窗口子系統(tǒng)基本概念與流程分析

窗口子系統(tǒng)位于 fundationwindowmanager 目錄下，提供對(duì)窗口與 Display 管理的基礎(chǔ)能力

概覽

窗口是什么

每個(gè) Ability 在創(chuàng)建時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)主窗口，并且為該窗口設(shè)置 ACE 中的 UIContent 用于加載展示 UI 界面?；旧纤械?UI 視圖都是在窗口中展示的，比如彈窗、toast、系統(tǒng)狀態(tài)欄導(dǎo)航欄、應(yīng)用等。因此窗口子系統(tǒng)是系統(tǒng)圖形界面顯示所需的基礎(chǔ)子系統(tǒng)。

窗口的種類

• 主窗口： 應(yīng)用顯示的主窗口，即每個(gè) Ability 持有的主窗口
• 子窗口： 必須依附于主窗口來(lái)創(chuàng)建與顯示
• 系統(tǒng)窗口 ：其他窗口均屬于系統(tǒng)窗口

窗口的屬性

WindowFlag
flag 指定窗口的部分測(cè)量規(guī)則：

WINDOW_FLAG_NEED_AVOID 是否避開(kāi)區(qū)域，默認(rèn)避開(kāi)，比如狀態(tài)欄導(dǎo)航欄區(qū)域

WINDOW_FLAG_PARENT_LIMIT 是否受到父窗口的限制，默認(rèn)不限制，如果限制，則寬高不能超過(guò)父窗口，需與 WINDOW_MODE_FLOATING 配合使用
WindowMode
mode 指定窗口的布局規(guī)則：

WINDOW_MODE_UNDEFINED 默認(rèn)模式，默認(rèn)寬高為 display 寬高減去狀態(tài)欄導(dǎo)航欄等的寬高

WINDOW_MODE_FULLSCREEN 全屏模式，但需要與 * * * WINDOW_FLAG_NEED_AVOID 一起使用，默認(rèn)寬高為 display 寬高

WINDOW_MODE_SPLIT_PRIMARY 分屏主窗口模式，如果是橫屏則位于左側(cè)，豎屏位于上方

WINDOW_MODE_SPLIT_SECONDARY 分屏副窗口模式，如果是橫屏則位于右側(cè)，豎屏位于下方

WINDOW_MODE_FLOATING 懸浮模式，懸浮窗口可以通過(guò)窗口邊緣改變窗口大小，默認(rèn)寬高為 display 寬高的 3/4
應(yīng)用主窗口可以通過(guò)啟動(dòng) ability 時(shí)的參數(shù) Want::PARAM_RESV_WINDOW_MODE（ohos.aafwk.param.windowMode）來(lái)側(cè)面指定 WindowMode 的值

priority
窗口優(yōu)先級(jí)決定了窗口的層級(jí)，priority 越大窗口越靠近頂部。該屬性位于 WindowNode 內(nèi)，且只能由 WindowType 決定。

WindowType
窗口類型的改變會(huì)引起 flag、mode、priority 或其他屬性的改變，從而達(dá)到改變窗口的測(cè)量、排列與層級(jí)的目的。如：

• WINDOW_TYPE_STATUS_BAR

property_->SetWindowMode(WindowMode::WINDOW_MODE_FLOATING);
property_->SetFocusable(false);

?

• WINDOW_TYPE_KEYGUARD

RemoveWindowFlag(WindowFlag::WINDOW_FLAG_NEED_AVOID);
SetWindowMode(WindowMode::WINDOW_MODE_FULLSCREEN);
?

層級(jí)則是由 WindowType 的 Priority 值與類型共同決定，同類型取值越大層級(jí)越高，WindowType 的 Priority 定義位于 foundationwindowmanagerwmserverincludewindow_zorder_policy.h 中，如：

WINDOW_TYPE_WALLPAPER = 0

WINDOW_TYPE_DESKTOP = 1

WINDOW_TYPE_APP_MAIN_WINDOW = 0

WINDOW_TYPE_APP_SUB_WINDOW = 1

WINDOW_TYPE_STATUS_BAR = 110

WINDOW_TYPE_KEYGUARD = 114

WINDOW_TYPE_BOOT_ANIMATION = 117
WindowType 的類型則有三種：

BelowApp 位于底層，如桌面、壁紙等

App 位于中間，如應(yīng)用主窗口、子窗口

AboveApp 位于上方，如鎖屏、狀態(tài)欄等

WindowType 是在這幾個(gè)屬性中，開(kāi)發(fā)者目前唯一能直接修改的窗口屬性：

window.setWindowType(type: WindowType): Promise
?

