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深浅模式

Android Window 体系详解 ​

1. Window 的角色定位 ​

  • 抽象定义：Window 是 Android 中展示视图与接收输入的顶层容器，android.view.Window 为抽象类，Activity、Dialog、Toast 等都通过具体 Window 实例进行展示。
  • 三层结构：
    1. Window 对象：负责管理 DecorView、WindowManager.LayoutParams、回调等。
    2. DecorView：窗口顶级 View，包含系统装饰（状态栏、导航栏占位等）和内容区域。
    3. ViewRootImpl：连接 View 世界与 WindowManagerService (WMS) 的桥梁，处理绘制、输入、窗口变更。
  • 系统服务协作：Window 的创建、更新、销毁由 WindowManagerService 统一调度，与 SurfaceFlinger 协作完成最终展示。

2. WindowManager 与 WMS ​

  • WindowManager 是应用侧接口，实际调用 WindowManagerGlobal。
  • WindowManagerService (WMS) 是系统服务，负责：
    • 管理窗口层级、Z-Order、动画、输入焦点。
    • 与 ActivityTaskManager 协作维护 Activity/Task 可见性。
    • 分配 Surface、控制尺寸与位置、响应旋转与多窗口。
  • 交互过程：
    1. 应用通过 WindowManager.addView() 提交 ViewRootImpl 创建请求。
    2. ViewRootImpl 通过 Binder 调用 WMS 的 addWindow()。
    3. WMS 校验权限、窗口类型、token，创建或复用 SurfaceControl。
    4. WMS 通知 ViewRootImpl 初始化绘制和输入渠道。

3. Activity 与 Window ​

  • Activity 启动时 ActivityThread.handleLaunchActivity() 调用 Activity.attach()，创建 PhoneWindow。
  • setContentView() 实际调用 PhoneWindow.setContentView()，将布局加载到 DecorView 的 mContentParent。
  • ActivityThread.handleResumeActivity() 中 WindowManager.addView(decorView) 完成窗口添加。
  • 生命周期变化时通过 WindowManager.updateViewLayout() 调整布局参数，退出时调用 removeViewImmediate()。

4. Window 类型与层级 ​

  • WindowManager.LayoutParams.type 决定窗口层级与权限：
    • 应用窗口 (TYPE_APPLICATION、TYPE_APPLICATION_PANEL 等)：Activity、Dialog。
    • 子窗口 (TYPE_APPLICATION_SUB_PANEL 等)：依附于父窗口，如 PopupWindow。
    • 系统窗口 (TYPE_SYSTEM_ALERT、TYPE_APPLICATION_OVERLAY)：需 MANAGE_OVERLAY_PERMISSION。
  • 层级影响焦点、触控穿透与覆盖关系；WMS 根据 type、token、Z-order 排序。

5. LayoutParams 关键字段 ​

  • 尺寸：width/height 支持 MATCH_PARENT、WRAP_CONTENT、自定义像素。
  • 位置：gravity、x/y、layoutInDisplayCutoutMode 控制布局。
  • 标志位：flags（如 FLAG_FULLSCREEN、FLAG_KEEP_SCREEN_ON、FLAG_NOT_FOCUSABLE）。
  • 输入：softInputMode、inputFeatures、dimAmount 影响输入法与背景遮罩。
  • 动画：windowAnimations 指定进入/退出动画资源。

6. DecorView 结构 ​

  • 根节点通常为 FrameLayout，包含：
    • StatusBar/NavigationBar 占位：ViewStub 动态填充。
    • ActionBar/Toolbar 区域。
    • 内容区：android.R.id.content。
  • setContentView() 将布局添加到内容区。
  • DecorView 实现了 Callback 接口，分发按键、触摸事件给 Activity。

7. ViewRootImpl 职责 ​

  • 管理窗口与 WMS 的通信：relayoutWindow()、setView()、die()。
  • 维护输入通道 InputChannel，处理触控、键盘事件。
  • 负责调用 performTraversals() 完成 View 树测量、布局、绘制。
  • 监听窗口 Insets、配置变化（旋转、尺寸）、Surface 生命周期。

