理解输入系统和IMS

一.输入事件传递流程的组成部分

需要输入系统和Android系统的其他成员来共同实现输入事件的传递，如下所示：

输入事件流程分为三部分：输入系统部分、WMS处理部分、View处理部分

1.输入系统 

输入系统主要分为输入子系统和InputManagerService(IMS)。

输入事件产生的原始信息会被Linux内核中的输入子系统采集，原始信息由Kernel space的驱动层一直传递到User space的设备节点。

Android提供了getevent和sendevent两个工具帮助开发者从设备节点读取输入事件和写入输入事件。

输入系统部分如下图：

 IMS所做的工作就是监听/dev/input下的所有设备节点，当设备节点有数据时会将数据进行加工处理并找到合适的窗口，将输入事件派发给它。

2.WMS处理部分

WMS的职责之一就是输入系统的中转站，WMS作为窗口的管理者，会配合IMS将输入事件交由合适的窗口来处理。

3.View处理部分

输入事件一般情况下最终会交由View来处理。

 

二.IMS的诞生

1.SystemServer处理部分

在其他服务中先创建IMS，然后创建WMS，需要注意的是创建WMS过程中有个参数就是IMS，WMS是输入系统的中转站，其内部包含了IMS的引用。最后WMS和IMS添加到ServiceManager中统一管理。

2.InputManagerService构造方法

InputManagerService的构造方法--------->InputManagerService.cpp层的nativeInit------>NativeInputManager的构造方法------->InputManager的构造方法------>创建InputReader和InputDispatcher

InputManagerService构造方法： 创建android.display线程的Looper的InputManagerHandler，android.display线程是系统共享的单例前台线程，这个线程内部执行了WMS的创建。然后调用nativeInit方法是通过jni调用到c层。

nativeInit:调用NativeInputManager的构造方法。

NativeInputManager构造方法：创建EventHub和InputManager，EventHub通过Linux内核的INotify与Epoll机制监听设备节点，通过EventHub的getEvent函数读取设备节点的增删事件和原始输入事件。

InputReader:会不断循环读取EventHub中的原始输入事件，将这些原始输入事件交由InputDispatcher处理，InputDispatcher保存了WMS的所有窗口信息，InputDispatcher可以将输入事件派发给合适的窗口。InputReader和InputDispatcher都是耗时操作，因此在initialize函数中创建InputReaderThread和InputDispatcherThread线程供他们使用。

3.IMS的启动过程

SystemServer的startOtherServices方法------->inputManager的start方法------->InputManagerService.cpp的nativeStart方法------>启动InputReaderThread和InputDispatcherThread线程

inputManager的start方法：将自身添加到Watchdog中进行监控。动态注册对应nativeStart方法。

4.InputDispatcher的启动过程

InputManager.cpp的构造方法------->创建InputDispatcher和InputReader-------->threadLoop------>dispatchOnce

创建InputDispatcher:InputDispatcherThread继承Thread。native的Thread内部有一个循环，当线程运行时，会调用threadLoop函数。

dispatchOnce：用来检查InputDispatcher的缓存队列中是否有等待处理的命令，如果没有就执行dispatchOnceInnerLocked函数它用来将输入事件分发给合适的窗口。最后调用Looper的pollOnce函数使InputDispatcherThread进入睡眠状态。当有输入事件产生时，InputReader就会将睡眠状态的InputDispatcher唤醒，InputDispatcher会重新开始分发事件。

5.InputReader处理事件的过程

InputReaderThread的threadLoop-------->InputReader的loopOnce------>processEventsLocked------>processEventsForDeviceLocked------>KeyboardInputMapper的process------>processKey------>InputDispatcher的notifyKey

InputReaderThread的threadLoop:InputReader是在InputReaderThread中启动的，InputReaderThread和InputDispatcherThread的定义也是类似的，也继承了Thread并定义了threadLoop纯虚函数。

loopOnce：调用getEvent函数来获取设备节点的事件信息。事件信息主要有两种：一种是设备节点的增删事件(设备事件)，另一种是原始输入事件，processEventsLocked函数用于对原始输入信息进行加工处理，加工处理后的输入事件交由InputDispatcher来处理。

processEventsLocked：遍历所有事件，将原始事件和设备事件分开处理，同一个设备的输入事件交由processEventsForDeviceLocked函数来处理。

KeyboardInputMapper的process：真正加工原始输入事件的是InputMapper对象，InputMapper有很多子类用于加工不同的原始输入事件，比如：KeyboardInputMapper用于处理键盘输入事件，TouchInputMapper用于处理触摸事件。

processKey：将事件封装成NotifyKeyArgs通知给InputDispatcher，交由InputDispatcher处理。

notifyKey:是否需要唤醒InputDispatcherThread线程，然后对事件输入进行分发。

6.输入事件的处理总结

分别涉及四个关键的类：IMS、EventHub、InputDispatcher和InputReader

1.IMS启动了InputDispatcherThread和InputReaderThread，他们分别用来运行InputDispatcher和InputReader.