Window、Display、Screen 的關(guān)系
Screen 是物理屏幕，Display 是邏輯屏幕，Window 則依附于 Display。Screen 與 Display 之間是多對(duì)多的關(guān)系，Display 與 Window 也是多對(duì)多的關(guān)系。在普通的單屏場(chǎng)景下，Screen 與 Display 是一對(duì)一，Display 與 Window 則是一對(duì)多。

WindowManagerService
WMS 主要負(fù)責(zé) Window 的管理，比如創(chuàng)建、銷毀、布局、層級(jí)的管理，并提供窗口布局、焦點(diǎn)、事件分發(fā)的能力，但不負(fù)責(zé)繪制。主要職責(zé)如下：

• 管理 Window 的創(chuàng)建與銷毀、窗口的屬性的維護(hù)
• 窗口樹(shù)的維護(hù)
• 窗口焦點(diǎn)的管理
• 窗口的層級(jí)管理以及輸入法窗口的層級(jí)提升
• 窗口布局與策略的管理
• 提供窗口的縮放與拖拽能力
  避開(kāi)區(qū)域的管理
• 加載 ACE 布局并觸發(fā)布局回調(diào)事件

DisplayManagerService

DMS 提供 Display 信息、Display 事件通知以及管理 Display 與 Screen 映射關(guān)系，其他能力主要通過(guò) RenderService 實(shí)現(xiàn)。主要職責(zé)如下：

• 通過(guò) RenderService 獲取并管理 Screen
• ScreenGroup 的管理
• Display 的管理，以及其與 Screen 的映射管理
• 對(duì)外提供顯示信息，如寬高、虛擬像素比等
• 提供截屏、量滅屏、橫豎屏、亮度等屏幕相關(guān)能力
• 提供擴(kuò)展屏幕或鏡像屏等多屏能力
• 虛擬屏幕的管理
• Display 事件的通知，如屏幕亮滅、顯示大小、橫豎屏、凍結(jié)等事件

窗口管理流程分析

創(chuàng)建窗口

窗口的創(chuàng)建從 Ability 的 OnStart 聲明周期函數(shù)中觸發(fā)。

• Ability 持有 AbilityWindow，AbilityWindow 則持有 WindowScene
• WindowScene 在初始化階段會(huì)創(chuàng)建一個(gè)主窗口
• 窗口的創(chuàng)建會(huì)調(diào)用 Window::Create 函數(shù)創(chuàng)建 WindowImpl 對(duì)象，并調(diào)用 WindowManagerService::CreateWindow 函數(shù)
• 在 WindowManagerService 中，則通過(guò) WindowController 生成 windowId 并創(chuàng)建 WindowNode
• 最后通過(guò) WindowRoot 將 WindowNode 管理起來(lái)

AbilityWindow 與 WindowScene 的關(guān)系

AbilityWindow 是 Ability 持有用來(lái)在生命周期函數(shù)中生成或調(diào)用窗口生命周期的類，操作窗口的類則是 WindowScene。WindowScene 由 WindowManager client 端提供，用于屏蔽元能力與窗口管理之間強(qiáng)耦合，方便后續(xù)無(wú)屏幕的小型設(shè)備裁剪顯示系統(tǒng)。

WindowImpl 與 WindowNode 的區(qū)別

WindowImpl 是 IWindow 的實(shí)現(xiàn)，是提供給上層操作窗口的接口。WindowNode 與 WindowImpl 一一對(duì)應(yīng)，是 WMS 中操作窗口的實(shí)體，其通過(guò) WindowRoot 管理。* WindowNode 內(nèi)部維護(hù)了一個(gè) windowToken_對(duì)象，該對(duì)象的指向就是 WindowImpl。

• WindowImpl 負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)用于其他子模塊提供操作窗口的能力，能力通過(guò) WMS 與 RenderService 實(shí)現(xiàn)。WindowImpl 在創(chuàng)建時(shí)會(huì)創(chuàng)建 RSSurfaceNode 對(duì)象，該對(duì)象則會(huì)向 RenderService 提交一條窗口創(chuàng)建的事務(wù)。
• 在 WindowNode 創(chuàng)建時(shí)，WindowImpl 會(huì)將 RSSurfaceNode 的引用傳遞給 WindowNode。
• WindowNode 則是 WMS 中對(duì)窗口的抽象，內(nèi)部維護(hù)了父子關(guān)系、顯示隱藏、布局大小等。

