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Android7.0多視窗實現原理(一)

概述

在Android N(7.0)版本開始,系統支援了多視窗功能。在有了多視窗支援之後,使用者可以同時開啟和看到多個應用的介面。並且系統還支援在多個應用之間進行拖拽。在大螢幕裝置上,這一功能非常實用。

在Android N中多視窗有三種表現形式:

  1. 分屏模式

該模式主要將螢幕一分為二,同時出現兩個應用介面。

    2.畫中畫模式

該模式主要在視訊播放中使用,可以使視訊播放視窗一直處於最頂層。

     3.FreeForm模式

該模式類似於我們的桌面作業系統,應用介面視窗可以自由拖動和修改大小。

而本文主要講解多視窗分屏模式的實現方式。

分屏總覽

      分屏模式是通過長按最近任務列表(RecetsActivity)的任一個歷史應用(TaskTiew)進入的,如果該應用不支援分屏就提示使用者,如果可以分屏就顯示可以分屏的區域。之後拖拽想要分屏的TaskView,在拖拽的過程中不斷的不斷進行判斷touch事件移動的位置是否進入了分屏區域,如果沒有繼續處理touch事件,如果進入了分屏區域,就會更新螢幕區域分屏,此時結束拖拽,呼叫AMS為分屏區域建立stack,根據螢幕尺寸計算stack的尺寸,然後對stack中task再重新計算尺寸,最後啟動分屏應用。

請求分屏

      最近任務列表是由一個個的TaskView組成,當我們選擇要分屏的TaskVIew,長按就進入了TaskVIew.java的onLongClick函式中,請求對其分屏。

TaskView發生長按事件後,獲取TaskView的邊界值,進行判斷mDownTouchPos的x,y值是否在TaskView的範圍之內,該值就是觸控事件上報的值,也就是手指按下的位置,在onInterceptTouchEvent函式中獲取。

      只有點選的View與當前的物件一致,並且手指按下的位置在TaskView的範圍之內,並且此時並不在分屏模式下才會監聽拖拽事件,註冊EventBus事件,並且傳送DragStartEvent事件,將當前的Task,TaskView,以及手指按下的點封裝進DragStartEvent物件中。

      在拖拽TaskView對應用進行分屏過程中EventBus起到了非常重要的作用,下面先對EventBus進行分析。

EventBus事件匯流排

EventBus是一款Android下發布/訂閱事件匯流排機制,以觀察者模式實現。主要功能是替代Intent,Handler,Broadcast在Fragment,Activity,Service,執行緒之間傳遞訊息,降低了傳送者與接收者的耦合度。下面分析簡單講解如何使用EventBus,以後詳解分析實現原理。

註冊事件

通過EventBus.getDefault().register(this)來對事件進行註冊,註冊時首先通過getDefault函式獲取EventBus物件。

可以看出EventBus是通過單例模式獲得的,並且使用了主執行緒的Looper物件。

獲得EventBus物件後就可以對訂閱者進行註冊,來進行接收事件,接收事件是有優先順序的,通過引數priority控制,priority越大優先順序越高。

釋出事件

EventBus.getDefault().send(Event);

EventBus.getDefault().post(Event);

通過send或者post函式進行釋出對應的事件。

訂閱事件

通過重寫onBusEvent來訂閱事件。

言歸正傳,重新回到TaskView的onLongClick函式中,來分析EventBus例項。

TaskView註冊了Event事件,之後傳送DragStartEvent事件,DragStartEvent是EventBus.Event的子類,只有三個引數主要是用來傳輸資料。所有註冊了Event事件的觀察者,如果在onEventBus函式中的引數為DragStartEvent事件,就可以接收到傳送的DragStartEvent物件。下圖為EventBus類圖。

在RecentsView.java中attached to Window的時候對RecentsView與RecentsViewTouchHandler註冊Event事件,detached to window時登出Event事件。

RecentsViewTouchHandler的優先順序要比RecentsView的高,所以接收DragStartEvent事件較早。下面分析如何對Event事件處理,進行分屏的,整體流程見下圖。

顯示可分屏區域

在TaskView中傳送DragStartEvent事件,首先在RecentsViewTouchHandler.java的onEventBus函式接收到該事件。

在RecentsViewTouchHandler中首先清理之前的資訊,如果系統支援多視窗,並且此時不處於分屏模式,就會判斷當前的task是否支援分屏,如果不支援分屏,就會提示使用者該應用不支援分屏,如果支援分屏,根據當前系統的方向來獲取分屏的狀態。最後將獲取的分屏狀態記錄在mVisibleDockStates和mDropTargets列表中。