2.InputDispatcher先于InputReader创建，InputDispatcher的dispatchOnceInnerLocked函数用来将事件分发给合适的窗口。InputDispatcher没有输入事件处理时会进入休眠状态，等待InputReader来唤醒。

3.InputReader通过EventHub的getEvent函数来获取事件信息，如果是原始输入事件，就将这些原始输入事件交由不同的InputMapper来处理，最终交由InputDispatcher来处理。

4.InputDispatcher的notifyKey函数中会根据按键数据来判断InputDispatcher是否要被唤醒，InputDispatcher被唤醒后，会重新调用dispatchOnceInnerLocked函数将输入事件分发给合适窗口。 

7.InputReader的加工类型

InputDispatcher的notifyKey方法用于唤醒InputDispatcherThread，它的参数是NotifyKeyArgs是InputReader对按键类型事件加工后得到的。

NotifyKeyArgs结构体继承自NotifyArgs结构，NotifyArgs有三个子类，分别是NotifyKeyArgs、NotifyMotionArgs、NotifySwitchArgs。

InputReader对原始输入事件进行加工后，最终得出三种事件类型，分别是key事件，motion事件，swtich事件。将这些事件交由InputDispatcher进行分发。

8.InputDispatcher的分发过程

以下是对Motion事件分发的过程。

InputDispatcher的notifyMotion唤醒InputDispatcherThread------->执行InputDispatcherThread的threadLoop------>执行InputDispatcher的dispatchOnce------->dispatchOnceInnerLocked

dispatchOnce:设置休眠时间，设置是否休眠，调用dispatchOnceInnerLocked进行时间分发

dispatchOnceInnerLocked：如果InputDispatcher是冻结状态则不进行分发，进行窗口切换操作，当InputDispatcher处理分发完事件后，第一时间来处理窗口切换操作，取出事件，如果没有待分发事件，则再队列中取出一个事件，事件丢弃，根据事件丢弃原因进行区分处理，后续处理，进行内存释放，为InputDispatcher能够快速处理下一个事件进行准备。

9.事件分发到目标窗口的过程

InputDispatcher的dispatchOnceInnerLocked函数------->dispatchMotionLocked------->dispatchEventLocked------->prepareDispatcherCycleLocked------->inputTarget的inputChannel和窗口进行进程间通讯，发送给目标窗口

dispatchOnceInnerLocked：事件丢弃和调用dispatchMotionLocked函数为Motion事件寻找合适窗口。

dispatchMotionLocked：如果事件需要丢弃则直接返回true，不会为该事件寻找窗口，这次分发任务就没有完成，会在下一次InputDispatcherThread的循环中再次尝试分发。对触摸事件findTouchedWindowTargetsLocked处理和非触摸事件分别处理。将事件分发到inputTargets列表中。inputTargets里面存储的是结构体，最终将事件分发给inputTargets列表中的目标。

findTouchedWindowTargetsLocked：先获取MotionEntry中坐标点，以便后面筛选窗口使用，获取mWindowHandles的InputWindowHandle数量，InputWindowHandle中保存了InputWindowInfo，InputWindowInfo中又包含了WindowManager.LayoutParams定义的窗口标志，除了窗口标志，InputWindowInfo中还包含InputChannel和窗口的各种属性，InputWindowInfo描述了可以接收输入事件的窗口属性。这样看来，InputWindowHandle和WMS中的WindowState很相似。通俗的说，WindowState用来代表WMS中的窗口，而InputWindowHandle用来代表系统中的窗口。

遍历mWindowHandles列表中的窗口，找到触摸过的窗口和窗口之外的外部目标。如果窗口是focusable或者flag不为FLAG_NOT_FOCUSABLE，则说明窗口是可触摸的，如果窗口是可触摸的或者坐标点在窗口之上，则会将windowHandle赋值给newTouchedWindowHandle。最后会将windowHandle赋值给newTouchedWindowHandle，并添加到TempTouchState中。

 

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