???????針對平時工作中出現(xiàn)的問題，學(xué)習(xí)了一下Input處理機(jī)制，對在觸摸屏幕或按鍵后事件傳到應(yīng)用進(jìn)行處理整個過程有了一個大概的了解，將這段時間的所學(xué)所得在此記錄一下。
???????IMS原理涉及的知識點(diǎn)比較多，為了方便閱讀，總共分為六篇文章：
???????Android IMS原理解析之InputReader
???????Android IMS原理解析之InputDispatcher
???????Android IMS原理解析之InputChannel
???????Android IMS原理解析之processEvent
???????Android IMS原理解析之dispatchEvent

Android輸入系統(tǒng)

簡介

???????輸入事件的源頭是位于dev/input/下的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，即：當(dāng)我們觸摸屏幕或按鍵后會在該節(jié)點(diǎn)下生成數(shù)據(jù)，而輸入系統(tǒng)的終點(diǎn)是由WMS管理的某個窗口。
???????最初的輸入事件為內(nèi)核生成的原始事件，而最終交付給窗口的則是KeyEvent或MotionEvent對象。
???????Android輸入系統(tǒng)的主要工作是讀取設(shè)備節(jié)點(diǎn)中的原始事件，將其加工封裝，然后派發(fā)給一個指定的窗口以及窗口中的控件。這個過程由InputManagerService系統(tǒng)服務(wù)為核心的多個參與者共同完成。

輸入系統(tǒng)參與者.png

核心成員

1.Linux內(nèi)核

???????接受輸入設(shè)備的中斷，并將原始事件的輸入寫入設(shè)備節(jié)點(diǎn)中；

2.設(shè)備節(jié)點(diǎn)

???????作為內(nèi)核和IMS的橋梁，將原始事件的數(shù)據(jù)暴露給用戶空間，以便IMS可以從中讀取事件；

3.InputManagerService

???????Android系統(tǒng)服務(wù)，它分為java層和native層兩部分；java層負(fù)責(zé)與WMS通信，native層則是InputReader和InputDispatcher兩個輸入系統(tǒng)關(guān)鍵組件的運(yùn)行容器；

4.EventHub

???????直接訪問所有的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。它通過一個名為getEvent()的函數(shù)將所有輸入系統(tǒng)相關(guān)的待處理的底層事件返回給使用者。這些事件包括原始輸入事件、設(shè)備節(jié)點(diǎn)的增刪等；

5.InputReader

???????IMS中的關(guān)鍵組件之一，它運(yùn)行于一個獨(dú)立的線程中，負(fù)責(zé)管理輸入設(shè)備的列表與配置，以及進(jìn)行輸入事件的加工處理。它通過其線程循環(huán)不斷地通過getEvents()函數(shù)從EventHub中將事件取出并進(jìn)行處理。對于設(shè)備節(jié)點(diǎn)的增刪事件，它會更新輸入設(shè)備列表與配置。對于原始輸入事件，InputReader對其進(jìn)行翻譯、組裝、封裝為包含更多信息、更具可讀性的輸入事件，然后交給InputDispatcher進(jìn)行派發(fā)；

6.InputReaderPolicy

???????它為InputReader的事件加工處理提供一些策略配置，例如鍵盤布局信息等；

7.InputDispatcher

???????IMS中的另一個關(guān)鍵組件，它也運(yùn)行于一個獨(dú)立的線程中。InputDispatcher中保管了來自WMS的所有窗口的信息，其收到來自InputReader的輸入事件后，會在其保管的窗口中尋找合適的窗口，并將事件派發(fā)給此窗口；

8.InputDispatcherPolicy

???????它為InputDispatcher的派發(fā)過程提供策略控制。例如截取某些特定的輸入事件用作特殊用途，或者阻止將某些事件派發(fā)給目標(biāo)窗口。一個典型的例子就是HOME鍵被InputDispatcherPolicy截取到PhoneWindowManager中進(jìn)行處理，并阻止窗口收到HOME鍵按下的事件；

9.WMS

???????不是輸入系統(tǒng)的一員，但它對InputDispatcher的正常工作起到重要作用。當(dāng)新建窗口時，WMS為新窗口和IMS創(chuàng)建了事件傳遞所用的通道。另外，WMS還將所有窗口的信息，包括窗口的可點(diǎn)擊區(qū)域，焦點(diǎn)窗口等信息，實(shí)時的更新到IMS的InputDispatcher中，使得InputDispatcher可以正確地將事件派發(fā)到指定的窗口；