WindowRoot 的作用

顧名思義，WindowRoot 管理著所有的窗口。其內(nèi)部維護(hù)著 WindowNode 與 WindowId 的 map，提供了對(duì) WindowNode 的增刪改查操作，并且提供了最小化所有窗口、最大化窗口、設(shè)置布局策略等能力。

WindowImpl 的管理

主窗口的 WindowImpl 由 WindowScene 持有，子窗口則由主窗口自己管理維護(hù)。在 Ability 銷毀時(shí)，會(huì)通知 WindowScene 銷毀主窗口，主窗口則會(huì)銷毀所有的子窗口，并通知 WMS 中的 WindowRoot 銷毀相應(yīng)的 WindowNode。

窗口的顯示

創(chuàng)建的流程僅僅是創(chuàng)建了 WindowImpl 與 WindowNode，并未涉及布局與渲染，那么窗口是如何顯示的呢？

• 窗口的顯示也是通過(guò) Ability 觸發(fā)，在其生命周期函數(shù) OnActive/OnForground 內(nèi)，會(huì)調(diào)用到 WindowScene::GoForeground 中。
• 窗口的顯示也可以通過(guò)在 ets 中手動(dòng)調(diào)用 window.show()觸發(fā)
• 調(diào)用主窗口的 show 方法，即 WindowImpl::Show
• 在其中會(huì)做一些判斷，比如桌面的顯示，會(huì)將其他 app 都最小化
• 接著 WindowImpl 通過(guò) WMS 調(diào)用 WindowRoot 的 AddWindowNode 函數(shù)，并將 windowId 傳遞過(guò)來(lái)
• WindowRoot 通過(guò) windowId 查找 WindowNode，并通過(guò) diaplayId 創(chuàng)建或者獲取 WindowNodeContainer 對(duì)象，并調(diào)用其 AddWindowNode 函數(shù)
• 在 WindowNodeContainer 內(nèi)，會(huì)判斷 window 類型并將 window 加入到相應(yīng)的父窗口中（appRoot、belowRoot、aboveRoot）
• 接著會(huì)處理 WindowNode 中父子關(guān)系的映射，并調(diào)用 DMS 服務(wù)的 UpdateRSTree
• 處理所有窗口的 z 值，并按規(guī)則設(shè)置到每個(gè)窗口的 surfaceNode 中，該操作會(huì)向 RenderService 提交一條事務(wù)。
• z 值的規(guī)則為：從 belowRoot->appRoot->aboveRoot，z 值越來(lái)越大。同一類型中，window 的 priority 越大，z 值越大。同一 priority 的情況下，窗口被添加的越晚，z 值越大。z 值越大，排列越靠上。
• WindowNodeContainer 維護(hù)著兩種布局策略，CASCADE 與 TILE，在維護(hù)完 z 值與父子關(guān)系等操作后，會(huì)調(diào)用布局策略的 AddWindowNode 函數(shù)
• 下面的流程均基于 CASCADE 策略
• 判斷窗口 Visibility，為 false 則不布局
• 判斷避開(kāi)區(qū)域，限制窗口大小。如果是全屏窗口，則寬高與 display 一致。
• 如果是懸浮窗口，默認(rèn)大小設(shè)置為 display 的 3/4，并設(shè)置一個(gè) Decorate 矩形，該矩形為窗口增加了 37vp、5vp、5vp、5vp（上右下左），該矩形用于拖拽與平移
• 如果設(shè)置了 WINDOW_FLAG_PARENT_LIMIT 標(biāo)記并且是子窗口，限制子窗口的大小不能超過(guò)父窗口
• 為懸浮窗口設(shè)置 hotZone，上下左右均增加 20vp。該區(qū)域用于多模輸入模塊判斷手指是否落在 window 內(nèi)，也就是增加判斷范圍。
• 調(diào)用窗口的 surfaceNode 的 SetBounds 函數(shù)，指定窗口的坐標(biāo)與大小。該函數(shù)也會(huì)向 RenderService 提交一條事務(wù)。
• 迭代子窗口，為其執(zhí)行同樣的流程
• 總結(jié)下來(lái)，窗口的顯示就是處理了父子關(guān)系、窗口先后關(guān)系，以及確定了坐標(biāo)與大小，最后向 RenderService 提交事務(wù)，等待下個(gè) vsync 的繪制

