窗口子系统基本概念与流程分析-电子发烧友网

窗口子系统位于 fundationwindowmanager 目录下，提供对窗口与 Display 管理的基础能力

概览

窗口是什么

每个 Ability 在创建时都会创建一个主窗口，并且为该窗口设置 ACE 中的 UIContent 用于加载展示 UI 界面。基本上所有的 UI 视图都是在窗口中展示的，比如弹窗、toast、系统状态栏导航栏、应用等。因此窗口子系统是系统图形界面显示所需的基础子系统。

窗口的种类

主窗口：应用显示的主窗口，即每个 Ability 持有的主窗口
子窗口：必须依附于主窗口来创建与显示
系统窗口 ：其他窗口均属于系统窗口

窗口的属性

WindowFlag
flag 指定窗口的部分测量规则：

WINDOW_FLAG_NEED_AVOID 是否避开区域，默认避开，比如状态栏导航栏区域

WINDOW_FLAG_PARENT_LIMIT 是否受到父窗口的限制，默认不限制，如果限制，则宽高不能超过父窗口，需与 WINDOW_MODE_FLOATING 配合使用
WindowMode
mode 指定窗口的布局规则：

WINDOW_MODE_UNDEFINED 默认模式，默认宽高为 display 宽高减去状态栏导航栏等的宽高

WINDOW_MODE_FULLSCREEN 全屏模式，但需要与 * * * WINDOW_FLAG_NEED_AVOID 一起使用，默认宽高为 display 宽高

WINDOW_MODE_SPLIT_PRIMARY 分屏主窗口模式，如果是横屏则位于左侧，竖屏位于上方

WINDOW_MODE_SPLIT_SECONDARY 分屏副窗口模式，如果是横屏则位于右侧，竖屏位于下方

WINDOW_MODE_FLOATING 悬浮模式，悬浮窗口可以通过窗口边缘改变窗口大小，默认宽高为 display 宽高的 3/4
应用主窗口可以通过启动 ability 时的参数 Want::PARAM_RESV_WINDOW_MODE（ohos.aafwk.param.windowMode）来侧面指定 WindowMode 的值

priority
窗口优先级决定了窗口的层级，priority 越大窗口越靠近顶部。该属性位于 WindowNode 内，且只能由 WindowType 决定。

WindowType
窗口类型的改变会引起 flag、mode、priority 或其他属性的改变，从而达到改变窗口的测量、排列与层级的目的。如：

WINDOW_TYPE_STATUS_BAR

property_->SetWindowMode(WindowMode::WINDOW_MODE_FLOATING);
property_->SetFocusable(false);

WINDOW_TYPE_KEYGUARD

RemoveWindowFlag(WindowFlag::WINDOW_FLAG_NEED_AVOID);
SetWindowMode(WindowMode::WINDOW_MODE_FULLSCREEN);

层级则是由 WindowType 的 Priority 值与类型共同决定，同类型取值越大层级越高，WindowType 的 Priority 定义位于 foundationwindowmanagerwmserverincludewindow_zorder_policy.h 中，如：

WINDOW_TYPE_WALLPAPER = 0

WINDOW_TYPE_DESKTOP = 1

WINDOW_TYPE_APP_MAIN_WINDOW = 0

WINDOW_TYPE_APP_SUB_WINDOW = 1

WINDOW_TYPE_STATUS_BAR = 110

WINDOW_TYPE_KEYGUARD = 114

WINDOW_TYPE_BOOT_ANIMATION = 117
WindowType 的类型则有三种：

BelowApp 位于底层，如桌面、壁纸等

App 位于中间，如应用主窗口、子窗口

AboveApp 位于上方，如锁屏、状态栏等

WindowType 是在这几个属性中，开发者目前唯一能直接修改的窗口属性：

window.setWindowType(type: WindowType): Promise< void >

Window、Display、Screen 的关系
Screen 是物理屏幕，Display 是逻辑屏幕，Window 则依附于 Display。Screen 与 Display 之间是多对多的关系，Display 与 Window 也是多对多的关系。在普通的单屏场景下，Screen 与 Display 是一对一，Display 与 Window 则是一对多。

