Input系统之InputReader处理按键事件详解
大胃粥 人气:0前言
前面几篇文章已经为 Input 系统的分析打好了基础，现在是时候进行更深入的分析了。
通常，手机是不带键盘的，但是手机上仍然有按键，就是我们经常使用的电源键以及音量键。因此还是有必要分析按键事件的处理流程。
那么，掌握按键事件的处理流程，对我们有什么用处呢？例如，手机上添加了一个功能按键，你知道如何把这个物理按键映射到上层，然后处理这个按键吗？又例如，如果设备是不需要电源键，但是系统默认把某一个按键映射为电源键，那么我们如何使这个按键不成为电源键呢？所有这一切，都与按键事件的处理流程相关。
认识按键事件
很多读者可能还不知道按键事件到底长什么样，通过 adb shell getevent 可以获取输入设备产生的元输入事件，按键事件当然也包括在内。
当按下电源键，可以产生如下的按键事件
/dev/input/event0: 0001 0074 00000001
/dev/input/event0: 0000 0000 00000000
/dev/input/event0: 0001 0074 00000000
/dev/input/event0: 0000 0000 00000000
/dev/input/event0 是内核为输入设备生成的设备文件，它代表一个输入设备，它后面的数据格式为 type code value。
以第一行为例，几个数据的含义如下
0001代表输入设备产生事件的类型。此时电源键产生的是一个按键类型事件，而如果手指在触摸设备上滑动，产生是一个坐标类型事件。0074表示按键的扫描码(code)，这个扫描码是与输入设备相关，因此不同的设备上的电源键，产生的扫描码可能不同。00000001表示按键值(value)。00000001表示按键被按下，00000000表示按键抬起。
因此，一个输入设备产生的事件，可以通过 type + code + value 的形式表示。
注意，以上这些数据都是元输入事件的数据，是由内核直接为输入设备生成的数据，因此读起来没那么直观。我们可以通过 adb shell getevent -l 显示输入系统对这些数据的分析结果，当按下电源键，会出现如下结果
/dev/input/event0: EV_KEY KEY_POWER DOWN
/dev/input/event0: EV_SYN SYN_REPORT 00000000
/dev/input/event0: EV_KEY KEY_POWER UP
/dev/input/event0: EV_SYN SYN_REPORT 00000000
第一行数据，EV_KEY + KEY_POWER + DOWN 表示电源键按下。
第三行数据，EV_KEY + KEY_POWER + UP 表示电源键抬起。
第二行和第四行的数据，EV_SYN + SYN_REPORT 表示之前的一个事件的数据已经发送完毕，需要系统同步之前一个事件的所有数据。对于一个按键，一个事件只有一条数据，然而对于触摸板上的滑动事件，例如手指按下事件，它的数据可不止一条，我们将在后面的文章中看到。
好，既然已经以按键事件的数据有了基本的认识，那么接下来开始着手分析按键事件的处理流程。
处理按键事件
从前面文章可知，InputReader 从 EventHub 中获取了输入事件的数据，然后调用如下函数进行处理
void InputReader::processEventsLocked(const RawEvent* rawEvents, size_t count) {
for (const RawEvent* rawEvent = rawEvents; count;) {
int32_t type = rawEvent->type;
size_t batchSize = 1;
if (type < EventHubInterface::FIRST_SYNTHETIC_EVENT) {
int32_t deviceId = rawEvent->deviceId;
// 获取同一个设备的元输入事件的数量
while (batchSize < count) {
if (rawEvent[batchSize].type >= EventHubInterface::FIRST_SYNTHETIC_EVENT ||
rawEvent[batchSize].deviceId != deviceId) {
break;
}
batchSize += 1;
}
// 批量处理同一个设备的元输入事件
processEventsForDeviceLocked(deviceId, rawEvent, batchSize);
} else {
// ...