WindowNodeContainer 的作用

WindowNodeContainer 與 Display 一一對(duì)應(yīng)，其管理了單個(gè) Display 中的所有窗口，WindowRoot 則管理了所有的窗口與 WindowNodeContainer。WindowNodeContainer 提供了布局策略的決策與設(shè)置、窗口焦點(diǎn)設(shè)置、窗口排列、避開(kāi)區(qū)域管理、窗口分屏顯示等能力。

布局策略

OH 目前支持兩種策略，CASCADE（層疊）與 TILE（平鋪）。默認(rèn)的布局策略是 CASCADE，分屏顯示也會(huì)將策略切換至 CASCADE。布局策略的主要能力就是決定窗口的排列布局方式、位置與大小。兩種策略的區(qū)別如下：

總結(jié)

設(shè)置全屏

設(shè)置全屏可以通過(guò) ets 調(diào)用 window.setFullScreen(true)，window 會(huì)占滿全屏，并且狀態(tài)欄與導(dǎo)航欄會(huì)消失。接下來(lái)來(lái)看看底層是如何實(shí)現(xiàn)的。

setFullScreen 會(huì)走到 WindowImpl 中，其中主要做了 3 件事

• SetWindowMode(WindowMode::WINDOW_MODE_FULLSCREEN)
• RemoveWindowFlag(WindowFlag::WINDOW_FLAG_NEED_AVOID)
• 通過(guò) SetSystemBarProperty 將狀態(tài)欄與導(dǎo)航欄的 enable 置為 false

SetWindowMode
代碼會(huì)調(diào)用到 WindowController::SetWindowMode 內(nèi)，其中會(huì)對(duì) mode 做一些判斷。針對(duì) FULLSCREEN 的情況，會(huì)最小化其他 app 的 window
接著調(diào)用 WindowNodeContainer::UpdateWindowNode，其中會(huì)調(diào)用布局策略來(lái)更新窗口的布局

RemoveWindowFlag
為窗口的 property 這是 flag 后，同樣會(huì)走到 WindowNodeContainer::UpdateWindowNode 中
與窗口顯示流程一樣，其判斷為全屏窗口后，不會(huì)避開(kāi)狀態(tài)欄與導(dǎo)航欄區(qū)域

SetSystemBarProperty
SetSystemBarProperty 同樣會(huì)在 WindowNodeContainer 中更新窗口
迭代所有窗口，遇到全屏窗口，就將窗口內(nèi)的 SystemBarProperty 與默認(rèn)的對(duì)比，有變化（enable 值不同）就通知訂閱了 systemBarTintChange 事件的組件
即 ets 中：window.on(‘systemBarTintChange’)
systemui 訂閱了該事件，在收到事件后，根據(jù) enable 的值，去調(diào)用 statusBar/navigationBar 窗口的 hide 方法，來(lái)達(dá)到隱藏狀態(tài)欄導(dǎo)航欄的目的

如何設(shè)置全屏并且顯示狀態(tài)欄導(dǎo)航欄

只需要在調(diào)用 window 的 setFullScreen 函數(shù)后，在調(diào)用其 setSystemBarEnable 即可：

window.setSystemBarEnable(['status', 'navigation']).then(() => {})

加載 ui

在 Stage 模式中，我們通過(guò) WindowStage 的 setUIContent 來(lái)加載頁(yè)面，這個(gè)過(guò)程是如何實(shí)現(xiàn)的？WindowStage 是 WMS 提供給前端的一套 api，其通過(guò)調(diào)用 WindowImpl 的 setUIContent 來(lái)實(shí)現(xiàn)：

uiContent_ = Ace::UIContent::Create(context_.get(), engine)
uiContent_->Initialize(this, contentInfo, storage)

WindowImpl 會(huì)在合適的時(shí)機(jī)，調(diào)用 UIContent 內(nèi)的回調(diào)：

• uiContent_->UpdateViewportConfig(config, reason) 寬高位置等變化
• uiContent_->UpdateWindowMode(mode)
• uiContent_->ProcessBackPressed()
• uiContent_->ProcessKeyEvent(keyEvent)
• uiContent_->ProcessPointerEvent(pointerEvent)
• uiContent_->ProcessVsyncEvent(static_cast(timeStamp))
• uiContent_->UpdateConfiguration(configuration) 系統(tǒng)語(yǔ)言、顏色模式等變化

