一、WMS的職責
WMS是Android中重要的服務，它是WindowManager的管理者，WMS無論對于應用開發還是Framework開發都是重要的知識點，究其原因是因為WMS有很多職責，每個職責都會涉及重要且復雜的系統，這使得WMS就像一個十字路口的交通燈一樣，沒有了這個交通燈，十字路口就無法正常通車，WMS的職責只要有以下幾點。
1、窗口管理
WMS是窗口的管理者，它負責窗口的啟動、添加和刪除，另外窗口的大小和層級也是由WMS進行管理的。窗口管理的核心成員由DisplayContent、WindowToken和WindowState。
2、窗口動畫
窗口間進行切換時，使用窗口動畫可以顯得更炫一些，窗口動畫由WMS的動畫子系統來負責，動畫子系統的管理者為WindowAnimator。
3、輸入系統的中轉站
通過對窗口的觸摸從而產生觸摸事件，InputManagerService(IMS)會對觸摸事件進行處理，它會尋找一個最合適的窗口來處理觸摸反饋信息，WMS是窗口的管理者，它作為輸入系統的中轉站再合適不過。
4、Surface管理
窗口并不具備繪制的功能，因此每個窗口都需要有一塊Surface來供自己繪制，為每個窗口分配Surface時由WMS來完成的。
從上圖可以看出WMS很復雜，與它關聯的由窗口管理、窗口動畫、輸入系統和Surface，它們每一個都是重要且負責的系統。
二、WMS的創建過程
1）WMS涉及的知識點非常多，但是無論這些知識點如何多，我們還是十分有必要先知道WMS時如何創建的。WMS時在SystemServer進程中創建的，SystemServer的run方法關鍵代碼如下所示：
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void run() {
try {
...代碼省略...
Looper.prepareMainLooper();//1創建消息Looper
System.loadLibrary("android_servers");//2加載動態庫libandroid_servers.so
performPendingShutdown();
createSystemContext();//3初始化系統的Context
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);//4創建系統服務管理者
mSystemServiceManager.setRuntimeRestarted(mRuntimeRestart);
LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
SystemServerInitThreadPool.get();
} finally {
traceEnd();
}
// 開啟服務
try {
traceBeginAndSlog("StartServices");
startBootstrapServices();//5啟動引導服務
startCoreServices();//6啟動核心服務
startOtherServices();//7啟動其他服務，WMS在該方法中被啟動
SystemServerInitThreadPool.shutdown();
} catch (Throwable ex) {
Slog.e("System", "******************************************");
Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
throw ex;
} finally {
traceEnd();
}
...代碼省略...
}
SystemServer的run方法中會調用startOtherServices方法，WMS就是在該方法中被啟動的。
2）SystemServer的startOtherServices方法如下所示：
private void startOtherServices() {
...代碼省略...
traceBeginAndSlog("InitWatchdog");
final Watchdog watchdog = Watchdog.getInstance();//1得到Watchdog實例，該對象可以用來監視系統的一些關鍵服務的運行狀況。
watchdog.init(context, mActivityManagerService);//2對Watchdog實例進行初始化
traceEnd();
traceBeginAndSlog("StartInputManagerService");
inputManager = new InputManagerService(context);//3創建InputManagerService
traceEnd();
traceBeginAndSlog("StartWindowManagerService");
ConcurrentUtils.waitForFutureNoInterrupt(mSensorServiceStart, START_SENSOR_SERVICE);
mSensorServiceStart = null;
wm = WindowManagerService.main(context, inputManager,
mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL,
!mFirstBoot, mOnlyCore, new PhoneWindowManager());//4執行WMS的main方法，其內部會創建WMS，
ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm);//5將WMS注冊到服務管理器中
ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager);//6將IMS注冊到服務管理器中
traceEnd();
...代碼省略...
try {
wm.displayReady();//7初始化屏幕顯示信息
} catch (Throwable e) {
reportWtf("making display ready", e);
}
...代碼省略...
try {
wm.systemReady();//8通知WMS，系統的初始化工作已經完成，其內部調用了WindowManagerPolicy的systemReady方法
} catch (Throwable e) {
reportWtf("making Window Manager Service ready", e);
}
...代碼省略...
