Android Q Input (1) -- InputManagerService启动

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启动流程简化

流程图

涉及类

1.1 SystemServer startOtherServices

2.1 InputManagerService初始化

2.1.1 com_android_server_input_InputManagerService  nativeInit

2.1.2 InputManager 

 2.1.3 EventHub

2.2   启动InputManager service

2.2.1 inputManager.start()

2.2.2 nativeStart

2.2.2 InputMansger.start

2.2.2 InputDispatcherThread InputReaderThread线程threadLoop

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启动流程简化

1. systemserver.startOtherServies
2. 初始化InputmanagerService
3. 初始化InputDispathcer InputClassifier InputReader EventHub InputDispatherThead InputReaderThread
4. start InputManagerService
5.  启动InputDispatherThead InputReaderThread 

流程图

InputManagerService在后文中用IMS代替。IMS是在系统加载后，SystemServer中进行创建、初始化和启动的。在SystemServer中的startOtherService方法中创建了IMS对象，InputManagerService的构造方法中需要传入当前系统的context。在IMS的构造方法中首先通过DisplayThread创建了一个InputManagerHandler对象，用于控制输入设备改变、切换键盘布局、重新加载键盘、重新加载设备以及更新键盘布局的操作。另外调用了native方法nativeInit即就是jni层的com_android_server_input_InputManagerService文件中的nativeInit方法，该方法有三个参数、第一个是IMS服务本身，第二个是系统的Context,第三个是消息队列，该队列是创建的InputManagerHandler中的队列。用于缓冲输入事件。在nativeInit方法中创建了NativeInputManager对象，并将该对象使用集合存储，用于后期事件发送到上层Java层。

在NativeInputManager的构造方法中放入了通过InputManagerHandler创建的消息队列的Looper对象，用于操作消息队列中的消息，保证java层和nativie层的不断交互，并且创建了InputManager对象，将NativeInputManager对象通过形参进行传递，NativeInputManager实现了InputReaderPolicyInterface、InputDispatcherPolicyInterface、PointerControllerPolicyInterface，而InputManager中恰好就需要的是InputReaderPolicyInterface和InputDispatcherPolicyInterface对象的引用，通过这两个对象分别创建了InputReader(利用工厂模式进行创建，Android Q上新增InputClassifier对象，其中InputReader中将InputDispatcher对象和InputClassifier作为传参保存到InputReader对象中，另外创建InputRedaer对象时创建了一个非常重要的对象EventHub，该对象是负责监听和读取驱动写入到/dev/input目录下的事件信息)、 InputDispatcher对象。初始化创建了两个线程InputReaderThread和InputDispatcherThread，InputReaderThread是负责事件读取的线程，InputDispatcherThread是负责事件派发的线程。

在EventHub构造方法中初始化了一些变量的值和注册了epoll机制、Inotify机制。比如打开设备变量mOpeningDevices默认值是空，关闭设备mClosingDevices链表变量默认值是空，是否扫描完成变量mNeedToSendFinishedDeviceScan默认值是false，是否需要重新打开变量mNeedToReopenDevices的值默认是false，是否需要重新扫描设备mNeedToScanDevices变量是true，事件数量变量mPendingEventCount默认是0，下一个事件下标变量mPendingEventIndex是0。其次利用linux中的inotify机制和epoll机制分别通过inotify_init、 epoll_create1方法创建了mEpollFd、mINotifyFd变量，然后将mINotifyFd通过inotify_add_watch方法注册了/dev/input目录的文件删除和创建，利用epoll_ctl对inotify进行控制。

在这里要说明的是在Android P版本上还没有采用工厂模式创建InputReader和InputDispatcher对象，而且在Android Q版本上在EventHub的构造方法中多注册了一个目录/dev，从代码中看是该目录下写入的时间是支持V4L机制的时间，V4L是一种Linux机制
到这里IMS对象就创建完成了。

回到SystemServer中，将刚刚创建的IMS对象使用传参的形式创建了WindowManagerService,目的是在WMS中保存IMS对象，当存在窗口发生变化的时候，及时将窗口信息传递给IMS中。同理将创建好的WMS对象中实现了InputManagerService.WindowManagerCallbacks接口的WindowManagerCallbacks对象设置给IMS，这样就能保证IMS能够直接将其中的事件回调给WMS中。最后一步，IMS调用start方法调用nativie层的方法，最后启动创建的InputReaderThread、InputDispatcherThread两个线程。

参考https://blog.csdn.net/chen364567628/article/details/102811219  https://blog.csdn.net/chen364567628/article/details/103605548 