觸摸事件的傳遞

觸摸事件由多模輸入模塊傳遞到窗口，經(jīng)過(guò)處理后，傳遞給 ACE 中的 UIContent 中。

通過(guò) InputManager 注冊(cè)為窗口輸入事件消費(fèi)者
觸摸事件會(huì)回調(diào)至 WindowInputChannel::HandlePointerEvent 中
如果調(diào)用了窗口的 AddInputEventListener 設(shè)置觸摸監(jiān)聽(tīng)，轉(zhuǎn)發(fā)事件至監(jiān)聽(tīng)內(nèi)，并且只將 POINTER_ACTION_DOWN 與 POINTER_ACTION_BUTTON_DOWN 傳遞給窗口。
如果是 POINTER_ACTION_MOVE 事件，在下一幀將事件傳遞給窗口。如果是其他事件，立即傳遞給窗口。
在窗口內(nèi)，如果是懸浮窗口：

• POINTER_ACTION_DOWN
  • 判斷手指是否落在窗口之外，窗口 Decorate 矩形內(nèi)，如果是，開(kāi)啟拖拽模式
  • 如果觸摸的 window 類型為 WINDOW_TYPE_DOCK_SLICE，開(kāi)始移動(dòng)模式
• POINTER_ACTION_MOVE
  • 如果開(kāi)啟拖拽模式，根據(jù)手指移動(dòng)的距離，通過(guò) WindowNodeContainer 修改窗口大小
  • 如果開(kāi)啟移動(dòng)模式，根據(jù)手指移動(dòng)的距離，通過(guò) WindowNodeContainer 修改窗口位置

• 如果開(kāi)啟了開(kāi)啟拖拽或移動(dòng)模式，事件不會(huì)繼續(xù)傳遞，如果未開(kāi)啟，則會(huì)傳遞給 ACE 的 UIContent

Display 管理流程分析

DMS 啟動(dòng)流程

DMS 在啟動(dòng)時(shí)的主要工作就是從 RenderService 獲取屏幕信息，并創(chuàng)建 ScreenGroup 與 Display

通過(guò) RSInterface 注冊(cè)屏幕連接回調(diào)，在屏幕連接后，創(chuàng)建 AbsScreen

再通過(guò) RSInterface 獲取屏幕支持的分辨率、刷新率等信息，設(shè)置到 AbsScreen 中

創(chuàng)建 ScreenGroup，將 AbsScreen 添加到 group 中

添加后會(huì)為 AbstractScreen 初始化 RSDisplayNode，并向 RenderService 提交一條 RSDisplayNode 創(chuàng)建的事務(wù)

ScreenGroup 與 AbsScreen 初始化完畢后，會(huì)為 * *

AbsScreen 創(chuàng)建一個(gè) AbstractDisplay
AbstractDisplay 保存了 AbsScreen 中的分辨率刷新率等信息，并且根據(jù)屏幕寬與高，決定虛擬像素比。

通知感興趣的部件，Display 已經(jīng)創(chuàng)建好

WMS 也會(huì)通過(guò) DMS 監(jiān)聽(tīng) Display 的變化，比如大小變化、橫豎屏變化，WMS 會(huì)通知到 WindowNodeContainer 去更新 Display 的狀態(tài)并重新布局所有窗口

如果遇到 BEFORE_SUSPEND 事件，比如進(jìn)入鎖屏狀態(tài)，WMS 會(huì)通過(guò) WindowNodeContainer 通知每個(gè)窗口（WindowImpl）更新其狀態(tài)為 STATE_FROZEN，并告知 AMS，讓持有窗口的 Ability 進(jìn)入后臺(tái)狀態(tài)

ScreenGroup 是什么

ScreenGroup 顧名思義是屏幕組，屏幕組中定義了多個(gè)屏幕的連接方式，如擴(kuò)展或鏡像。每個(gè)物理屏幕在連接后都會(huì)加入到默認(rèn)的屏幕組中。屏幕組也可以包含虛擬屏幕。ScreenGroup 與 AbsScreen 都由 AbstractScreenController 管理。

UpdateRSTree

UpdateRSTree 會(huì)在窗口節(jié)點(diǎn)顯示或隱藏時(shí)調(diào)用，其作用就是為 AbsScreen 中的 RSDisplayNode 添加或刪除窗口的 RSSurfaceNode，并向向 RenderService 提交增加或刪除子節(jié)點(diǎn)的事務(wù)。

審核編輯 黃宇