10.ViewRootImpl

???????對某些窗口，如壁紙窗口、SurfaceView的窗口來說，窗口就是輸入事件派發(fā)的終點(diǎn)。而對其他的activity、對話框等使用了Android控件系統(tǒng)的窗口來說，輸入事件的終點(diǎn)是控件View。ViewRootImpl將窗口所接收的輸入事件沿著控件樹將事件派發(fā)給感興趣的控件；

總結(jié)

???????內(nèi)核將原始事件寫入設(shè)備節(jié)點(diǎn)中，InputReader不斷地通過EventHub將原始事件取出來并翻譯加工成Android輸入事件，然后交給InputDispatcher。InputDispatcher根據(jù)WMS提供的窗口信息將事件交給合適的窗口。窗口的ViewRootImpl對象再沿著控件樹將事件派發(fā)給感興趣的控件。控件對其收到的事件做出響應(yīng)，更新自己的畫面、執(zhí)行特定的動作。所有這些參與者以IMS為核心，構(gòu)建Android輸入體系。

IMS啟動及構(gòu)成

???????IMS分為java和native兩部分，其啟動過程是從java部分的初始化開始，進(jìn)而完成native部分的初始化；
???????同其他核心服務(wù)一樣，IMS運(yùn)行在system_server進(jìn)程里面，在startOtherServices()里面啟動：

private void startOtherServices() {
     .......
     .......
     traceBeginAndSlog("StartInputManagerService");
     inputManager = new InputManagerService(context);
     traceEnd();

     traceBeginAndSlog("StartInputManager");
     inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputMonitor());
     inputManager.start();
     traceEnd();
     .......
     ......
}

???????通過啟動邏輯可以看到，在創(chuàng)建完IMS實(shí)例后，先執(zhí)行了setWindowManagerCallbacks然后執(zhí)行了start()，接下來進(jìn)入InputManagerService源碼中一起看一下內(nèi)部實(shí)現(xiàn)邏輯：

private static native long nativeInit(InputManagerService service,
            Context context, MessageQueue messageQueue);
private static native void nativeStart(long ptr);

public InputManagerService(Context context) {
    this.mContext = context;
    this.mHandler = new InputManagerHandler(DisplayThread.get().getLooper());

    mPtr = nativeInit(this, mContext, mHandler.getLooper().getQueue());

    ......
}

public void start() {
    Slog.i(TAG, "Starting input manager");
    nativeStart(mPtr);

    .......
}

//該方法設(shè)置了callbacks，后續(xù)native層的callback最終會調(diào)用到這里
public void setWindowManagerCallbacks(WindowManagerCallbacks callbacks) {
    mWindowManagerCallbacks = callbacks;
}

???????在構(gòu)造方法內(nèi)，執(zhí)行了nativeInit()，在start()中執(zhí)行了nativeStart()，以上兩個方法都是native方法，具體的邏輯是在native層實(shí)現(xiàn)的，對應(yīng)的類路徑為：base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp，接下來先一起看一下nativeInit()：

nativeInit()

static jlong nativeInit(JNIEnv* env, jclass /* clazz */,
        jobject serviceObj, jobject contextObj, jobject messageQueueObj) {
    sp<MessageQueue> messageQueue = android_os_MessageQueue_getMessageQueue(env, messageQueueObj);
    if (messageQueue == NULL) {
        jniThrowRuntimeException(env, "MessageQueue is not initialized.");
        return 0;
    }

    NativeInputManager* im = new NativeInputManager(contextObj, serviceObj,
            messageQueue->getLooper());
    im->incStrong(0);
    return reinterpret_cast<jlong>(im);
}

???????在nativeInit方法內(nèi)部，創(chuàng)建了NativeInputManager對象：

class NativeInputManager : public virtual RefBase,
    public virtual InputReaderPolicyInterface,
    public virtual InputDispatcherPolicyInterface,
    public virtual PointerControllerPolicyInterface {
    ......
    ......
}

