mBounds代表的就是Activity对应的大小。

DisplayContent：

表示一个显示设备上的内容，这个显示设备可以是外接显示屏，也可以是虚拟显示屏。其中 mWindows是一个WindowState的有序（Z-ordered，底部最先）列表。mStackBoxes包含了若干个StackBox，其中一个为HomeStack，另一个是App的StackBox。所有的StackBox被组织成二叉树，StackBox是其中的节点，其中有三个重要成员变量，mFirst和mSecond指向左和右子结点（也是StackBox），StackBox的成员mStack才是我们真正关心的东西 -TaskStack。可以看到，为了要把TaskStack存成树的结构，需要一个容器，这个容器就是StackBox。