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基于Android 8.1
前言
在上一篇文章中，我们学习了IMS的诞生（创建），IMS创建后还会进行启动，这篇文章我们来学习IMS的启动过程和输入事件的处理。
1.IMS的启动过程
IMS的创建在SystemServer的startOtherServices方法中，不了解请查看Android输入系统（一）输入事件传递流程和InputManagerService的诞生这篇文章。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void () {
...
traceBeginAndSlog("StartInputManagerService");
inputManager = new InputManagerService(context);
traceEnd();
...
traceBeginAndSlog("StartInputManager");
inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputMonitor());
inputManager.start();
traceEnd();
}
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创建IMS后就会紧接着执行IMS的启动。IMS的start方法如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java
public void start() {
Slog.i(TAG, "Starting input manager");
nativeStart(mPtr);
Watchdog.getInstance().addMonitor(this);
...
}
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IMS的start方法中，会将自身添加到Watchdog中进行监控，用于定时检测系统关键服务（AMS和WMS等）是否可能发生死锁。
nativeStart方法对应的JNI层的函数是什么呢？查看com_android_server_input_InputManagerService的gInputManagerMethods数组，不理解JNI的可以查看深入理解JNI系列文章。
frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp
static const JNINativeMethod gInputManagerMethods[] = {
...
{ "nativeStart", "(J)V",
(void*) nativeStart },
...
}
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nativeStart方法对应的JNI函数为nativeStart：
frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp
static void nativeStart(JNIEnv* env, jclass /* clazz */, jlong ptr) {
NativeInputManager* im = reinterpret_cast<NativeInputManager*>(ptr);
status_t result = im->getInputManager()->start();//1
if (result) {
jniThrowRuntimeException(env, "Input manager could not be started.");
}
}
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用reinterpret_cast操作符将jlong类型的ptr强制转换为原类型（NativeInputManager指针类型）。注释1处会调用InputManager的start函数。
frameworks/native/services/inputflinger/InputManager.cpp
status_t InputManager::start() {
status_t result = mDispatcherThread->run("InputDispatcher", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
if (result) {
ALOGE("Could not start InputDispatcher thread due to error %d.", result);
return result;
}
result = mReaderThread->run("InputReader", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
if (result) {
ALOGE("Could not start InputReader thread due to error %d.", result);
mDispatcherThread->requestExit();
return result;
}
return OK;
}
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可以看到InputManager的start函数运行了InputReaderThread和InputDispatcherThread，这两个线程在Android输入系统（一）输入事件传递流程和InputManagerService的诞生提到过，它们在InputManager的构造函数中被创建，其中InputReaderThread中运行了InputReader， InputDispatcherThread中运行了InputDispatcher。
2.InputDispatcher的启动过程
先来回顾下InputDispatcher和InputReader是在哪创建的，InputManager的构造函数如下所示。
frameworks/native/services/inputflinger/InputManager.cpp
InputManager::InputManager(
const sp<EventHubInterface>& eventHub,
const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,
const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {
mDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy);
mReader = new InputReader(eventHub, readerPolicy, mDispatcher);
initialize();
}
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可以看到InputDispatcher和InputReader是有关联的，InputDispatcher会作为一个参数传入到InputReader中。
InputDispatcher是在InputReader之前创建的，这个顺序不能改变，因为要确保InputReader将加工后的输入事件交给InputDispatcher时，InputDispatcher已经被创建。
InputDispatcher的定义如下所示。
frameworks/native/services/inputflinger/InputDispatcher.h
class InputDispatcherThread : public Thread {
public:
explicit InputDispatcherThread(const sp<InputDispatcherInterface>& dispatcher);
~InputDispatcherThread();
private:
virtual bool threadLoop();
sp<InputDispatcherInterface> mDispatcher;
};
}
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InputDispatcher.h中定义了threadLoop纯虚函数，InputDispatcher继承了Thread。native的Thread内部有一个循环，当线程运行时，会调用threadLoop函数，如果它返回true并且没有调用requestExit函数，就会接着循环调用threadLoop函数。
查看InputDispatcherThread的threadLoop函数是如何实现的。
frameworks/native/services/inputflinger/InputDispatcher.cpp
bool InputDispatcherThread::threadLoop() {
mDispatcher->dispatchOnce();
return true;
}
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threadLoop函数中只调用了InputDispatcher的dispatchOnce函数：
frameworks/native/services/inputflinger/InputDispatcher.cpp
void InputDispatcher::dispatchOnce() {
nsecs_t nextWakeupTime = LONG_LONG_MAX;
{ // acquire lock
AutoMutex _l(mLock);
mDispatcherIsAliveCondition.broadcast();
if (!haveCommandsLocked()) {//1
dispatchOnceInnerLocked(&nextWakeupTime);//2
}
if (runCommandsLockedInterruptible()) {
nextWakeupTime = LONG_LONG_MIN;
}
} // release lock
nsecs_t currentTime = now();//3
int timeoutMillis = toMillisecondTimeoutDelay(currentTime, nextWakeupTime);//4
mLooper->pollOnce(timeoutMillis);
}
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注释1处用于检查InputDispatcher的缓存队列中是否有等待处理 的命令，如果没有就会执行注释2处的dispatchOnceInnerLocked函数，用来将输入事件分发给合适的Window。注释3处获取当前的时间，结合注释4处，得出InputDispatcherThread需要睡眠的时间为timeoutMillis。最后调用Looper的pollOnce函数使InputDispatcherThread进入睡眠状态，并将它的最长的睡眠的时间设置为timeoutMillis。当有输入事件产生时，InputReader就会将睡眠状态的InputDispatcher
唤醒，InputDispatcher会重新开始分发输入事件。
那么InputReader是如何唤醒InputDispatcherThread的呢? 我们接着往下看。
3.InputReader处理事件过程
InputReader是在InputReaderThread中启动的，InputReaderThread和InputDispatcherThread的定义是类似的，也是继承了Thread并定义了threadLoop纯虚函数。如果处理的事件为键盘输入事件，则调用时序图如下所示。
InputReaderThread的threadLoop函数如下所示。
frameworks/native/services/inputflinger/InputReader.cpp
bool InputReaderThread::threadLoop() {
mReader->loopOnce();
return true;
}
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threadLoop函数中只调用了InputReader的loopOnce函数：
frameworks/native/services/inputflinger/InputReader.cpp
void InputReader::loopOnce() {
...