}
startOtherServices會獲取Watchdog實例并對實例進行初始化，創建InputManagerService實例，并在注釋4處將該實例作為參數傳遞給WindowManagerService的main方法。
3）WindowManagerService 的main方法如下：
public static WindowManagerService main(final Context context, final InputManagerService im,
final boolean haveInputMethods, final boolean showBootMsgs, final boolean onlyCore,
WindowManagerPolicy policy) {
//1這里使用了java8中的Lambda表達式
DisplayThread.getHandler().runWithScissors(() ->
sInstance = new WindowManagerService(context, im, haveInputMethods, showBootMsgs, onlyCore, policy)
, 0);//2創建WMS實例對象
return sInstance;
}
DisplayThread是一個單例的前臺線程，這個線程用來處理需要低延時顯示的相關操作，并只能由WindowManager、DisplayManager和InputManager實時執行快速操作。正是在DisplayThread的run方法中創建了WMS的實例，這就意味著WMS的創建時運行在android.display線程中的。
4）來看下Handler的runWithScissors方法：
frameworks/base/core/java/android/os/Handler.java
public final boolean runWithScissors(final Runnable r, long timeout) {
if (r == null) {
throw new IllegalArgumentException("runnable must not be null");
}
if (timeout < 0) {
throw new IllegalArgumentException("timeout must be non-negative");
}
if (Looper.myLooper() == mLooper) {
r.run();
return true;
}
BlockingRunnable br = new BlockingRunnable(r);
return br.postAndWait(this, timeout);
}
- 對傳入的Runnable的timeout進行判斷，如果Runnable為null或者timeout小于0則拋出異常。
- 根據每個線程只有一個Looper的原理來判斷當前線程（system_server線程）是否是Handler所指向的線程（android.display線程），如果是則直接執行Runnable的run方法，否則調用BlockingRunnable的postAndWait方法，并將當前線程的Runnable作為參數傳遞進去。
5）BlockingRunnable是Handler的內部類。
private static final class BlockingRunnable implements Runnable {
private final Runnable mTask;
private boolean mDone;
public BlockingRunnable(Runnable task) {
mTask = task;
}
@Override
public void run() {
try {
mTask.run();//注釋1
} finally {
synchronized (this) {
mDone = true;
notifyAll();
}
}
}
public boolean postAndWait(Handler handler, long timeout) {
if (!handler.post(this)) {//注釋2
return false;
}
synchronized (this) {
if (timeout > 0) {
final long expirationTime = SystemClock.uptimeMillis() + timeout;
while (!mDone) {
long delay = expirationTime - SystemClock.uptimeMillis();
if (delay <= 0) {
return false; // timeout
}
try {
wait(delay);
} catch (InterruptedException ex) {
}
}
} else {
while (!mDone) {
try {
wait();//注釋3
} catch (InterruptedException ex) {
}
}
}
}
return true;
}
}
- 在注釋2處將當前的BlockingRunnable添加到Handler的任務隊列中，上面第3步我們知道runWithScissors方法的第二個參數為0，因此timeout等于0，這樣如果mDone為false的話會一直調用注釋3處的wait方法使得當前線程（system_server線程）進入等待狀態。
- 在注釋1處執行了傳入的Runnable的run方法（運行在android.display線程中），執行完畢后finally代碼塊中將mDone設置為true，并調用noifyAll方法喚醒處于等待狀態的線程，這樣就不會繼續調用注釋3處的wait方法。
結合以上兩點我們可以得出一個結論，system_server線程會一直等待android.display線程執行完畢才開始執行system_server線程，這是因為android.display線程內部執行了WMS的創建，而WMS的創建優先級要更高。
6）接下來我們來查看一下WMS的構造方法。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
private WindowManagerService(Context context, InputManagerService inputManager,
boolean haveInputMethods, boolean showBootMsgs, boolean onlyCore,
WindowManagerPolicy policy) {
...代碼省略...