在getDockStatesForCurrentOrientation函式中根據Configuration判斷是平板電腦還是手機,還是橫屏豎屏。

手機裝置在橫屏狀態只允許左右分屏,在豎屏狀態只允許上下分屏,由於裝置太小了。

平板電腦在橫屏狀態可以往左邊也可以往右邊分屏,而在豎屏狀態就和手機一樣只能往上邊分。

      總之,接收到事件後從event中獲取對應的Task以及TaskView,清理mDropTargets與mVisibleDockStates列表內容。只有系統支援多視窗模式,並且此時不處於分屏模式,並且分屏後的視窗大小要大於等於最小的視窗尺寸才可以進行分屏。如果應用不支援分屏就會發送ShowIncompatibleAppOverlayEvent事件,提示使用者應用不支援分屏。如果支援分屏就呼叫getDockStatesForCurrentOrientation函式獲取當前的裝置是平板還是手機,是要上下分屏還是左右分屏。

      最後將獲得分屏狀態儲存在mDropTargets與mVisibleDockStates列表中。RecentsViewTouchHandler處理完DragStartEvent事件後,分發給RecentsView.java,由RecentsView進行處理。

      首先呼叫updateVisibleDockRegions來更新可見的分屏區域,根據當前螢幕方向獲取分屏狀態(左右,上下分屏),此時為預設分屏狀態,dockAreaAlpha為80背景區域為灰白色,hintTextAlpha為255字型不透明。

將newDockStates轉變為ArraySet,獲取mVisibleDockStates物件,此時mVisibleDockStates有兩個物件與newDockStates中的物件一致。遍歷mVisibleDockStates中兩個物件,獲得areaAlpha為80,hintAlpha為255,下面主要計算bounds的值。

由於isDefaultDockState的值為true,所以呼叫getPreDockedBounds函式,獲得準備分屏模式的邊界區。

獲取bounds後使用動畫顯示對應區域,如下圖所示。

拖拽分屏

當螢幕顯示出來分屏區域後,擡起手指停止拖拽TaskView,在RecentsView的onTouchEvent函式中接收touch事件,

之後呼叫RecentsViewTouchHandler的handleTouchEvent處理觸控事件。最後呼叫handleTouchEvent處理。

在手指移動過程中獲取座標點evX,evY,在進行分屏時mLastDropTarget的值為null,並且currentDropTarget也為null,所以遍歷mDropTargets列表,根據前面DragStartEvent事件可以知道mDropTargets列表中是左右分屏或者上下分屏的DockState物件,就會呼叫DockState的acceptDrop函式來判斷手指移動的位置是否可以進行分屏。

TaskStack.java中的DockState實現了DropTarget介面,所以呼叫的為DockState的acceptsDrop函式,

       isCurrentTarget傳入的為false,使用touchArea矩形區來根據裝置螢幕尺寸來重新計算矩形面積,根據系統邊襯區重新計算矩形邊界。最後判斷手指移動的位置是否在矩形區域內,如果在矩形範圍內返回true。由於touchArea與上面提到的dockedArea相同,所以兩者最後的矩形大小相同,也就是手指移動到上面截圖灰白矩形區,就返回true。

     回到handleTouchEvent函式中,target賦值給currentDropTarget。跳出迴圈,將currentDropTarget記錄在mLastDropTarget中,將mDragTask與currentDropTarget封裝進Event事件中,傳送DragDropTargetChangedEvent給接收者。

    在RecentsView中接收DragDropTargetChangedEvent事件。

      根據上邊流程知道event.dropTarget為之前獲得的currentDropTarget物件,並且該物件屬於DockState型別,所以進入else語句。呼叫updateVisibleDockRegions函式更新分屏區域。該函式之前分析過主要獲得areaAlpha,hintAlpha與bounds的值,由於overrideAreaAlpha與overrideHintAlpha的值都設為-1,所以areaAlpha,hintAlpha都使用ViewState的預設值,areaAlpha為80仍為灰白色,hintAlpha為0透明。而isDefaultDockState為false呼叫getDockedBounds函式獲得bounds值。

       首先根據系統配置判斷是否是水平分割螢幕,okay pad為垂直分割螢幕isHorizontalDivision為false,insets為Rect(0, 36 - 0, 0),也就是insets.left=0,inset.top=36,inset.right=0,inset.bottom=0。dividerSize為分屏後兩個螢幕之間分割條的大小,首先計算螢幕中間位置。根據分屏方向,螢幕的一半減去分割線二分之一。

      根據獲得的中間位置計算新視窗的邊界。首先將newWindowBounds設定為整個視窗大小,之後再根據分屏在哪邊進行設定邊界。最後通過sanitizeStackBounds函式判斷邊界的有效性.

