Android输入系统

Android输入系统

    依照惯例，在研究Android输入系统之前给出输入系统的本质描述：从哲学的观点来看，输入系统就是解决从哪里来又将到哪里去问题。输入的本质上的工作就是收集用户输入信息并放置到目标位置。

   Android在源代码分类上，并没有输入系统分类。本章的输入系统研究是一个综合的分析，前面的GWES的分析，特别是View的Focus Path以及Window Manager Proxy是本章分析的基础,如果没有理解，请参阅前面的窗口管理的相关章节。

Android输入系统的组成

输入系统由如下几部分组成：

1. 1）后台窗口管理服务
2. 2）Focus Activity
3. 3）Focus Window
4. 4）Focus View：用来接收键盘消息

    从输入系统这个角度去看Android的Window Manager服务解决了用户信息输入收集，而FocusActvitiy，Focus Window、Focus View这些概念的设计是为了解决用户输入应该放到哪里去这个问题。在整个Android系统中，同时只有一个一个Focus Window，而属于该Window的Focus View才是真正的Focus View。

    在Android系统中，在设计上要求多个Actvitiy同时存在运行。在实现中，每次把Actvitiy变成Focused Actvitiy时（[e-mail]）激活程序的时候，就把该Activity的主窗口设置成前景窗口,即系统中的顶层窗口，AppToken概念的引进就是为了解决窗口对象的归属问题。在这个过程中，在逻辑上看，我们挑选了一个Activity作为了Focus Activity来接收系统的消息，实质上这个Focus Activity的Focus窗口就是前景窗口。

         Focus窗口的改变将改变焦点View，前景窗口的改变也将引起焦点View的变化。焦点和光标的概念用于管理输入设备和输入事件的传送。光标是一个绘制在屏幕之上的小位图，指示当前的输入位置。键盘输入有类似的输入焦点和键盘输入插入符的概念。只有具有输入焦点的窗口才能获取键盘事件。改变窗口的焦点通常由特殊的按键组合或者TouchEvent事件完成。具有输入焦点的窗口通常绘制有一个键盘插入符。该插入符的存在、形式、位置，以及该插入符的控制完全是由窗口的事件处理例程完成的。

    现在站在更宏观的位置来看Actvitiy的输入系统，可以从Linux Driver开始到输入框结束的整个链条，我这里给出大输入系统的概念，Android大输入系统包含：Linux driver, Window Manager, Message System, View Focus Path，Focus View。

Android输入系统架构图

现在从Android的代码分析的角度，来看看输入系统的组成。这个过程从代码中分析处理：

在Window Manager Service端

readEvent@com_android_server_KeyInputQueue.cpp

[e-mail]

[e-mail]

[e-mail]

在Client端

 [e-mail]

[e-mail]

    KeyInputQ在WindowMangerService中建立一个独立的线程InputDeviceReader，使用Native函数readEvent来读取Linux Driver的数据构建RawEvent，并放入到KeyQ消息队列中。

    InputDispatcherThread从KeyQ中读取Events，找到Window Manager中的Focus Window，通过Focus Window记录的mClient接口，将Events专递到Client端。Client端在根据自己的Focus Path传递事件，直到事件被处理。

Android用户事件输入路径

 

1 输入路径的一般原理

      按键，鼠标消息从收集到最终将发送到焦点窗口，要经历怎样的路径，是Android GWES设计方案中需要详细考虑的问题。按键，鼠标等用户消息消息的处理可分为不同的情况进行判定：

（1）用户输入根据系统状况是否应该派送。如在ScreenOff的情况下，在按键属于特殊按键的情况下等

（2）是否有拦截Listener

（3）对按键事件来讲，是否存在输入法

（4）是否是焦点终点

（5）是否为焦点切换按相关键

这些情况都是设计输入路径需要考虑的基本条件。

1.1一般的输入路径设计

该输入路径实际上是指的按键消息（MSG_KEYDOWN，MSG_KEYUP， MSG_LongPress）的输入路径，即从活动主窗口到焦点窗口所经历的路程。

将信息输入路径分为两步：

Step 1）窗口管理器将信息发送到活动窗口

Step 2）活动窗口通过缺省处理函数将该消息一层层的传递到焦点。

这样应用程序可以在活动View的处理函数中来预先处理用户输入信息，从而增强应用对用户信息的控制力。

传递路径是通过View的缺省处理函数Onxxx来完成。通过ActiveView ->focus->focus->focus的链条关系，一级一级的将按键消息MSG_KEYDOWN，MSG_KEYUP， MSG_CHAR等传递到focus窗口。

