在Android App中，我们经常会看到页面与页面之间的切换，页面弹出输入法以及页面弹出窗口等，这种情况实际就是一个Activity中对应了一个窗口，页面之间的切换既是Activity生命周期的调用，也是两个窗口之间哪个展示在前，同理的，输入法也是一个窗口，在页面弹出的也是一个子窗口，由此得出，在Android系统中，我们需要一个管理类用来管理窗口的，而这就是我们经常看到的WindowManagerService（WMS）服务发挥的作用。各个Activity对应的Window的状态实际由WindowState来管理。我们在启动Activity的时候，实际上就涉及应用程序侧——WMS——AMS三者之间的关联，如下图所示：
我们在Activity启动一节提到，Activity组件的启动由AMS来管理，和Activity组件启动相关的对象有包括ActivityRecord，用来记录Activity运行状态。我们在开发过程中，经常出现在弹出弹窗时，提示相关弹窗token不存在的情况，这个bug暂且不追究什么原因引起，我们只要知道，窗口是需要对应一个token的，在Activity中，对应有个AppWindowToken，其在Activity启动的过程中由WMS创建，既然Activity有多个，而AppWindowToken是由WMS创建的，可想而知，AppWindowToken一定是记录在一个Collections中，如Hashmap，list等。AppWindowToken的作用实际就是一个标识符，且和Activity是唯一对应的。为啥需要AppWindowToken，实际上因为有WMS和AMS相互参与，因此使用唯一的token来标记对应的Activity就显得有必要。
IWindow和IWindowSession都为Binder本地对象，用于应用程序和WMS之间的相关调用。通过IWindowSession通过WMS为Activity创建一个WindowState对象（WindowState的作用下面会说到），通过调用IWindowSession的relayout来请求Activity进行UI布局，使得Activity可以在屏幕上显示。IWindow具体对象引用在WMS创建的WindowState的mClient属性中，通过这个属性，当Activity窗口大小、可见性、焦点等变化的时候，通过IWindow的相关方法通知到Activity，从而进行对应的调整。
此外，WMS在为Activity创建一个WindowState过程中，通过调用attach方法创建了Java层的SufaceSession对象，Java层的SurfaceSession对象对应用C++层的SurfaceComposerClient对象，因此Java层的应用程序就可以通过SurfaceSession来和SurfaceFlinger建立了联系。
那么窗口有了，正如一扇窗的框架有了，但是我们需要安装的是玻璃，否则，窗只是个框架，没有任何实质的东西，因此，形如Activity的内容正是一扇窗的玻璃。那么这个窗玻璃究竟有哪些知识点呢？
我们知道，Activity启动的流程中，也是创建UI界面的过程，既窗口的绘图表面。窗口的绘图表面实际涉及到几个数据结构。
ViewRoot（ViewRootImpl）——通过它可以对UI进行刷新布局、重新渲染等；
WindowManagerImpl（WindowManagerGloable）——本地窗口的管理器，本地成员包括三个重要的数组，mViews、mRoots、mParams。用于存储每个窗口对应的UI页面、UI页面对应的指导者viewRoot以及相关的布局；
PhoneWindow——为Activity在启动过程中创建的本地窗口对象；
DecorView——所有应用窗口的父View，包括titleBar和contentView，一般情况下，Activity在onCreate的时候setContentView即设置contentView的UI内容。
这样，我们知道了Activity启动的时候创建了本地窗口phoneWindow, PhoneWindow包含DecorView，该View我们主要的开发点就是contentView，通过contentView开发者可以实现具体需求需要的。本地窗口以及相关的UI View有了，前面说的在Activity启动的时候，创建并设置相关的view过程中会进行WindowState的对象创建。View有了，窗口管理有了，这些可以看成是软件上的，那么怎么变现到显示屏展示呢？我们继续以玻璃窗为例子，有窗为框架了，我们玻璃造型也知道怎么处理了，但是我们需要介子去把这些内容展示出来。而这就是我们常看到的Surface。如下图所示，每个应用程序窗口都对应有两个Java层的Surface对象，其中一个是在WMS服务这一侧创建的，而另一个是在应用程序进程这一侧创建的。在WMS服务这一侧创建的Java层的Surface对象关联C++层的SurfaceControl，用来设置应用窗口的属性、例如大小、位置等，而在应用程序这一侧创建的Java层的Surface对象关联C++层的Surface对象，用来绘制应用程序窗口的UI，既应用程序窗口的绘图表面，而最终，UI图形界面都关联到用到SurfaceFling服务提供的同一个Layer对象。对于SurfaceFling，还是如同上面，将一步步揭开是什么来的。
既然我们已经找到了承载体Surface，那么接下来我们来看下应用程序是如何绘制上去的，绘制上去之后，SurfaceFlinger又是怎样提供一个能力让相关的UI展示到显示屏上的。
应用程序的绘制流程在应用层面上来看就是Android的绘制原理，经过onMeasure（窗口的测量）、onLayout（窗口的布局）、onDraw（窗口的绘制）。在onDraw这一步，ViewRoot（ViewRootImpl）首先会创建一个Canvas画布，接着在画布上绘制Android程序创建的的UI, 最后再将已画上内容的画布（Canvas）交给SurfaceFlinger服务来进行渲染。在onDraw这一步，可以区分是硬件加速（使用openGL）还是非硬件加速（使用Skia图形库）来进行栅格化。通过绘制在Canvas画布上一个图形缓存区中，进而SurfaceFlinger通过OpenGL图像块API来将这个图形缓冲区渲染到帧缓冲区中，既绘制到屏幕上。如下图软件绘制和硬件绘制的区别。
在Android3.0或者没有启动硬件加速之前，系统启用软件的方式流程如下：
从Android3.0开始，就可以支持硬件加速，Android4.0开始，默认开启硬件加速，如下图。
我们知道，Android设备的显示屏是用来显示画面的。而应用程序的UI就是渲染在显示屏上的。在内核空间，系统屏幕是一个称为帧缓冲区的硬件设备来描述的。在用户空间，用户空间通过文件描述符形如/dev/graphics/fbn（其中n可为0、1...n）来操作硬件设备。涉及到硬件设备，在HAL究竟是干嘛的一文中说到，硬件抽象层是对硬件设备一种抽象，所谓抽象就是计算机语言结构化，如对应设备的结构体，对应操作的方法等。所以帧缓存区的硬件设备不是真正的硬件设备，实际真正的设备是显卡，通过帧缓存区的映射设备描述（硬件抽象层），可以访问显卡或者显卡的寄存器等。
Android系统在帧缓冲区中提供了一个Gralloc模块，封装了帧缓冲区的所有访问操作。用户空间应用程序在使用帧缓冲区的时候，首先要加载Gralloc模块之后，并且获得一个gralloc设备和fb设备。gralloc设备的作用是应用程序可以通过它申请分配一块图形缓冲区，并且将这块图形缓冲区映射到应用程序的地址空间，从而就可以往里面写入要绘制的内容了。用户空间通过fb设备把前面已经准备的图形缓冲区渲染到帧缓冲区中，既将图形缓冲区绘制到屏幕上。
至此，我们就了解了应用程序的窗口是如何管理了，应用程序的窗口UI是如何绘制的，以及是如何绘制到窗口的绘制表面的，进而在屏幕上显示的。接下来我们围绕SurfaceFlinger服务，展开分析关于缓冲区的问题，以及UI渲染同步机制问题。
