Android开发InputManagerService创建与启动流程
大胃粥 人气:0前言
之前写过几篇关于输入系统的文章，但是还没有写完，后来由于工作的变动，这个事情就一直耽搁了。而现在，在工作中，遇到输入系统相关的事情也越来越多，其中有一个非常有意思的需求，因此是时候继续分析 InputManagerService。
InputManagerService 系统文章，基于 Android 12 进行分析。
本文将以 IMS 简称 InputManagerService。
启动流程
InputManagerService 是一个系统服务，启动流程如下
// SystemServer.java
private void startOtherServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t) {
// ..
// 1. 创建
inputManager = new InputManagerService(context);
// 注册服务
ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager,
/* allowIsolated= */ false, DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL);
// 保存 wms 的回调
inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputManagerCallback());
// 2. 启动
inputManager.start();
try {
// 3. 就绪
if (inputManagerF != null) {
inputManagerF.systemRunning();
}
} catch (Throwable e) {
reportWtf("Notifying InputManagerService running", e);
}
// ...
}
IMS 的启动流程分为三步
- 创建输入系统，建立上层与底层的映射关系。
- 启动输入系统，其实就是启动底层输入系统的几个模块。
- 输入系统就绪，上层会同步一些配置给底层输入系统。
下面分三个模块，分别讲解这三步。
创建输入系统
// InputManagerService.java
public InputManagerService(Context context) {
this.mContext = context;
this.mHandler = new InputManagerHandler(DisplayThread.get().getLooper());
// 配置为空
mStaticAssociations = loadStaticInputPortAssociations();
// 默认 false
mUseDevInputEventForAudioJack =
context.getResources().getBoolean(R.bool.config_useDevInputEventForAudioJack);
// 1. 底层进行初始化
// mPtr 指向底层创建的 NativeInputManager 对象
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 构造函数，主要就是调用 nativeInit() 来初始化底层输入系统。
// com_android_server_input_InputManagerService.cpp
static jlong nativeInit(JNIEnv* env, jclass /* clazz */,
jobject serviceObj, jobject contextObj, jobject messageQueueObj) {
// 从Java层的MessageQueue中获取底层映射的MessageQueue
sp<MessageQueue> messageQueue = android_os_MessageQueue_getMessageQueue(env, messageQueueObj);
if (messageQueue == nullptr) {
jniThrowRuntimeException(env, "MessageQueue is not initialized.");
return 0;
}
// 创建 NativeInputManager
NativeInputManager* im = new NativeInputManager(contextObj, serviceObj,
messageQueue->getLooper());
im->incStrong(0);
// 返回指向 NativeInputManager 对象的指针
return reinterpret_cast<jlong>(im);
}
原来底层创建了 NativeInputManager 对象，然后返回给上层。
但是 NativeInputManager 并不是底层输入系统的服务，它只是一个连接上层输入系统和底层输入系统的桥梁而已。来看下它的创建过程
// com_android_server_input_InputManagerService.cpp
NativeInputManager::NativeInputManager(jobject contextObj,
jobject serviceObj, const sp<Looper>& looper) :
mLooper(looper), mInteractive(true) {
JNIEnv* env = jniEnv();
// 1.保存上层的InputManagerService对象
mServiceObj = env->NewGlobalRef(serviceObj);
// 2. 初始化一些参数
{
AutoMutex _l(mLock);
// mLocked 的类型是 struct Locked，这里初始化了一些参数
// 这些参数会被上层改变
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.创建并注册服务 InputManager
mInputManager = new InputManager(this, this);
defaultServiceManager()->addService(String16("inputflinger"),
mInputManager, false);
}
NativeInputManager 构造过程如下
- 创建一个全局引用，并通过 mServiceObj 指向上层的 InputManagerService 对象。
- 初始化参数。这里要注意一个结构体变量 mLocked，它的一些参数都是由上层控制的。例如，mLocked.showTouches 是由开发者选项中 "Show taps" 决定的，它的功能是在屏幕上显示一个触摸点。
- 创建并注册服务 InputManager。
原来，InputManager 才是底层输入系统的服务，而 NativeInputManagerService 通过 mServiceObj 保存了上层 InputManagerService 引用，并且上层 InputManagerService 通过 mPtr 指向底层的 NativeInputManager。因此，我们可以判定 NativeInputManager 就是一个连接上层与底层的桥梁。
我们注意到创建 InputManager 使用了两个 this 参数，这里介绍下 NativeInputManager 和 InputManager 的结构图
InputManager 构造函数需要的两个接口正好是由 NativeInputManager 实现的，然而，具体使用这两个接口的不是 InputManager，而是它的子模块。这些子模块都是在 InputManager 的构造函数中创建的
// InputManager.cpp
InputManager::InputManager(
const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,
const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {
// 1. 创建InputDispatcher对象，使用 InputDispatcherPolicyInterface 接口
mDispatcher = createInputDispatcher(dispatcherPolicy);
// 2. 创建InputClassifier对象，使用 InputListenerInterface
mClassifier = new InputClassifier(mDispatcher);
// 3. 创建InputReader对象，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 构造函数所使用的两个接口，分别由 InputDispatcher 和 InputReader 所使用。因此 InputManager 向上通信的能力是由子模块 InputDispatcher 和 InputReader 实现的。
InputManager 创建了三个模块，InputReader、InputClassifier、InputDispatcher。 InputReader 负责从 EventHub 中获取事件，然后把事件加工后，发送给 InputClassfier。InputClassifer 会把事件发送给 InputDispatcher，但是它会对触摸事件进行一个分类工作。最后 InputDispatcher 对进行事件分发。
那么现在我们可以大致推算下输入系统的关系图，如下
这个关系图很好的体现了设计模式的单一职责原则。
EventHub 其实只属于 InputReader，因此要想解剖整个输入系统，我们得逐一解剖 InputReader、InputClassifier、InputDispatcher。后面的一系列的文章将逐个来剖析。
启动输入系统
// InputManagerService.java
public void start() {
Slog.i(TAG, "Starting input manager");
// 1.启动native层
nativeStart(mPtr);
// Add ourself to the Watchdog monitors.
