Android进阶知识（二十一）：Window的创建过程

  View是Android中的视图呈现方式，但是View不能单独存在，它必须依附于Window，因此有视图的地方就有Window。这一篇章笔者将分析Activity、Dialog以及Toast的Window的创建过程，加深对Window的理解。

一、Activity的Window创建过程

  Activity中的Window创建过程涉及到Activity的启动过程（后续介绍），Activity的启动过程很复杂，最终会由ActivityThread中的performLaunchActivity()来完成整个启动过程。该方法内部通过类加载器创建Activity的实例对象。

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  各个方法的作用如下表所示。

方法

描述

performLaunchActivity()

完成Activity启动过程，通过类加载器创建Activity实例对象，调用attach方法

attach()

Activity的方法，关联运行过程中所依赖的一系列上下文环境变量，内部调用makNewWindow()和setCallback()

makeNewWindow()

PolicyManager的方法，创建Window对象（PhoneWindow实例对象）

setCallback()

设置Window对象的回调接口（此处Activity实现了该接口），当Window接收到外界的状态改变时就会回调Acitivity的方法，常见的接口有onAttachedToWindow、onDetachedFromWindow、dispatchTouchEvent等等。

  在Activity的attach方法中，系统会创建Activity所属的Window对象并设置其回调接口。Window对象的创建是通过PolicyManager的makeNewWindow()实现的，而PolicyManager是一个策略类，真正实现是Policy类，从中可以发现Window的具体实现的确是PhoneWindow。

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  那么知道了Window的创建，Activity的视图是如何附属到Window上的呢？

  Activity的视图由setContentView方法提供，我们看看这个方法的源码。

public void setContentView(int layoutResID) {
    getWindow().setContentView(layoutResID);
    initWindowDecorActionBar();
}

  从中可以看到，Activity将具体实现交给了Window处理，而Window的具体实现是PhoneWindow，因此我们只需要看PhoneWindow的相关逻辑。PhoneWindow的setContentView方法大致遵循如下步骤。

  1. 如果没有DecorView，那么创建它

  DecorView的创建过程由installDecor方法完成，其内部通过generateDecor方法直接创建DecorView。

protected DecorView generateDecor() {
    return new DecorView(getContext(), -1);
}

  为了初始化DecorView的结构，PhoneWindow还需要通过generateLayout方法加载具体的布局文件到DecorView中，具体布局文件与系统版本以及主题有关。

View in = mLayoutInflater.inflate(layoutResource, null);
decor.addView(in, new ViewGroup.LayoutParams(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT));
mContentRoot = (ViewGroup) in;
ViewGroup contentParent = (ViewGroup) findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);
  1. 将View添加到DecorView的mContentParent中

  这个过程比较简单，在步骤1中已经创建并初始化了DecorView，因此只需要直接将Activity的视图添加到DecorView的mContentParent中即可：mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent)。

  1. 回调Activity的onContentChanged方法通知Activity视图已经发生改变

  由于Activity实现了Window的Callback接口，此时Activity的布局文件已经被添加到DecorView的mContentParent中，需要通知Activity，使其可以做相应处理。具体实现需要在子Activity中实现。
  至此，DecorView创建并初始化了，Activity的布局文件也添加到DecorView中了，但是DecorView尚未被WindowManager正式添加到Window中。
  由于DecorView没有被WindowManager识别，所以这个时候的Window无法提供具体功能，无法接收外界的输入信息。在ActivityThread的handleResumeActivity方法中，首先调用Activity的onResum方法，接着调用Activity的makeVisible()完成DecorView的添加和显示。

void makeVisible() {
    if (!mWindowAdded) {
        ViewManager wm = getWindowManager();
        wm.addView(mDecor, getWindow().getAttributes());
        mWindowAdded = true;
    }
    mDecor.setVisibility(View.VISIBLE);
}

  从上面的描述也可以明白，Android基础知识（五）：Activity的生命周期说的只有在onResume方法回调之后，Activity才是前台可见、才可与用户交互的原因。

