Android4.4 Input 输入上层分析

最近在尝试把Android上的游戏手柄的按键给标准化， 通过上下层的分析， 理论上是可行的。

现在先记录下学习的总结。

Android的输入主要分为两部分：

C++层： 一个是底层事件的收集与分发。 （这部分属于 system_process）

Java和C++层： 事件的消费。 （这部分存在于用户的进程）

这两者在不同的进程， 他们的数据传递方式在Android4.1之后是通过SocketPair（我看的是4.4的代码）,  Android4.1之前是通过共享内存的方式。

网上的文章也很多描述输入部分的， 但是C++层如何传递数据， 写的一般比较清楚， 而且代码比较清晰。 对于如何传递给Java层的就比较模糊。

所以对于C++层的分析， 我推荐一篇Blog比较全面的介绍 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/7091061 。

这篇文章的重点不在于贴上的代码有多少， 而在与底层实现的思想，配上图， 这样对底层有一个大概的了解。（这篇文章也有比较大的局限性， 对事件如何传递到Java层没有做解释）

本文将分为两个部分介绍：

1） 用户进程InputChannel如何同C++层的InputChannel关联起来的（InputChannel的注册流程）

2） C++层如何向Java层传递事件的， 以及Java层是如何消费这个事件的

附： 介绍Java层事件传递的方式

1） 用户进程InputChannel如何同C++层的InputChannel关联起来的（InputChannel的注册流程）

从ViewRoot.java的setView方法开始分析。

大致的流程图： 

注册的流程：

1： ViewRoot 首先创建一个Java层的InputChannel， 通过WindowSession同WMS交互

2： WMS首先通过InputChannel.openInputChannelPair(name)再Nativie层创建一对InputChannel（Android4.1开始InputChannel是通过Socket实现的， 之前是通过ShareMemory实现的）。

3：上层应用注册接收端的InputChannel

3-1： ViewRoot拿到刚才已经关联到Native层的InputChannel， 用InputChannel和Looper创建一个WindowInputEventReceiver。

3-2： WindowInputEventReceiver在创建的时候， 调用Natice层的NativeInputEventReceiver，把InputChannel注册到Native层的Looper上监听ALOOPER_EVENT_INPUT事件。

        int fd = mInputConsumer.getChannel()->getFd();        mMessageQueue->getLooper()->addFd(fd, 0, events, this, NULL);

4：系统服务注册接收端的InputChannel

4-1：InputManager通过Native方法nativeRegisterInputChannel注册服务端的InputChannel

4-2：Native层先保存这个连接， 然后再跟接收端一样在Looper上进行监听。

        sp<Connection> connection = new Connection(inputChannel, inputWindowHandle, monitor);        int fd = inputChannel->getFd();        mConnectionsByFd.add(fd, connection);        mLooper->addFd(fd, 0, ALOOPER_EVENT_INPUT, handleReceiveCallback, this);

整个接收端的注册流程比较简单， 发送端只需要把信息写入发送端的InputChannel中， 接收端就可以接收到信息了。 

2） C++层如何向Java层传递事件的， 以及Java层是如何消费这个事件的

2-1： 一个事件如何从InputDispatcher中发到应用层的

从InputDispatcher中等待事件开始分析：

首先在Looper中等待InputReader往InBoundQueue队列中添加事件。 

1： 由InputReader唤醒InputDispatcher的等待，  开始执行dispatchOnce。

2： 然后在dispatchOnceInnerLocked中， 把事件从InBoundQueue中取出。

3： 对于KeyEvent， 在dispatchKeyLocked中先拿到当前窗口的InputChannel。

4：接着dispatchEventLocked中取得之前服务端保存的Connection。

5：在enqueueDispatchEntriesLocked方法中， 把事件放入outboundqueue队列中（InboundQueue： 同步InputReader和InputDispatcher的，outboundqueue是同步InputDispatcher和InputPublisher ）。

6： 再startDispatchCycleLocked中通过InputPublisher开始传递数据。

7： InputPublisher实际是调用InputChannel， 向之前打开的Socket开始写数据， 所以应用程序端的Socket就会被唤醒。

2-2： 应用层如何从C++层相应事件， 以及上层大致的处理思路

传递的基本流程也比较简单：

1： 应用程序由于之前已经在Looper上注册了InputChannel（即Socket）， 2-1最后一步向服务端的Socket写入数据， 所以应用程序的Socket就会被唤醒。

2：根据注册的信息， getLooper()->addFd(fd, 0, events, this, NULL);， 所以唤醒后首先执行回调函数 LooperCallback.handleEvent.

3：根据handleevent的events参数判断是否为ALOOPER_EVENT_OUTPUT事件， 接着调用consumeEvents处理。

4： consumeEvents处理主要分为3部：

4-1： 通过InputConsumer.consume构造一个C++层的InputEvent(这部分首先调用客户端的InputChannel.receiveMessage方法， 这个方法的实现就是从Socket的另一端读出刚才服务器端写入的内容)

4-2： 把C++层的InputEvent构造成为Java层的一个对象。

4-3： 最后通过JNI的反向调用， 执行Java代码 env->CallVoidMethod(receiverObj.get(),gInputEventReceiverClassInfo.dispatchInputEvent, seq, inputEventObj);

至此事件从C++层传递到了Java层。

附： 介绍Java层事件传递的方式

Java层事件分为两类一类是KeyEvent和MotionEvent， 对于KeyEvent的事件传递， 刚才2-2的传递流程是OK的。 

对于MontionEvent的传递， android4 加入的Vsync， UI的更新是由Vsync来触发的， 这里Montion事件的传递也是由Vsync来出发的。 （由于UI是有Vsync触发刷新的， 如果Montion事件的传递不是由Vsync触发的话， 可能会导致画面和事件的传递不同步）

KeyEvent事件由于不涉及UI的更新， 所以跟Vsync无关。

由于4.1开始， 再处理UI的时候会阻塞事件的处理， 所以在UI更新完毕之后会主动的调用事件处理函数。

主要代码位于android.view.Choreographer.java

    void doFrame(long frameTimeNanos, int frame) {        final long startNanos;        synchronized (mLock) {            if (frameTimeNanos < mLastFrameTimeNanos) {                scheduleVsyncLocked();                return;            }            mFrameScheduled = false;            mLastFrameTimeNanos = frameTimeNanos;        }        doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);        doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);        doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);    }

事件在Java层的处理，主要在ViewRootImpl.java中先处理。

不论是KeyEvent还是MotionEvent最终的处理都是在doProcessInputEvents中处理。

1： doProcessInputEvents中主要是循环处理所以的事件。

2： 具体的处理位置在doProcessInputEvents， 在这个函数中首先判断是否把事件交由Ime处理。

3： 具体的处理流程： Java层封装成一个链的流程。 如果最终都没有处理掉的事件， 则交给SyntheticInputStage， 它是用来转换一些特殊事件的。（例如 遥感事件就是在这里转换成方向键的）

至此： 把一个事件从C++层如何完整的传递到Java层的流程分析完毕， 整个流程没有贴大量的代码。

因为代码大家都有， 代码多了反而容易迷糊，篇幅冗余，而且代码太多容易抓不住重点， 贴图加上文字描述， 这样整个流程做到了然于胸， 某个过程不明白的可以去看具体代码。