Android应用程序窗口（Activity）与WindowManagerService服务的连接过程分析
在前两文中，我们分析了Activity组件的窗口对象和视图对象的创建过程。Activity组件在其窗口对象和视图对象创建完成之后，就会请求与WindowManagerService建立一个连接，即请求WindowManagerService为其增加一个WindowState对象，用来描述它的窗口状态。在本文中，我们就详细分析Activity组件与WindowManagerService的连接过程。
我们从两方面来看Activity组件与WindowManagerService服务之间的连接。一方面是从Activity组件到WindowManagerService服务的连接，另一方面是从WindowManagerService服务到Activity组件的连接。从Activity组件到WindowManagerService服务的连接是以Activity组件所在的应用程序进程为单位来进行的。当一个应用程序进程在启动第一个Activity组件的时候，它便会打开一个到WindowManagerService服务的连接，这个连接以应用程序进程从WindowManagerService服务处获得一个实现了IWindowSession接口的Session代理对象来标志。从WindowManagerService服务到Activity组件的连接是以Activity组件为单位来进行的。在应用程序进程这一侧，每一个Activity组件都关联一个实现了IWindow接口的W对象，这个W对象在Activity组件的视图对象创建完成之后，就会通过前面所获得一个Session代理对象来传递给WindowManagerService服务，而WindowManagerService服务接收到这个W对象之后，就会在内部创建一个WindowState对象来描述与该W对象所关联的Activity组件的窗口状态，并且以后就通过这个W对象来控制对应的Activity组件的窗口状态。
上述Activity组件与WindowManagerService服务之间的连接模型如图1所示：
图1 Activity组件与WindowManagerService服务之间的连接模型
从图1还可以看出，每一个Activity组件在ActivityManagerService服务内部，都对应有一个ActivityRecord对象，这个ActivityRecord对象是Activity组件启动的过程中创建的，用来描述Activity组件的运行状态，这一点可以参考前面Android应用程序启动过程源代码分析一文。这样，每一个Activity组件在应用程序进程、WindowManagerService服务和ActivityManagerService服务三者之间就分别一一地建立了连接。在本文中，我们主要关注Activity组件在应用程序进程和WindowManagerService服务之间以及在WindowManagerService服务和ActivityManagerService服务之间的连接。
接下来我们就通过Session类、W类和WindowState类的实现来简要描述Activity组件与WindowManagerService服务之间的连接，如图2和图3所示：
图2 W类的实现
图3 Session类和WindowState类的实现
W类实现了IWindow接口，它的类实例是一个Binder本地对象。从前面Android应用程序窗口（Activity）的视图对象（View）的创建过程分析一文可以知道，一个Activity组件在启动的过程中，会创建一个关联的ViewRoot对象，用来配合WindowManagerService服务来管理该Activity组件的窗口状态。在这个ViewRoot对象内部，有一个类型为W的成员变量mWindow，它是在ViewRoot对象的创建过程中创建的。
ViewRoot类有一个静态成员变量sWindowSession，它指向了一个实现了IWindowSession接口的Session代理对象。当应用程序进程启动第一个Activity组件的时候，它就会请求WindowManagerService服务发送一个建立连接的Binder进程间通信请求。WindowManagerService服务接收到这个请求之后，就会在内部创建一个类型为Session的Binder本地对象，并且将这个Binder本地对象返回给应用程序进程，后者于是就会得到一个Session代理对象，并且保存在ViewRoot类的静态成员变量sWindowSession中。
有了这个Session代理对象之后，应用程序进程就可以在启动Activity组件的时候，调用它的成员函数add来将与该Activity组件所关联的一个W对象传递给WindowManagerService服务，后者于是就会得到一个W代理对象，并且会以这个W代理对象来创建一个WindowState对象，即将这个W代理对象保存在新创建的WindowState对象的成员变量mClient中。这个WindowState对象的其余成员变量的描述可以参考前面Android应用程序窗口（Activity）实现框架简要介绍和学习计划一文的图7，这里不再详述。
Session类的描述同样可以参考前面Android应用程序窗口（Activity）实现框架简要介绍和学习计划一文，这里我们主要描述一下它的作用。从图3可以看出，Session类实现了IWindowSession接口，因此，应用程序进程就可以通过保存在ViewRoot类的静态成员变量sWindowSession所描述的一个Session代理对象所实现的IWindowSession接口来与WindowManagerService服务通信，例如：