//通过EventHub的getEvents函数获取事件信息存在mEventBuffer中
size_t count = mEventHub->getEvents(timeoutMillis, mEventBuffer, EVENT_BUFFER_SIZE);//1
{ // acquire lock
AutoMutex _l(mLock);
mReaderIsAliveCondition.broadcast();
if (count) {
//如果有事件信息，调用processEventsLocked函数对事件进行加工处理
processEventsLocked(mEventBuffer, count);//2
}
...
}
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注释1处调用EventHub的getEvents函数来获取设备节点的事件信息到mEventBuffer中，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），一种是原始输入事件。注释2处的processEventsLocked函数用于对mEventBuffer中的原始输入事件信息进行加工处理，加工后的输入事件会交由InputDispatcher来处理，processEventsLocked函数如下所示。
frameworks/native/services/inputflinger/InputReader.cpp
void InputReader::processEventsLocked(const RawEvent* rawEvents, size_t count) {
//遍历所有的事件
for (const RawEvent* rawEvent = rawEvents; count;) {
int32_t type = rawEvent->type;
size_t batchSize = 1;
//事件类型分为原始输入事件和设备事件，这个条件语句对原始输入事件进行处理
if (type < EventHubInterface::FIRST_SYNTHETIC_EVENT) {
int32_t deviceId = rawEvent->deviceId;
while (batchSize < count) {
if (rawEvent[batchSize].type >= EventHubInterface::FIRST_SYNTHETIC_EVENT
|| rawEvent[batchSize].deviceId != deviceId) {
break;
}
batchSize += 1;
}
ALOGD("BatchSize: %d Count: %d", batchSize, count);
#endif
//处理deviceId所对应的设备的原始输入事件
processEventsForDeviceLocked(deviceId, rawEvent, batchSize);//1
} else {
//对设备事件进行处理
switch (rawEvent->type) {
case EventHubInterface::DEVICE_ADDED:
addDeviceLocked(rawEvent->when, rawEvent->deviceId);
break;
case EventHubInterface::DEVICE_REMOVED:
removeDeviceLocked(rawEvent->when, rawEvent->deviceId);
break;
case EventHubInterface::FINISHED_DEVICE_SCAN:
handleConfigurationChangedLocked(rawEvent->when);
break;
default:
ALOG_ASSERT(false); // can't happen
break;
}
}
count -= batchSize;
rawEvent += batchSize;
}
}
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InputReader的processEventsLocked函数首先遍历了所有的事件，这些事件用RawEvent对象来表示，将原始
输入事件和设备事件分开处理，其中设备事件分为DEVICE_ADDED、DEVICE_REMOVED和FINISHED_DEVICE_SCAN，这些事件是在EventHub的getEvent函数中生成的。如果是DEVICE_ADDED事件（设备添加事件），InputReader会新建InputDevice对象，用来存储设备信息，并且会将InputDevice存储在
KeyedVector类型的容器mDevices中。
同一个设备的输入事件交给processEventsForDeviceLocked函数来处理。
frameworks/native/services/inputflinger/InputReader.cpp
void InputReader::processEventsForDeviceLocked(int32_t deviceId,
const RawEvent* rawEvents, size_t count) {
ssize_t deviceIndex = mDevices.indexOfKey(deviceId);//1
if (deviceIndex < 0) {
ALOGW("Discarding event for unknown deviceId %d.", deviceId);
return;
}
InputDevice* device = mDevices.valueAt(deviceIndex);//2
if (device->isIgnored()) {
//ALOGD("Discarding event for ignored deviceId %d.", deviceId);
return;
}
device->process(rawEvents, count);
}
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注释1处根据deviceId从mDevices中获取对应的deviceIndex，注释2处再根据这个deviceIndex从mDevices中获取对应的InputDevice。最后会调用InputDevice的process函数：
frameworks/native/services/inputflinger/InputReader.cpp
void InputDevice::process(const RawEvent* rawEvents, size_t count) {*
size_t numMappers = mMappers.size();
//遍历处理该InputDevice所有的事件
for (const RawEvent* rawEvent = rawEvents; count--; rawEvent++) {
ALOGD("Input event: device=%d type=0x%04x code=0x%04x value=0x%08x when=%lld",
rawEvent->deviceId, rawEvent->type, rawEvent->code, rawEvent->value,
rawEvent->when);
#endif
//mDropUntilNextSync的值默认为false，如果设备的输入事件缓冲区溢出，这个值会置为true。
if (mDropUntilNextSync) {
...