涉及类

frameworks/native/services/inputflinger/
  - InputDispatcher.cpp
  - InputReader.cpp
  - InputManager.cpp
  - EventHub.cpp
  - InputListener.cpp
 
frameworks/native/libs/input/
  - InputTransport.cpp
  - Input.cpp
  - InputDevice.cpp
  - Keyboard.cpp
  - KeyCharacterMap.cpp
  - IInputFlinger.cpp
 
frameworks/base/services/core/
  - java/com/android/server/SystemServer.java
  - java/com/android/server/input/InputManagerService.java
  - jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp

1.1 SystemServer startOtherServices

创建InputManagerServic

frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
@SystemServer.java
private void startOtherServices() {
    traceBeginAndSlog("StartInputManagerService");
    inputManager = new InputManagerService(context);   //初始化InputManagerService
 
     ***
}

2.1 InputManagerService初始化

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java
318    public InputManagerService(Context context) {
319        this.mContext = context;
320        this.mHandler = new InputManagerHandler(DisplayThread.get().getLooper());
321
322        mUseDevInputEventForAudioJack =
323                context.getResources().getBoolean(R.bool.config_useDevInputEventForAudioJack);
324        Slog.i(TAG, "Initializing input manager, mUseDevInputEventForAudioJack="
325                + mUseDevInputEventForAudioJack);
326        mPtr = nativeInit(this, mContext, mHandler.getLooper().getQueue());
327
328        String doubleTouchGestureEnablePath = context.getResources().getString(
329                R.string.config_doubleTouchGestureEnableFile);
330        mDoubleTouchGestureEnableFile = TextUtils.isEmpty(doubleTouchGestureEnablePath) ? null :
331            new File(doubleTouchGestureEnablePath);
332
333        LocalServices.addService(InputManagerInternal.class, new LocalService());
334    }

195    private static native long nativeInit(InputManagerService service,
196            Context context, MessageQueue messageQueue);

2.1.1 com_android_server_input_InputManagerService  nativeInit

通过JNI实现java和c层的交互

frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp
1322static jlong nativeInit(JNIEnv* env, jclass /* clazz */,
1323        jobject serviceObj, jobject contextObj, jobject messageQueueObj) {
1324    sp<MessageQueue> messageQueue = android_os_MessageQueue_getMessageQueue(env, messageQueueObj);///java传入的messageQueue, mHandler.getLooper().getQueue()
1325    if (messageQueue == nullptr) {
1326        jniThrowRuntimeException(env, "MessageQueue is not initialized.");
1327        return 0;
1328    }
1329
1330    NativeInputManager* im = new NativeInputManager(contextObj, serviceObj,
1331            messageQueue->getLooper());
1332    im->incStrong(0);
1333    return reinterpret_cast<jlong>(im);
1334}


334NativeInputManager::NativeInputManager(jobject contextObj,
335        jobject serviceObj, const sp<Looper>& looper) :
336        mLooper(looper), mInteractive(true) {
337    JNIEnv* env = jniEnv();
338
339    mServiceObj = env->NewGlobalRef(serviceObj);
340
350    mInteractive = true;
351
352    mInputManager = new InputManager(this, this);
353    defaultServiceManager()->addService(String16("inputflinger"),
354            mInputManager, false);
355}

2.1.2 InputManager 

构造InputManager，同时创建了InputDispather 和InputReader的引用，并实现对应Thread的创建。用于获取kernel相应事件的获取以及监听

frameworks/native/services/inputflinger/InputManager.cpp
33InputManager::InputManager(
34        const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,
35        const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {
36    mDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy);
37    mClassifier = new InputClassifier(mDispatcher);
38    mReader = createInputReader(readerPolicy, mClassifier);
39    initialize();
40}

frameworks/native/services/inputflinger/InputReaderFactory.cpp
22sp<InputReaderInterface> createInputReader(
23        const sp<InputReaderPolicyInterface>& policy,
24        const sp<InputListenerInterface>& listener) {
25    return new InputReader(new EventHub(), policy, listener);
26}

46void InputManager::initialize() {
47    mReaderThread = new InputReaderThread(mReader);
48    mDispatcherThread = new InputDispatcherThread(mDispatcher);
49}

 2.1.3 EventHub

在EventHub的构造函数中，它通过INotify与Epoll机制建立起对设备点增删事件及可读状态的监听。INotify是Linux内核所提供的一种文件系统变化通知机制。它可以为应用程序监控文件系统的变化，如文件的新建、删除、读写等等。它有两个基本对象，inotify对象对应一个队列，应用程序可以向inotify对象添加多个监听，当被监听的事件发生时，可以通过read()函数从inotify对象中将事件信息读取出来；而watch对象则用来描述文件系统的变化事件的监听，它是一个二元组，包括监听目标和事件掩码两个元素，监听目标是文件系统的一个路径，可以是文件也可以是文件夹。Epoll可以使用一次等待监听多个描述符的可读/可写状态。