1. 在Activity组件的启动过程中，调用这个IWindowSession接口的成员函数add可以将一个关联的W对象传递到WindowManagerService服务，以便WindowManagerService服务可以为该Activity组件创建一个WindowState对象。
2. 在Activity组件的销毁过程中，调用这个这个IWindowSession接口的成员函数remove来请求WindowManagerService服务之前为该Activity组件所创建的一个WindowState对象，这一点可以参考前面Android应用程序键盘（Keyboard）消息处理机制分析一文的键盘消息接收通道注销过程分析。
3. 在Activity组件的运行过程中，调用这个这个IWindowSession接口的成员函数relayout来请求WindowManagerService服务来对该Activity组件的UI进行布局，以便该Activity组件的UI可以正确地显示在屏幕中。
我们再来看W类的作用。从图2可以看出，W类实现了IWindow接口，因此，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：
1. 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。
2. 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。
3. 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。
理解了Activity组件在应用程序进程和WindowManagerService服务之间的连接模型之后，接下来我们再通过简要分析Activity组件在WindowManagerService服务和ActivityManagerService服务之间的连接。
Activity组件在WindowManagerService服务和ActivityManagerService服务之间的连接是通过一个AppWindowToken对象来描述的。AppWindowToken类的实现如图4所示：
图4 AppWindowToken类的实现
每一个Activity组件在启动的时候，ActivityManagerService服务都会内部为该Activity组件创建一个ActivityRecord对象，并且会以这个ActivityRecord对象所实现的一个IApplicationToken接口为参数，请求WindowManagerService服务为该Activity组件创建一个AppWindowToken对象，即将这个IApplicationToken接口保存在新创建的AppWindowToken对象的成员变量appToken中。同时，这个ActivityRecord对象还会传递给它所描述的Activity组件所运行在应用程序进程，于是，应用程序进程就可以在启动完成该Activity组件之后，将这个ActivityRecord对象以及一个对应的W对象传递给WindowManagerService服务，后者接着就会做两件事情：
1. 根据获得的ActivityRecord对象的IApplicationToken接口来找到与之对应的一个AppWindowToken对象；
2. 根据获得的AppWindowToken对象以及前面传递过来的W代理对象来为正在启动的Activity组件创建一个WindowState对象，并且将该AppWindowToken对象保存在新创建的WindowState对象的成员变量mAppToken中。
顺便提一下，AppWindowToken类是从WindowToken类继续下来的。WindowToken类也是用来标志一个窗口的，不过这个窗口类型除了是应用程序窗口，即Activity组件窗口之外，还可以是其它的，例如，输入法窗口或者壁纸窗口类型等，而AppWindowToken类只是用来描述Activity组件窗口。当WindowToken类是用来描述Activity组件窗口的时候，它的成员变量token指向的就是用来描述该Activity组件的一个ActivityRecord对象所实现的一个IBinder接口，而成员变量appWindowToken指向的就是其子类AppWindowToken对象。当另一方面，当WindowToken类是用来描述非Activity组件窗口的时候，它的成员变量appWindowToken的值就会等于null。这样，我们就可以通过WindowToken类的成员变量appWindowToken的值来判断一个WindowToken对象是否是用来描述一个Activity组件窗口的，即是否是用来描述一个应用程序窗口的。
上面所描述的Activity组件在ActivityManagerService服务和WindowManagerService服务之间以及应用程序进程和WindowManagerService服务之间的连接模型比较抽象，接下来，我们再通过三个过程来分析它们彼此之间的连接模型，如下所示：
1. ActivityManagerService服务请求WindowManagerService服务为一个Activity组件创建一个AppWindowToken对象的过程；