mInputManager = inputManager; // 注釋1
...代碼省略...
mDisplayManager = (DisplayManager)context.getSystemService(Context.DISPLAY_SERVICE);
mDisplays = mDisplayManager.getDisplays(); // 注釋2
for (Display display : mDisplays) {
createDisplayContentLocked(display); // 注釋3
}
...代碼省略...
mActivityManager = ActivityManager.getService(); // 注釋4
...代碼省略...
mAmInternal = LocalServices.getService(ActivityManagerInternal.class);
...代碼省略...
mAnimator = new WindowAnimator(this); // 注釋5
mAllowTheaterModeWakeFromLayout = context.getResources().getBoolean(
com.android.internal.R.bool.config_allowTheaterModeWakeFromWindowLayout);
LocalServices.addService(WindowManagerInternal.class, new LocalService());
initPolicy(); // 注釋6
Watchdog.getInstance().addMonitor(this); // 注釋7
...代碼省略...
}
- 注釋1處保存傳遞進來的IMS，這樣WMS就持有了IMS的引用。
- 注釋2處通過DisplayManager的getDisplay方法得到Display數組（每個顯示設備都有一個Display實例），接著遍歷Display數組。
- 注釋3處的createDisplayContentLocked方法將Display封裝成DisplayContent，DisplayContent用來描述一塊屏幕。
- 注釋4處得到AMS實例，并賦值給mActivityManager，這樣WMS就持有了AMS的引用。
- 注釋5處創建WindowAnimator，用于管理所有的窗口動畫。
- 注釋6處初始化了窗口管理策略的接口類WindowManagerPolicy（WMP），它用來定義一個窗口策略所要遵循的通用規范。
- 注釋7處調用addMonitor方法將自身添加到watchdog中，Watchdog用來監控系統的一些關鍵服務的運行狀況，這些被監控的服務都會實現Watchdog.Monitor接口。Watchdog每分鐘都會對被監控的系統服務進行檢查，如果被監控的系統服務出現了死鎖，就會殺死Watchdog所在的進程，也就是SystemServer進程。
6）繼續來看注釋6處的initPolicy方法。
private void initPolicy() {
UiThread.getHandler().runWithScissors(new Runnable() {
@Override
public void run() {
WindowManagerPolicyThread.set(Thread.currentThread(), Looper.myLooper());
mPolicy.init(mContext, WindowManagerService.this, WindowManagerService.this);//注釋1
}
}, 0);
}
initPolicy方法和此前講的WMS的main方法的實現類似，在注釋1處執行了WMP的init方法，WMP是一個接口，init方法具體在PhoneWindowManager（PWM）中實現。PWM的init方法運行在android.ui線程中，它的優先級要高于initPolicy方法所在的android.display線程，因此android.display線程要等PWM的init方法執行完畢后，處于等待狀態的android.display線程才會被喚醒從而繼續執行下面的代碼。
三、WMS的創建過程的3個線程
上面WMS創建的過程中有提到3個線程，分別是system_server、android.display和android.ui，下圖是關于這三個線程的三個步驟。
1）首先在system_server線程中執行了SystemServer的startOtherServices方法，在startOtherServices方法中會調用WMS的main方，main方法會創建WMS，創建的過程是在android.display線程中實現的，由于創建WMS的優先級更高，因此system_server線程要等WMS創建完成后，處于等待狀態的system_server線程才會被喚醒從而繼續執行下面的代碼。
2）在WMS的構造方法中會調用WMS的initPolicy方法，在initPolicy方法中又會調用PWM的init方法，PWM的init方法在android.ui線程中運行，它的優先級要高于android.display線程，因此"android.display"線程要等PWM的init方法執行完畢后，處于等待狀態的android.display線程才會被喚醒從而繼續執行下面的代碼。
3）PWM的init方法執行完畢后，android.display線程就完成了WMS的創建，等待的system_server線程被喚醒后繼續執行WMS的main方法后的代碼邏輯，比如在前面第二部分第2步的注釋7的地方，WMS的displayReady方法用來初始化屏幕顯示信息。