}
count -= batchSize;
rawEvent += batchSize;
}
}
void InputReader::processEventsForDeviceLocked(int32_t eventHubId, const RawEvent* rawEvents,
size_t count) {
auto deviceIt = mDevices.find(eventHubId);
if (deviceIt == mDevices.end()) {
return;
}
std::shared_ptr<InputDevice>& device = deviceIt->second;
// 如果 InputDevice 没有 InputMapper，那么它不能处理事件
if (device->isIgnored()) {
return;
}
// InputDevice 批量处理元输入事件
device->process(rawEvents, count);
}
InputReader 首先找到属于同一个设备的多个事件，然后交给 InputDevice 进行批量处理
// frameworks/native/services/inputflinger/reader/InputDevice.cpp
void InputDevice::process(const RawEvent* rawEvents, size_t count) {
// 虽然 InputReader 把批量的事件交给 InputDevice，但是 InputDevice 还是逐个处理事件
for (const RawEvent* rawEvent = rawEvents; count != 0; rawEvent++) {
if (mDropUntilNextSync) {
if (rawEvent->type == EV_SYN && rawEvent->code == SYN_REPORT) {
mDropUntilNextSync = false;
}
} else if (rawEvent->type == EV_SYN && rawEvent->code == SYN_DROPPED) {
// EV_SYN + SYN_DROPPED 表明要丢弃后面的事件，直到 EV_SYN + SYN_REPORT
mDropUntilNextSync = true;
reset(rawEvent->when);
} else {
// 每一个事件交给 InputMapper 处理
for_each_mapper_in_subdevice(rawEvent->deviceId, [rawEvent](InputMapper& mapper) {
mapper.process(rawEvent);
});
}
--count;
}
}
虽然 InputReader 把事件交给 InputDevice 进行批量处理，但是 InputDevice 是逐个把事件交给它的 InputMapper 处理。
对于键盘类型的输入设备，它的 InputMapper 实现类为 KeyboardInputMapper，它对按键事件处理如下
void KeyboardInputMapper::process(const RawEvent* rawEvent) {
switch (rawEvent->type) {
// 处理 EV_KEY
case EV_KEY: {
int32_t scanCode = rawEvent->code;
int32_t usageCode = mCurrentHidUsage;
mCurrentHidUsage = 0;
if (isKeyboardOrGamepadKey(scanCode)) {
// 注意第三个参数，value等于0，才表示按键down， 也就是说，value 为1， 表示按键被按下
processKey(rawEvent->when, rawEvent->readTime, rawEvent->value != 0, scanCode,
usageCode);
}
break;
}
case EV_MSC: {
// ...
}
// 处理 EV_SYN + SYN_REPORT
case EV_SYN: {
if (rawEvent->code == SYN_REPORT) {
mCurrentHidUsage = 0;
}
}
}
}
其中，我们只需要关心类型为 EV_KEY 类型的事件，它表示一个按键事件，它的处理如下
void KeyboardInputMapper::processKey(nsecs_t when, nsecs_t readTime, bool down, int32_t scanCode,
int32_t usageCode) {
int32_t keyCode;
int32_t keyMetaState;
uint32_t policyFlags;
// 1. 根据键盘配置文件，把 scanCode 转化为 keycode，并获取 flags
if (getDeviceContext().mapKey(scanCode, usageCode, mMetaState, &keyCode, &keyMetaState,
&policyFlags)) {
keyCode = AKEYCODE_UNKNOWN;
keyMetaState = mMetaState;
policyFlags = 0;
}
// 按下
if (down) {
// 根据屏幕方向，再次转换 keyCode
// Rotate key codes according to orientation if needed.
if (mParameters.orientationAware) {
keyCode = rotateKeyCode(keyCode, getOrientation());
}
// Add key down.