2. 应用程序进程请求WindowManagerService服务创建一个Session对象的过程；
3. 应用程序进程请求WindowManagerService服务为一个Activity组件创建一个WindowState对象的过程。
通过这三个过程的分析，我们就可以对应用程序进程、ActivityManagerService服务和WindowManagerService服务的关系有一个深刻的认识了。
一. AppWindowToken对象的创建过程
从前面Android应用程序启动过程源代码分析一文的Step 9可以知道，Activity组件在启动的过程中，会调用到ActivityStack类的成员函数startActivityLocked，该函数会请求WindowManagerService服务为当前正在启动的Activity组件创建一个AppWindowToken对象。接下来，我们就从ActivityStack类的成员函数startActivityLocked开始分析一个AppWindowToken对象的创建过程，如图5所示：
图4 AppWindowToken对象的创建过程
这个过程可以分为3步，接下来我们就详细分析每一个步骤。
Step 1. ActivityStack.startActivityLocked
图5 Session对象的创建过程
这个过程可以分为5个步骤，接下来我们就详细分析每一个步骤。
Step 1. WindowManagerImpl.addView
图6 WindowState对象的创建过程
这个过程可以分为7个步骤，接下来我们就详细分析每一个步骤。
Step 1. ViewRoot.setView
void nativeClassInit(JNIEnv* env, jclass clazz){ ...... jclass surfaceSession = env->FindClass("android/view/SurfaceSession"); sso.client = env->GetFieldID(surfaceSession, "mClient", "I"); ......} 回到函数SurfaceSession_init中，它首先创建一个SurfaceComposerClient对象client，接着再增加这个SurfaceComposerClient对象的强引用计数，因为再接下来会将这个SurfaceComposerClient对象的地址值保存在参数clazz所描述的一个SurfaceSession对象的成员变量mClient中，这相当于是参数clazz所描述的一个SurfaceSession对象引用了刚才所创建的SurfaceComposerClient对象client。在前面Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划这一系列的文章中，我们已经分析过SurfaceComposerClient类的作用了，这主要就是用来在应用程序进程和SurfaceFlinger服务之间建立连接的，以便应用程序进程可以为运行在它里面的应用程序窗口请求SurfaceComposerClient创建绘制表面（Surface）的操作等。
这样，每一个Java层的SurfaceSession对象在C++层就都有一个对应的SurfaceComposerClient对象，因此，Java层的应用程序就可以通过SurfaceSession类来和SurfaceFlinger服务建立连接。
至此，我们就分析完成一个WindowState对象的创建过程了，通过这个过程我们就可以知道，每一个Activity组件窗口在WindowManagerService服务内部都有一个对应的WindowState对象，用来描述它的窗口状态。
至此，我们也分析完成Android应用程序窗口与WindowManagerService服务的连接过程了。从这个连接过程以及前面Android应用程序窗口（Activity）的窗口对象（Window）的创建过程分析和Android应用程序窗口（Activity）的视图对象（View）的创建过程分析这两篇文章，我们就可以知道，为了实现一个Activity组件的UI，无论是应用程序进程，还是WindowManagerService，都做了大量的工作，例如，应用程序进程为它创建一个窗口（Window）对象、一个视图（View）对象、一个ViewRoot对象、一个W对象，WindowManagerService服务为它创建一个AppWindowToken对象和一个WindowState对象。此外，WindowManagerService服务还为一个Activity组件所运行在的应用程序进程创建了一个Session对象。理解这些对象的实现以及作用对我们了解Android应用程序窗口的实现框架以及WindowManagerService服务的实现原理都是非常重要的。
虽然到目前为止，我们已经为Android应用程序窗口创建了很多对象，但是我们仍然还有一个最重要的对象还没有创建，那就是Android应用程序窗口的绘图表面，即用来渲染UI的Surface还没有创建。从前面Android应用程序与SurfaceFlinger服务的关系概述和学习计划这一系列的文章可以知道，这个Surface是要请求SurfaceFlinger服务来创建的，因此，在接下来的一篇文章中，我们就将继续分析Android应用程序窗口的绘图表面（Surface）的创建过程，敬请关注！