     通過計算獲得一半的矩形視窗,使用ViewState的startAnimation函式顯示視窗,如下圖灰白色區域。

開始分屏

當螢幕顯示出來分屏區域後,擡起手指停止拖拽TaskView,在RecentsViewTouchHandler的handleTouchEvent中處理擡起事件。

將mDragTask,mTaskView,mLastDropTarget封裝進DragEndEvent事件中,傳送給註冊該事件的物件接收。由於RecentsView註冊了該事件,所以會對其進行處理。

結束拖拽後會對之前顯示的分屏區域進行隱藏,獲取SystemServiceProxy物件,呼叫startTaskInDockedMode函式,這就進入了多視窗分屏的核心程式碼中了。

       在SystemServiceProxy中將建立stack的模式,以及stack的ID封裝進ActivityOptions物件中,之後呼叫AMS啟動Activity。主要在ActivityStackSupervisor物件中處理啟動應用事件,在函式startActivityFromRecentsInner中首先將傳遞的引數獲取出來記錄在activityOptions,以及launchStackId中。如果此時啟動的stack id為分屏的stack,將stack型別以及初始化邊界記錄在WMS中,延遲更新Home stack,由於需要根據分屏 Windows的邊界重新更新home stack的大小,當分屏activity啟動完成後才會對home stack重新更新計算邊界。

     下面呼叫anyTaskForIdLocked函式,根據TaskId為對應任務建立stack物件。首先需要獲取此時系統中的display數量,遍歷所有display,獲取每一個display上面的stack物件,判斷一下是否對應的task已經存在某一個stack中了,如果存在就將獲取到的TaskRecord返回。

當沒有在的stack中找到對應的task,說明應用未啟動屬於冷啟動分屏,就會建立分屏stack,並將task放入stack中,啟動分屏應用。

如果已經在現有stack中獲取到的對應task,就屬於熱啟動分屏,就會將task從之前的stack中移到分屏stack中,啟動分屏應用。

冷啟動分屏

    在冷啟動分屏時,此時的task不存在active list,就需要從最近任務列表中尋找,在最近任務列表中找到後就呼叫restoreRecentTaskLocked函式將該task restore到active list中。根據對應的條件重新獲得stackId,有了id後通過getStack函式獲得所需要的stack,最後將Task加入新獲得的stack中就結束了,下面主要分析getStack函式,獲取stack過程。

    在getStack函式中首先根據stackId從mActivityContainers列表中獲取物件,如果activityContainer物件不為空說明需要的stack已經存在,直接返回。如果物件為空,就會將stackId,裝置號等作為引數傳遞給createStackOnDisplay函式,在特定裝置上建立stack。

在createStackOnDisplay函式建立stack過程,主要建立ActivityContainer物件,然後以stackId為key,activityContainer為value放入mActivityContainers中,通過ActivityContainer物件的attachToDisplayLocked將stack與裝置關聯,最後將mStack物件返回。在ActivityContainer的建構函式中建立ActivityStack物件mStack,這就是我們需要的stack物件。

在ActivityContainer的建構函式中主要建立物件。

獲取到stack後,呼叫attachToDisplayLocked函式將stack attach到對應的display上去。

在attachToDisplayLocked中主要做的事情為:

  1. 呼叫mStack的attachDisplay繼續關聯裝置
  2. 將mStack與裝置關聯完成後,根據onTop引數來判斷,將mStack物件新增在display的mStacks的隊頭或者隊尾。

在ActivityStack的attachDisplay函式中,核心程式碼為:

  1. 呼叫WMS的attachStack函式,根據stack,display獲取stack的邊界mBounds
  2. Resize分屏視窗。

獲取stack size

     獲取分屏stack size是通過WindowManagerService的attachStack來獲得的,在該函式中首先通過displayId獲取到displayContent物件,在mStackIdToStack與displayContent中判斷是否已經存在了TaskStack物件,如果不存在就會建立一個TaskStack物件,並加入mStackIdToStack與displayContent中,之後呼叫TaskStack的attachDisplayContent函式關聯裝置,計算stack size,最後通過TaskStack的getRawBounds函式獲得stack size物件 bounds,將bounds返回給ActivityStack的mBounds物件。下面主要分析計算stack size過程。

     在TaskStack物件中呼叫attachDisplayContent函式,由於此時是多視窗分屏模式,mStackId為DOCKED_STACK_ID,之後通過displayContent的內部函式獲得裝置的邏輯尺寸,並記錄在mTmpRect物件中,如果裝置沒有轉屏,螢幕尺寸為1200x825,此時mTmpRect物件的值為(0, 0, 1200, 825),由於此時dockedStack還沒有值,所以mTmpRect2為(0, 0, 0, 0),dockedOnTopOrLeft的值在SystemServiceProxy中傳入,分屏的位置。