WindowManagerService
WMS 主要负责 Window 的管理，比如创建、销毁、布局、层级的管理，并提供窗口布局、焦点、事件分发的能力，但不负责绘制。主要职责如下：

管理 Window 的创建与销毁、窗口的属性的维护
窗口树的维护
窗口焦点的管理
窗口的层级管理以及输入法窗口的层级提升
窗口布局与策略的管理
提供窗口的缩放与拖拽能力
避开区域的管理
加载 ACE 布局并触发布局回调事件

DisplayManagerService

DMS 提供 Display 信息、Display 事件通知以及管理 Display 与 Screen 映射关系，其他能力主要通过 RenderService 实现。主要职责如下：

通过 RenderService 获取并管理 Screen
ScreenGroup 的管理
Display 的管理，以及其与 Screen 的映射管理
对外提供显示信息，如宽高、虚拟像素比等
提供截屏、量灭屏、横竖屏、亮度等屏幕相关能力
提供扩展屏幕或镜像屏等多屏能力
虚拟屏幕的管理
Display 事件的通知，如屏幕亮灭、显示大小、横竖屏、冻结等事件

窗口管理流程分析

创建窗口

窗口的创建从 Ability 的 OnStart 声明周期函数中触发。

Ability 持有 AbilityWindow，AbilityWindow 则持有 WindowScene
WindowScene 在初始化阶段会创建一个主窗口
窗口的创建会调用 Window::Create 函数创建 WindowImpl 对象，并调用 WindowManagerService::CreateWindow 函数
在 WindowManagerService 中，则通过 WindowController 生成 windowId 并创建 WindowNode
最后通过 WindowRoot 将 WindowNode 管理起来

AbilityWindow 与 WindowScene 的关系

AbilityWindow 是 Ability 持有用来在生命周期函数中生成或调用窗口生命周期的类，操作窗口的类则是 WindowScene。WindowScene 由 WindowManager client 端提供，用于屏蔽元能力与窗口管理之间强耦合，方便后续无屏幕的小型设备裁剪显示系统。

WindowImpl 与 WindowNode 的区别

WindowImpl 是 IWindow 的实现，是提供给上层操作窗口的接口。WindowNode 与 WindowImpl 一一对应，是 WMS 中操作窗口的实体，其通过 WindowRoot 管理。* WindowNode 内部维护了一个 windowToken_对象，该对象的指向就是 WindowImpl。

WindowImpl 负责对应用于其他子模块提供操作窗口的能力，能力通过 WMS 与 RenderService 实现。WindowImpl 在创建时会创建 RSSurfaceNode 对象，该对象则会向 RenderService 提交一条窗口创建的事务。
在 WindowNode 创建时，WindowImpl 会将 RSSurfaceNode 的引用传递给 WindowNode。
WindowNode 则是 WMS 中对窗口的抽象，内部维护了父子关系、显示隐藏、布局大小等。

WindowRoot 的作用

顾名思义，WindowRoot 管理着所有的窗口。其内部维护着 WindowNode 与 WindowId 的 map，提供了对 WindowNode 的增删改查操作，并且提供了最小化所有窗口、最大化窗口、设置布局策略等能力。

WindowImpl 的管理

主窗口的 WindowImpl 由 WindowScene 持有，子窗口则由主窗口自己管理维护。在 Ability 销毁时，会通知 WindowScene 销毁主窗口，主窗口则会销毁所有的子窗口，并通知 WMS 中的 WindowRoot 销毁相应的 WindowNode。