NativeInputManager::NativeInputManager(jobject contextObj,jobject serviceObj, const sp<Looper>& looper) :
        mLooper(looper), mInteractive(true) {
    JNIEnv* env = jniEnv();

    mContextObj = env->NewGlobalRef(contextObj);
    mServiceObj = env->NewGlobalRef(serviceObj);
    .......
    .......

    sp<EventHub> eventHub = new EventHub();
    mInputManager = new InputManager(eventHub, this, this);
}

???????可以看到，NativeInputManager繼承了InputReaderPolicyInterface、InputDispatcherPolicyInterface等，后續(xù)會講到，然后回到構(gòu)造方法，在構(gòu)造方法內(nèi)部，先創(chuàng)建了EventHub，然后創(chuàng)建InputManager，并將自身和EventHub實(shí)例作為參數(shù)傳入，再看一下InputManager，位于frameworks/native/services/inputflinger/InputManager.cpp：

InputManager::InputManager(const sp<EventHubInterface>& eventHub,
        const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,
        const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {
    mDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy);
    mReader = new InputReader(eventHub, readerPolicy, mDispatcher);
    initialize();
}

void InputManager::initialize() {
    mReaderThread = new InputReaderThread(mReader);
    mDispatcherThread = new InputDispatcherThread(mDispatcher);
}

???????在實(shí)例化InputManager時，會創(chuàng)建InputDispatcher，然后創(chuàng)建InputReader，并把eventHub和mDispatcher作為參數(shù)傳入，參數(shù)dispatcherPolicy和readerPolicy的實(shí)現(xiàn)都是NativeInputManager及參數(shù)mDispatcher，在后續(xù)事件傳遞過程中會用到，接下來會講；然后執(zhí)行了initialize()，分別創(chuàng)建了InputReader運(yùn)行的線程InputReaderThread和InputDispatcher運(yùn)行的線程InputDispatcherThread；
???????總結(jié)一下：在執(zhí)行nativeInit()后，會創(chuàng)建NativeInputManager對象，然后在NativeInputManager內(nèi)部創(chuàng)建了EventHub和InputManager對象，接著在InputManager內(nèi)部創(chuàng)建了InputReader和InputDispatcher對象，并創(chuàng)建了InputReaderThread和InputDispatcherThread，用一張圖概況一下：

IMS主要構(gòu)成.png

nativeStart()

???????接著上面分析，在執(zhí)行nativeInit()后，會執(zhí)行nativeStart()：

static void nativeStart(JNIEnv* env, jclass /* clazz */, jlong ptr) {
    NativeInputManager* im = reinterpret_cast<NativeInputManager*>(ptr);

    status_t result = im->getInputManager()->start();
    if (result) {
        jniThrowRuntimeException(env, "Input manager could not be started.");
    }
}

???????可以看到，實(shí)際上是調(diào)用InputManager的start()方法：

status_t InputManager::start() {
    status_t result = mDispatcherThread->run("InputDispatcher", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
    if (result) {
        ALOGE("Could not start InputDispatcher thread due to error %d.", result);
        return result;
    }

    result = mReaderThread->run("InputReader", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
    if (result) {
        ALOGE("Could not start InputReader thread due to error %d.", result);

        mDispatcherThread->requestExit();
        return result;
    }

    return OK;
}

???????在start()內(nèi)部，啟動了InputReader運(yùn)行的線程InputReaderThread和InputDispatcher運(yùn)行的線程InputDispatcherThread；
???????system_server在啟動IMS時，執(zhí)行的流程如圖所示：

image.png

Thread運(yùn)行

???????當(dāng)兩個線程啟動后，InputReader在其線程循環(huán)中不斷地從EventHub中抽取原始輸入事件，進(jìn)行加工處理后將加工所得的事件放入InputDispatcher的派發(fā)隊(duì)列中；InputDispatcher則在其線程循環(huán)中將派發(fā)隊(duì)列中的事件取出，查找合適的窗口，將事件寫入窗口的事件接收管道中；窗口事件接收線程的Looper從管道中將事件取出，交由事件處理函數(shù)進(jìn)行事件響應(yīng)。

處理流程.png

成員關(guān)系

???????從上面的分析可以看到，在創(chuàng)建IMS時，涉及到許多類，先將關(guān)系整理如下，接下來通過功能詳細(xì)分析：

IMS成員關(guān)系.png