Watchdog.getInstance().addMonitor(this);
// 2.监听数据库，当值发生改变时，通过 native 层
// 监听Settings.System.POINTER_SPEED，这个表示手指的速度
registerPointerSpeedSettingObserver();
// 监听Settings.System.SHOW_TOUCHES，这个表示是否在屏幕上显示触摸坐标
registerShowTouchesSettingObserver();
// 监听Settings.Secure.ACCESSIBILITY_LARGE_POINTER_ICON
registerAccessibilityLargePointerSettingObserver();
// 监听Settings.Secure.LONG_PRESS_TIMEOUT，这个多少毫秒触发长按事件
registerLongPressTimeoutObserver();
// 监听用户切换
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. 从数据库获取值，并传递给 native 层
updatePointerSpeedFromSettings();
updateShowTouchesFromSettings();
updateAccessibilityLargePointerFromSettings();
updateDeepPressStatusFromSettings("just booted");
}
输入系统的启动过程如下
- 启动底层输入系统。其实就是启动刚刚说到的 InputReader, InputDispatcher。
- 监听一些广播。因为这些广播与输入系统的配置有关，当接收到这些广播，会更新配置到底层。
- 直接读取配置，更新到底层输入系统。
第2步和第3步，本质上其实都是更新配置到底层，但是需要我们对 InputReader 的运行过程比较熟悉，因此这个配置更新过程，留到后面分析。
现在我们直接看下如何启动底层的输入系统
// com_android_server_input_InputManagerService.cpp
static void nativeStart(JNIEnv* env, jclass /* clazz */, jlong ptr) {
NativeInputManager* im = reinterpret_cast<NativeInputManager*>(ptr);
// 调用InputManager::start()
status_t result = im->getInputManager()->start();
if (result) {
jniThrowRuntimeException(env, "Input manager could not be started.");
}
}
通过 JNI 层的 NativeInputManager 这个桥梁来启动 InputManager。
前面用一幅图表明了 NativeInputManager 的桥梁作用，现在感受到了吗？
status_t InputManager::start() {
// 启动 Dispatcher
status_t result = mDispatcher->start();
if (result) {
ALOGE("Could not start InputDispatcher thread due to error %d.", result);
return result;
}
// 启动 InputReader
result = mReader->start();
if (result) {
ALOGE("Could not start InputReader due to error %d.", result);
mDispatcher->stop();
return result;
}
return OK;
}
InputManager 的启动过程很简单，就是直接启动它的子模块 InputDispatcher 和 InputReader。
InputDispatcher 和 InputReader 的启动，都是通过 InputThread 创建一个线程来执行任务。
//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 可不是一个线程，InputThreadImpl 才是一个线程，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;
}
};
当线程启动后，会循环调用 threadLoop()，直到这个函数返回 false。从 InputThreadImpl 的定义可以看出，threadLoop() 会一直保持循环，并且每一次循环，会调用一次 mThreadLoop()，而函数 mThreadLoop 是由 InputReader 和 InputDispacher 在启动时传入
// InputReader.cpp
status_t InputReader::start() {
if (mThread) {
return ALREADY_EXISTS;
}
// 线程启动后，循环调用 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;
}
// 线程启动后，循环调用 dispatchOnce()
mThread = std::make_unique<InputThread>(
"InputDispatcher", [this]() { dispatchOnce(); }, [this]() { mLooper->wake(); });
return OK;
}
现在，我们可以明白，InputReader 启动时，会创建一个线程，然后循环调用 loopOnce() 函数，而 InputDispatcher 启动时，也会创建一个线程，然后循环调用 dispatchOnce()。
输入系统就绪
// 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);
}
}
// 监听广播，通知底层加载键盘布局
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);
// 监听广播，通知底层加载设备别名
filter = new IntentFilter(BluetoothDevice.ACTION_ALIAS_CHANGED);
mContext.registerReceiver(new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
reloadDeviceAliases();
}
}, filter, null, mHandler);
// 直接通知一次底层加载键盘布局和加载设备别名
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);
}
无论是通知底层加载键盘布局，还是加载设备别名，其实都是让底层更新配置。与前面一样，更新配置的过程，留到后面分析。
结束
通过本文，我们能大致掌握输入系统的轮廓。后面，我们将逐步分析子模块 InputReader 和 InputDispatcher 的功能。
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