} else {
for (size_t i = 0; i < numMappers; i++) {//1
InputMapper* mapper = mMappers[i];
mapper->process(rawEvent);//2
}
}
}
}
|
首先会遍历InputDevice中的所有的事件，真正加工原始输入事件的是InputMapper对象，由于原始输入事件的类型很多，因此在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用于处理触摸输入事件。
注释1处遍历所有的InputMapper，在注释2处将原始输入事件交由这些InputMapper来处理，至于是哪个InputMapper来处理，InputReader并不关心。
这里就以处理键盘输入事件为例，KeyboardInputMapper的process函数如下所示。
frameworks/native/services/inputflinger/InputReader.cpp
void KeyboardInputMapper::process(const RawEvent* rawEvent) {
switch (rawEvent->type) {
case EV_KEY: {//1
int32_t scanCode = rawEvent->code;
int32_t usageCode = mCurrentHidUsage;
mCurrentHidUsage = 0;
if (isKeyboardOrGamepadKey(scanCode)) {
processKey(rawEvent->when, rawEvent->value != 0, scanCode, usageCode);//2
}
break;
}
...
}
}
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注释1处，如果事件的类型为按键类型的事件，就会调用注释2处的KeyboardInputMapper的processKey函数。
frameworks/native/services/inputflinger/InputReader.cpp
void KeyboardInputMapper::processKey(nsecs_t when, bool down, int32_t scanCode,
int32_t usageCode) {
...
NotifyKeyArgs args(when, getDeviceId(), mSource, policyFlags,
down ? AKEY_EVENT_ACTION_DOWN : AKEY_EVENT_ACTION_UP,
AKEY_EVENT_FLAG_FROM_SYSTEM, keyCode, scanCode, keyMetaState, downTime);
getListener()->notifyKey(&args);//1
}
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processKey函数会将加工后的键盘输入事件封装为NotifyKeyArgs，将NotifyKeyArgs通知给InputListenerInterface。
InputDispatcher继承了InputDispatcherInterface，而InputDispatcherInterface继承了InputListenerInterface，因此注释1处实际上是调用了InputDispatcher的notifyKey函数，将NotifyKeyArgs交给InputDispatcher处理。
frameworks/native/services/inputflinger/InputDispatcher.cpp
void InputDispatcher::notifyKey(const NotifyKeyArgs* args) {
...
bool needWake;
{ // acquire lock
mLock.lock();
if (shouldSendKeyToInputFilterLocked(args)) {
mLock.unlock();
policyFlags |= POLICY_FLAG_FILTERED;
if (!mPolicy->filterInputEvent(&event, policyFlags)) {
return; // event was consumed by the filter
}
mLock.lock();
}
int32_t repeatCount = 0;
KeyEntry* newEntry = new KeyEntry(args->eventTime,
args->deviceId, args->source, policyFlags,
args->action, flags, keyCode, args->scanCode,
metaState, repeatCount, args->downTime);//1
needWake = enqueueInboundEventLocked(newEntry);//2
mLock.unlock();
} // release lock
if (needWake) {
mLooper->wake();
}
}
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代码块中采用Mutex互斥锁的形式，在注释1处根据NotifyKeyArgs，重新封装一个KeyEntry对象，代表一次按键数据。注释2处根据KeyEntry，来判断是否需要将睡眠中的InputDispatcherThread唤醒，如果需要，就调用Looper的wake函数进行唤醒，InputDispatcherThread被唤醒后就会重新对输入事件的分发，具体的回头查看第2小节。
总结
本文涉及到了四个关键的类，分别是IMS、EventHub、InputDispatcher和InputReader，它们做了如下的工作：
- IMS启动了InputDispatcherThread和InputReaderThread，分别用来运行InputDispatcher和InputReader。
- InputDispatcher先于InputReader被创建，InputDispatcher的dispatchOnceInnerLocked函数用来将事件分发给合适的Window。InputDispatcher没有输入事件处理时会进入睡眠状态，等待InputReader通知唤醒。
- InputReader通过EventHub的getEvents函数获取事件信息，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来进行分发。
- 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的Window。
原文:大专栏 Android输入系统（二）IMS的启动过程和输入事件的处理