  至此，Activity的Window创建过程就分析完毕了。

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二、Dialog的Window创建过程

  Dialog的Window创建过程和Activity类似，主要为如下步骤。

  1. 创建Window

  Dialog中Window的创建同样是通过PolicyManager的makeNewWindow方法来完成。

Dialog(Context context, int theme, boolean createContextThemeWrapper) {
    ...
    mWindowManager = (WindowManager) context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
    Window w = PolicyManager.makeNewWindow(mContext);
    mWindow = w;
    w.setCallback(this);
    w.setOnWindowDismissedCallback(this);
    w.setWindowManager(mWindowManager, null, null);
    mListenersHandler = new ListenersHandler(this);
}
  1. 初始化DecorView并将Dialog的视图添加到DecorView中

  这个过程与Activity类似，都是通过Window去添加指定的布局文件。

public void setContentView(int layoutResID) {
    mWindow.setContentView(layoutResID);
}
  1. 将DecorView添加到Window中并显示

  在Dialog的show方法中，会通过WindowManager将DecorView添加到Window中。当Dialog被关闭时，它会通过WindowManager来移除DecorView。

mWindowManager.addView(mDecor, 1);
mShowing = true;

  这也是为什么创建Dialog后，与Dialog的交互需要在show方法调用之后才不会报错，原因在于只有show方法调用之后，DecorView才真正添加到Window中，才能与外界交互。

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  普通的Dialog有一个特殊之处，必须采用Activity的Context，如果采用Application的Context就会报错，原因在于Activity的Context中才有应用token。

  系统Window比较特殊的是其不需要token，所以解决上述问题的方法就是指定Dialog的Window为系统Window。

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三、Toast的Window创建过程

  Toast和Dialog不同，其工作过程稍微复杂。首先Toast也是基于Window来实现的，但是由于Toast具有定时取消的功能，所以系统采用了Handler。在Toast内部有两类IPC过程，第一类是Toast访问NotificationManagerService，第二类是NotificationManagerService回调Toast里的TN接口。

  Toast属于系统Window，其内部的视图由两种方式指定，一种是系统默认样式，另一种通过setView指定自定义View。Toast提供了show和cancel分别用于显示和隐藏Toast，其内部是一个IPC过程（通过NMS实现）。

  Toast的显示过程流程如下。

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  关于流程里面的几个点：

  1. 当NMS处理Toast显示或隐藏请求时，跨进程回到TN方法中

  由于TN运行在Binder线程池中，所以需要通过Handler将其切换到当前线程（即发送Toast亲求所在的线程）中。

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  1. enqueueToast将Toast请求封装为ToastRecord，添加到mToastQueue队列

  mToastQueue是一个ArrayList，对于非系统应用来说，mToastQueue最多同时存在50个ToastRecord，以防止DOS（Denial of Service）。

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  1. Toast显示后，NMS通过scheduleTimeoutLocked发送延时消息控制Toast时长

  scheduleTimeoutLocked方法代码如下所示。

private void scheduleTimeoutLocked(ToastRecord r) {
    mHandler.removeCallbacksAndMessages(r);
    Message m = Message.obtain(mHandler, MESSAGE_TIMEOUT, r);
    long delay = r.duration == Toast.LENGTH_LONG ? LONG_DELAY : SHORT_DELAY;
    mHandler.sendMessageDelayed(m, delay);
}

  从上面的代码可以看到，Toast的延迟只有LENGTH_DELAY(3.5s)以及SHORT_DELAY(2s)两个，因此自定义Toast显示时间只能通过自定义计时器实现。
  在延迟时间之后，NMS通过cancelToastLocked方法隐藏Toast并从mToastQueue中移除，NMS继续显示mToastQueue中其他的Toast。

  1. TN的show和hide内部使用Handler切换线程

  由于这两个方法是被NMS以跨进程的方式调用，因此它们运行在Binder线程池中，为了把执行环境切换到Toast请求所在线程，在其内部使用了Handler。

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参考资料：《Android开发艺术探索》