8. Surface 与渲染 ​

  • 每个窗口关联一个或多个 Surface，由 SurfaceFlinger 合成。
  • 应用端通过 Surface 的 Canvas 或 Hardware Renderer（RenderThread）绘制内容。
  • 当窗口尺寸或可见性变化时，ViewRootImpl 会触发 SurfaceChanged 回调，Activity/TextureView 需响应。

9. 输入与焦点 ​

  • InputDispatcher 根据 WMS 的焦点窗口列表分发事件。
  • Window 可通过 FLAG_NOT_FOCUSABLE、FLAG_NOT_TOUCHABLE 控制输入策略。
  • Window.Callback（Activity/Dialog 实现）处理 dispatchKeyEvent、onWindowFocusChanged。
  • 多窗口/分屏模式下，焦点窗口随着前台任务变化，WMS 同步通知相关应用。

10. 特殊窗口与场景 ​

  • Dialog：内部持有 DialogWindow; 调用 WindowManager.addView() 添加，生命周期跟随 Activity。
  • PopupWindow：通过 TYPE_APPLICATION_PANEL/SUB_PANEL 添加子窗口，可设置背景、动画。
  • Toast：系统级窗口，Android 11 起权限受限；前台应用可使用 TYPE_TOAST。
  • 悬浮窗：TYPE_APPLICATION_OVERLAY，需用户授权；系统限制频繁显示。
  • Wallpaper/输入法窗口：特殊 type，对位置、尺寸、输入有特殊管理策略。

11. 多窗口与显示适配 ​

  • Android 7.0 引入分屏、多窗口模式；WMS 根据 Task/DisplayArea 组织窗口层次。
  • 可折叠设备需处理多个 Display、WindowMetrics、WindowLayoutInfo。
  • WindowInsets API 负责适配刘海、手势导航区域；WindowCompat.setDecorFitsSystemWindows 控制沉浸式体验。

12. 权限与安全 ​

  • 系统会校验窗口类型是否具备权限（如 Overlay）。
  • 防控点击劫持：FLAG_SECURE 禁止截屏/录屏；setFilterTouchesWhenObscured 拦截被覆盖时的触控。
  • 严格遵守最小权限原则，避免滥用全屏/悬浮窗影响用户体验。

13. 调试工具与排障 ​

  • adb shell dumpsys window：查看窗口层级、属性、焦点状态。
  • Hierarchy Viewer/Layout Inspector：可视化窗口与 View 结构。
  • adb shell cmd window：操作窗口模式（如 设置最小化、最大化）。
  • WindowManager 日志：监控新增/移除窗口、异常。
  • StrictMode + Window.setCallback：检测窗口回调耗时。

14. 常见问题与解决策略 ​

问题可能原因解决建议
WindowLeaked 异常Activity 销毁时未移除窗口在 onDestroy 调用 dismiss() 或 removeViewImmediate()
布局被系统栏遮挡没有处理 Insets使用 WindowInsetsController、ViewCompat.setOnApplyWindowInsetsListener()
悬浮窗不可见未申请权限或被系统限制检查 Settings.canDrawOverlays()，适配不同 ROM
多窗口尺寸异常依赖旧的 DisplayMetrics使用 WindowMetrics/onConfigurationChanged 重新计算
输入法遮挡softInputMode 配置不当设置 ADJUST_RESIZE 并监听 Insets

15. 最佳实践清单 ​

  • Activity 中使用 WindowCompat、Insets API 实现沉浸式和自适应布局。
  • 在组件销毁时及时释放窗口，避免内存泄漏与 WindowLeaked。
  • 针对权限敏感的窗口（Overlay/Toast）提供明确引导，尊重用户体验。
  • 自定义 Dialog/PopupWindow 注意布局层级与动画，避免 overdraw。
  • 结合 WindowManager.LayoutParams 与 ViewRootImpl 回调，监控窗口尺寸，必要时动态调整内容布局。

理解 Window 体系有助于掌握 Android 的界面呈现与系统交互原理，为实现复杂 UI、悬浮窗、多窗口适配提供坚实基础。