此时用户按键输入先发送到输入法窗口，经过输入法管理器处理，过滤后将输入法产生的结果放置到焦点View。

1.3输入系统整体流程

下面示意图是Android输入系统的数据流途径，通过WM的输入系统线程收集消息，分发到Focus Activity消息队列，然后通过消息系统派发。

 

 

2 Android输入路径详细描述

 

  2.1 第一步:用户数据收集及其初步判定

     KeyInputQ在WindowMangerService中建立一个独立的线程InputDeviceReader，使用Native函数readEvent来读取Linux Driver的数据构建RawEvent，放入到KeyQ消息队列中。

preProcessEvent()@[e-mail]这个是在输入系统中的第一个拦截函数原型。KeyQ重载了preProcessEvent()@WindowManagerService.java。在该成员函数中进行如下动作：

（1） 根据PowerManager获取的Screen on,Screen off状态来判定用户输入的是否WakeUPScreen。

（2） 如果按键式应用程序切换按键，则切换应用程序。

（3） 根据WindowManagerPolicy觉得该用户输入是否投递。

2.2 第二步 消息分发第一层面

InputDispatcherThread从KeyQ中读取Events，找到Window Manager中的Focus Window，通过Focus Window记录的mClient接口，将Events专递到Client端。

如何将KeyEvent对象传到Client端：

在前面的章节（窗口管理ViewRoot，Window Manager Proxy）我们已经知道：在客户端建立Window Manager Proxy后，添加窗口到Window Manager service时，带了一个跟客户ViewRoot相关的IWindow接口实例过去，记录在WindowState中的mClient成员变量中。通过IWindow这个AIDL接口实例，Service可以访问客户端的信息，IWindow是Service连接View桥梁。

看看在Client ViewRootKeyEvent的分发过程

IWindow：dispatchKey(event)

dispatchKey(event)@W@[e-mail]

       ViewRoot.dispatchKey(event)@ViewRoot.java

                     message>

                     sendMessageAtTime(msg)@[e-mail]

至此我们通过前面的Looper，Handler详解章节的分析结论，我们可以知道Key Message已经放入到应用程序的消息队列。

2.3第三步：应用消息队列分发

   消息的分发,在Looper，Handler详解章节我们分析了Looper.loop()在最后后面调用了handleMesage.

          …

           ActivityThread.main()

                Looper.loop()

                  ViewRoot$RootHandler().dispatch()

                      handleMessage

                          ....

      注意到在分发的调用msg.target.dispatch()，而这个target在第二层将消息sendMessageAtTime到消息队列时填入了mag.target=this即为msg.target=ViewRoot实例。所有此时handleMessage就是ViewRoot重载的handleMessage函数。

handlerMessage@[e-mail]

       deliverkeyEvent

            如果输入法存在，dispatchKey到输入法服务。

            否则[e-mail]

     在这里需要强调的是，输入法的KeyEvent的拦截并没有放入到Window Manager Service中，而是放入到了客户端的RootView中来处理。

2.4第四步：向焦点进发，完成焦点路径的遍历。

分发函数调用栈

[e-mail]

mView.dispatchKeyEvent：mView是与ViewRoot相对应的Top-Level View.如果mView是一个ViewGroup则分发消息到他的mFocus。

mView.dispatchKeyEvent @ViewGroup  （ViewRoot@root）

               Event.dispatch

                        mFocus.dispatchKeyEevnet

    如果此时的mFocu还是一个ViewGroup，这回将事件专递到下一层的焦点，直到mFocus为一个View。通过这轮调用，就遍历了焦点Path，至此，用户事件传递完成一个段落。

2.5第五步 缺省处理

如果事件在上述Focus View没有处理掉，并且为方向键之类的焦点转换相关按键，则转移焦点到下一个View。