通過getStackDockedModeBounds函式獲得dockedStack的bounds。

     outBounds就為傳入的bounds物件,首先將displayRect即獲得的mTmpRect(0, 0, 1200, 825),裝置的最大尺寸賦值給bounds,如果此時是分屏的stack,再重新根據裝置尺寸,分割線divider尺寸來計算分屏後的中間位置,如果此時分屏位置在左邊,並且螢幕的寬大於高,position為600,那麼outBound.right=600, 而outBounds的值為(0,0,600,825),矩形面積為螢幕的一半。獲取到分屏後的矩形面積後,在attachDisplayContent函式中呼叫updateDisplayInfo函式更新裝置資訊。最後呼叫setBounds函式將獲得的bounds儲存在mBounds中。

TaskStack的getRawBounds函式獲得mBounds物件,最後返回到ActivityStack的mBounds中。獲取到分屏視窗的size後,就可以根據size,resize stack的大小了。

Resize視窗

     當獲得分屏的stack size後,如果當前的stack為分屏的stack,就呼叫resizeDockedStackLocked函式來對分屏stack resize。首先通過getStack函式從mActivityContainers列表中取出之前建立的DOCKED STACK,也就是分屏的stack,獲取分屏stack中最頂端正在執行的ActivityRecord。之後呼叫resizeStackUncheckedLocked函式進行對分屏stack進行resize。

    在resizeStackUncheckedLocked函式中如果允許更新bounds就繼續更新bounds,將DOCKED STACK中的所有task取出來,如果task可以resize的話就更新Configuration,將新的Task bounds設定給對應task,將所有task進行凍結。

最後,呼叫WMS的resizeStack函式最終對stack裡面所有的task重新計算一下尺寸,將最終獲取到的分屏size bounds設定給DOCKED STACK。

    在WindowManagerService的resizeStack函式中,根據 stackId從mStackIdToStack中獲取到對應的TaskStack,然後呼叫TaskStack的setBounds來設定邊界。當設定邊界成功後,並且該stack可以被看到就進行layout。最後將stack是否全屏返回。 

    在TaskStack的setBounds的函式中,首先呼叫setBounds函式來為stack設定邊界,最後遍歷mTasks列表中的task物件,並且取出對應的config,對每一個task進行設定邊界。

    將分屏stack的size重新計算,並且將stack中的所有task重新計算邊界後。重新回到resizeDockedStackLocked函式中繼續往下執行第九步,getStackDockedModeBounds通過分屏stack的邊界,獲取到home stack的邊界大小。

  在WMS中根據stackId獲取到mStackIdToStack列表中儲存的TaskStack物件,呼叫TaskStack的getStackDockedModeBoundsLocked函式來獲得home stack邊界。

  在getStackDockedModeBoundsLocked函式中根據DOCKED_STACK_ID獲取到mStackIdToStack儲存的對應dockedStack物件。

在獲取到分屏stack後,如果不忽視stack的可視性,並且分屏stack不可見,就將裝置的尺寸返回給home stack,全屏顯示。否則獲取分屏在那一側dockedSide。將Home stack所在裝置的螢幕尺寸儲存在mTmpRect中,將dockedStack的矩形尺寸儲存在mTmpRect2中,獲取此時分屏在螢幕的位置dockedOnTopOrLeft。根據getStackDockedModeBounds函式獲得分屏區之外HOME stack的矩形尺寸。

由於stackId為為HOME_STACK_ID,dockedStack為false最後根據分屏是在左側還是右側,來重新計算,上,下,左,右,邊界位置。如果分屏stack在螢幕左側佔螢幕一半,那麼Home stack就在螢幕右側佔螢幕一半。

    獲取到分屏後Home Stack的尺寸後,回到第12步,遍歷系統中的所有stack,如果該stack可以被分屏stack resize,並且該stack存在,就呼叫resizeStackLocked函式。

從mActivityContainers中獲取Home Stack,在resizeStackLocked函式中呼叫resizeStackUncheckedLocked函式,然後呼叫updateBoundsAllowed函式來判斷是否需要更新邊界,由於在開始分屏時呼叫ActivityStackSupervisor的startActivityFromRecentsInner函式中,將Home stack的邊界延遲更新,設定mUpdateBoundsDeferred為true,所以在呼叫updateBoundsAllowed時就會將Home Stack邊界,記錄在mDeferredBounds中。

對分屏的stack size獲取完之後,就可以啟動Activity了。在ActivityStackSupervisor的startActivityFromRecentsInner函式的最後呼叫AMS的startActivityInPackage函式進行啟動Activity。

當分屏的ActivityTransition完成後,就會呼叫ActivityStackSupervisor的notifyAppTransitionDone函式,這時就會繼續更新HOME_STACK的邊界

根據stackid獲取Home stack,進行更新Home stack的邊界。

獲取Home stack中的mDeferredBounds,來對home stack進行更新。

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