ssize_t keyDownIndex = findKeyDown(scanCode);
if (keyDownIndex >= 0) {
// key repeat, be sure to use same keycode as before in case of rotation
keyCode = mKeyDowns[keyDownIndex].keyCode;
} else {
// key down
if ((policyFlags & POLICY_FLAG_VIRTUAL) &&
getContext()->shouldDropVirtualKey(when, keyCode, scanCode)) {
return;
}
if (policyFlags & POLICY_FLAG_GESTURE) {
// 如果设备通知支持触摸，那么发送一个 ACTION_CANCEL 事件
getDeviceContext().cancelTouch(when, readTime);
}
KeyDown keyDown;
keyDown.keyCode = keyCode;
keyDown.scanCode = scanCode;
// 保存按下的按键
mKeyDowns.push_back(keyDown);
}
mDownTime = when;
} else { // 抬起按键
// Remove key down.
ssize_t keyDownIndex = findKeyDown(scanCode);
if (keyDownIndex >= 0) {
// key up, be sure to use same keycode as before in case of rotation
keyCode = mKeyDowns[keyDownIndex].keyCode;
// 移除
mKeyDowns.erase(mKeyDowns.begin() + (size_t)keyDownIndex);
} else {
// key was not actually down
ALOGI("Dropping key up from device %s because the key was not down. "
"keyCode=%d, scanCode=%d",
getDeviceName().c_str(), keyCode, scanCode);
return;
}
}
// 更新meta状态
if (updateMetaStateIfNeeded(keyCode, down)) {
// If global meta state changed send it along with the key.
// If it has not changed then we'll use what keymap gave us,
// since key replacement logic might temporarily reset a few
// meta bits for given key.
keyMetaState = mMetaState;
}
nsecs_t downTime = mDownTime;
// 外部设备的按键按下时，添加唤醒标志位
if (down && getDeviceContext().isExternal() && !mParameters.doNotWakeByDefault &&
!isMediaKey(keyCode)) {
policyFlags |= POLICY_FLAG_WAKE;
}
// 设备是否能生成重复按键事件，一般设备都不支持这个功能
// 而是由系统模拟生成重复按键事件
if (mParameters.handlesKeyRepeat) {
policyFlags |= POLICY_FLAG_DISABLE_KEY_REPEAT;
}
// 2. 生成 NotifyKeyArgs, 并加到 QueuedInputListener 队列中
NotifyKeyArgs args(getContext()->getNextId(), when, readTime, getDeviceId(), mSource,
getDisplayId(), policyFlags,
down ? AKEY_EVENT_ACTION_DOWN : AKEY_EVENT_ACTION_UP/*action*/,
AKEY_EVENT_FLAG_FROM_SYSTEM/*flags*/, keyCode, scanCode, keyMetaState, downTime);
getListener()->notifyKey(&args);
}
我现在只关心手机上电源键以及音量键的处理流程，因此这里的处理过程主要分为两步
- 根据按键配置文件，把扫描码(scan code)转换为按键码(key code)，并从配置文件中获取策略标志位(policy flag)。不同的输入设备的同一种功能的按键，例如电源键，产生的扫描码不一定都相同，Android 系统需要把扫描码映射为同一个按键码进行处理。
- 创建一个事件 NotifyKeyArgs，并加入到 QueuedInputListener 队列中。从前面的文章可知，当 InputReader 处理完从 EventHub 读到的事件后，会刷新这个队列，从而把事件发送给 InputClassifier。而对于按键事件，InputClassifier 不做任何加工，直接把事件传递给 InputDispatcher。
现在只要知道如何把一个按键的扫描码映射为按键码，InputReader 处理按键事件的整个流程都一清二楚了。
扫描码映射按键码
status_t EventHub::mapKey(int32_t deviceId, int32_t scanCode, int32_t usageCode, int32_t metaState,
int32_t* outKeycode, int32_t* outMetaState, uint32_t* outFlags) const {
std::scoped_lock _l(mLock);
Device* device = getDeviceLocked(deviceId);
status_t status = NAME_NOT_FOUND;
if (device != nullptr) {
// Check the key character map first.