@frameworks/native/services/inputflinger/EventHub.cpp
EventHub::EventHub(void) :
        mBuiltInKeyboardId(NO_BUILT_IN_KEYBOARD), mNextDeviceId(1), mControllerNumbers(),
        mOpeningDevices(0), mClosingDevices(0),
        mNeedToSendFinishedDeviceScan(false),
        mNeedToReopenDevices(false), mNeedToScanDevices(true),
        mPendingEventCount(0), mPendingEventIndex(0), mPendingINotify(false) {
    acquire_wake_lock(PARTIAL_WAKE_LOCK, WAKE_LOCK_ID);
 
    mEpollFd = epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT);   //创建epoll
 
    mINotifyFd = inotify_init();   //int mINotifyFd;
    //man inotify_add_watch: add a watch to an initialized inotify instance监听/dev/input目录，create和删除事件，然后通知mINotifyFd
    int result = inotify_add_watch(mINotifyFd, DEVICE_PATH, IN_DELETE | IN_CREATE);   //char *DEVICE_PATH = "/dev/input";
 
    struct epoll_event eventItem;
    memset(&eventItem, 0, sizeof(eventItem));
    eventItem.events = EPOLLIN;
    eventItem.data.u32 = EPOLL_ID_INOTIFY;
    result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mINotifyFd, &eventItem);
 
    int wakeFds[2];
    result = pipe(wakeFds);
 
    mWakeReadPipeFd = wakeFds[0];
    mWakeWritePipeFd = wakeFds[1];
 
    result = fcntl(mWakeReadPipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
    result = fcntl(mWakeWritePipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);
    eventItem.data.u32 = EPOLL_ID_WAKE;
    result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeReadPipeFd, &eventItem);
 
    int major, minor;
    getLinuxRelease(&major, &minor);
    // EPOLLWAKEUP was introduced in kernel 3.5
    mUsingEpollWakeup = major > 3 || (major == 3 && minor >= 5);
}

2.2   启动InputManager service

调用start启动inputdispatcher和inputReader线程

frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
@SystemServer.java
private void startOtherServices() {
    traceBeginAndSlog("StartInputManagerService");
    inputManager = new InputManagerService(context);   //初始化InputManagerService
 
    ****
    wm = WindowManagerService.main(context, inputManager,
            mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL,
            !mFirstBoot, mOnlyCore, new PhoneWindowManager());
    ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager);  //可以通过IInputManager来binder调用InputManagerService方法
 
    traceBeginAndSlog("StartInputManager");
    inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputMonitor());
    inputManager.start();  //start inputmanager
}

2.2.1 inputManager.start()

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java
344    public void start() {
345        Slog.i(TAG, "Starting input manager");
346        nativeStart(mPtr);
347
348        // Add ourself to the Watchdog monitors.
349        Watchdog.getInstance().addMonitor(this);
350

2.2.2 nativeStart

/frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp
1336static void nativeStart(JNIEnv* env, jclass /* clazz */, jlong ptr) {
1337    NativeInputManager* im = reinterpret_cast<NativeInputManager*>(ptr);
1338
1339    status_t result = im->getInputManager()->start();
1340    if (result) {
1341        jniThrowRuntimeException(env, "Input manager could not be started.");
1342    }
1343}

2.2.2 InputMansger.start

启动mReaderThread和DispatcherThread

frameworks/native/services/inputflinger/InputManager.cpp
51status_t InputManager::start() {
52    status_t result = mDispatcherThread->run("InputDispatcher", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
53    if (result) {
54        ALOGE("Could not start InputDispatcher thread due to error %d.", result);
55        return result;
56    }
57
58    result = mReaderThread->run("InputReader", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
59    if (result) {
60        ALOGE("Could not start InputReader thread due to error %d.", result);
61
62        mDispatcherThread->requestExit();
63        return result;
64    }
65
66    return OK;
67}

2.2.2 InputDispatcherThread InputReaderThread线程threadLoop

 //return true就会一直调用threadLoop方法，这里表示线程会一直调用dispatchOnce和loopOnce

frameworks/native/services/inputflinger/InputReaderBase.cpp
38InputReaderThread::InputReaderThread(const sp<InputReaderInterface>& reader) :
39        Thread(/*canCallJava*/ true), mReader(reader) {
40}
41
42InputReaderThread::~InputReaderThread() {
43}
44
45bool InputReaderThread::threadLoop() {
46    mReader->loopOnce();
47    return true;
48}

frameworks/native/services/inputflinger/InputDispatcher.cpp
5231InputDispatcherThread::InputDispatcherThread(const sp<InputDispatcherInterface>& dispatcher) :
5232        Thread(/*canCallJava*/ true), mDispatcher(dispatcher) {
5233}
5234
5235InputDispatcherThread::~InputDispatcherThread() {
5236}
5237
5238bool InputDispatcherThread::threadLoop() {
5239    mDispatcher->dispatchOnce();
5240    return true;
5241}

 

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