const std::shared_ptr<KeyCharacterMap> kcm = device->getKeyCharacterMap();
if (kcm) {
// 1. KeyCharacterMapFile :转换 scanCode 为 keyCode
if (!kcm->mapKey(scanCode, usageCode, outKeycode)) {
*outFlags = 0;
status = NO_ERROR;
}
}
// Check the key layout next.
if (status != NO_ERROR && device->keyMap.haveKeyLayout()) {
// 2. KeyLayoutFile: 把 scanCode 转换为 keycode
if (!device->keyMap.keyLayoutMap->mapKey(scanCode, usageCode, outKeycode, outFlags)) {
status = NO_ERROR;
}
}
if (status == NO_ERROR) {
if (kcm) {
// 3. KeyCharacterMapFile: 根据meta按键状态，重新映射按键字符
kcm->tryRemapKey(*outKeycode, metaState, outKeycode, outMetaState);
} else {
*outMetaState = metaState;
}
}
}
if (status != NO_ERROR) {
*outKeycode = 0;
*outFlags = 0;
*outMetaState = metaState;
}
return status;
}
扫描码转化为按键码的过程有点小复杂
- 首先根据 kcm(key character map) 文件进行转换。
- 如果第一步失败，那么根据 kl(key layout) 文件进行转换。
- 如果前两步，有一个成功，那么再根据meta按键状态，重新使用 kcm 文件对按键码再次进行转换。这个只对键盘起作用，例如按下 shift ，再按字母键，那么会产生大写的字母的按键码。而对于电源键和音量键，此步骤可以忽略。
可以发现，kcm 和 kl 文件都可以把按键的扫描码进行转换为按键码，然而 kcm 文件一般都只是针对键盘按键，而对于电源键和音量键，一般都是通过 kl 文件进行转换的。
那么如何找到输入设备的 kl 文件呢？前面通过 adb shell getevent 可以发现输入设备的文件节点为 /dev/input/event0，再通过 adb shell dumpsys input 导出所有设备的信息，就可以找到电源键属于哪个设备，以及设备的的按键配置文件
6: qpnp_pon
Classes: KEYBOARD
Path: /dev/input/event0
Enabled: true
Descriptor: fb60d4f4370f5dbe8267b63d38dea852987571ab
Location: qpnp_pon/input0
ControllerNumber: 0
UniqueId:
Identifier: bus=0x0000, vendor=0x0000, product=0x0000, version=0x0000
KeyLayoutFile: /system/usr/keylayout/Generic.kl
KeyCharacterMapFile: /system/usr/keychars/Generic.kcm
ConfigurationFile:
VideoDevice: <none>
从这个信息就可以看出，输入设备的 kl 文件为 /system/usr/keylayout/Generic.kl，它的电源键映射如下
key 116 POWER
其中，116是十进制，它的十六进制为 0x74，正好就是 adb shell getevent 显示的电源按键的扫描码。
POWER 就是被映射成的按键码，但是它是一个字符，而实际使用的是 int 类型，这个关系的映射是在下面定义的
// frameworks/native/include/android/keycodes.h
/**
* Key codes.
*/
enum {
AKEYCODE_POWER = 26,
}
因此，电源按键的扫描码 0x74，被映射为按键码 26，正好就是上层 KeyEvent.java 定义的电源按键值
// frameworks/base/core/java/android/view/KeyEvent.java public static final int KEYCODE_POWER = 26;
在很早的 Android 版本上，配置文件中，电源键还会定义一个策略标志位，如下
key 116 POWER WAKE
其中，WAKE 就是一个策略标志位，在把扫描转换为按键码时，这个策略标志位也会被解析，它表示需要唤醒设备，上层会根据这个标志位，让设备唤醒。
结束
InputReader 处理按键事件的过程其实很简单，就是把按键事件交给 KeyboardInputMapper 处理，KeyboardInputMapper 根据配置文件，把按键的扫描码转换为按键码，并同时从配置文件中获取策略标志位，然后把这些信息包装成一个事件，发送到下一环。
现在，如果项目上让你完成功能按键的映射，或者解除某个按键的电源功能，你会了吗？
加载全部内容