窗口的显示

创建的流程仅仅是创建了 WindowImpl 与 WindowNode，并未涉及布局与渲染，那么窗口是如何显示的呢？

窗口的显示也是通过 Ability 触发，在其生命周期函数 OnActive/OnForground 内，会调用到 WindowScene::GoForeground 中。
窗口的显示也可以通过在 ets 中手动调用 window.show()触发
调用主窗口的 show 方法，即 WindowImpl::Show
在其中会做一些判断，比如桌面的显示，会将其他 app 都最小化
接着 WindowImpl 通过 WMS 调用 WindowRoot 的 AddWindowNode 函数，并将 windowId 传递过来
WindowRoot 通过 windowId 查找 WindowNode，并通过 diaplayId 创建或者获取 WindowNodeContainer 对象，并调用其 AddWindowNode 函数
在 WindowNodeContainer 内，会判断 window 类型并将 window 加入到相应的父窗口中（appRoot、belowRoot、aboveRoot）
接着会处理 WindowNode 中父子关系的映射，并调用 DMS 服务的 UpdateRSTree
处理所有窗口的 z 值，并按规则设置到每个窗口的 surfaceNode 中，该操作会向 RenderService 提交一条事务。
z 值的规则为：从 belowRoot->appRoot->aboveRoot，z 值越来越大。同一类型中，window 的 priority 越大，z 值越大。同一 priority 的情况下，窗口被添加的越晚，z 值越大。z 值越大，排列越靠上。
WindowNodeContainer 维护着两种布局策略，CASCADE 与 TILE，在维护完 z 值与父子关系等操作后，会调用布局策略的 AddWindowNode 函数
下面的流程均基于 CASCADE 策略
判断窗口 Visibility，为 false 则不布局
判断避开区域，限制窗口大小。如果是全屏窗口，则宽高与 display 一致。
如果是悬浮窗口，默认大小设置为 display 的 3/4，并设置一个 Decorate 矩形，该矩形为窗口增加了 37vp、5vp、5vp、5vp（上右下左），该矩形用于拖拽与平移
如果设置了 WINDOW_FLAG_PARENT_LIMIT 标记并且是子窗口，限制子窗口的大小不能超过父窗口
为悬浮窗口设置 hotZone，上下左右均增加 20vp。该区域用于多模输入模块判断手指是否落在 window 内，也就是增加判断范围。
调用窗口的 surfaceNode 的 SetBounds 函数，指定窗口的坐标与大小。该函数也会向 RenderService 提交一条事务。
迭代子窗口，为其执行同样的流程
总结下来，窗口的显示就是处理了父子关系、窗口先后关系，以及确定了坐标与大小，最后向 RenderService 提交事务，等待下个 vsync 的绘制

WindowNodeContainer 的作用

WindowNodeContainer 与 Display 一一对应，其管理了单个 Display 中的所有窗口，WindowRoot 则管理了所有的窗口与 WindowNodeContainer。WindowNodeContainer 提供了布局策略的决策与设置、窗口焦点设置、窗口排列、避开区域管理、窗口分屏显示等能力。

布局策略

OH 目前支持两种策略，CASCADE（层叠）与 TILE（平铺）。默认的布局策略是 CASCADE，分屏显示也会将策略切换至 CASCADE。布局策略的主要能力就是决定窗口的排列布局方式、位置与大小。两种策略的区别如下：

总结

设置全屏

设置全屏可以通过 ets 调用 window.setFullScreen(true)，window 会占满全屏，并且状态栏与导航栏会消失。接下来来看看底层是如何实现的。

setFullScreen 会走到 WindowImpl 中，其中主要做了 3 件事

SetWindowMode(WindowMode::WINDOW_MODE_FULLSCREEN)
RemoveWindowFlag(WindowFlag::WINDOW_FLAG_NEED_AVOID)
通过 SetSystemBarProperty 将状态栏与导航栏的 enable 置为 false

SetWindowMode
代码会调用到 WindowController::SetWindowMode 内，其中会对 mode 做一些判断。针对 FULLSCREEN 的情况，会最小化其他 app 的 window
接着调用 WindowNodeContainer::UpdateWindowNode，其中会调用布局策略来更新窗口的布局

RemoveWindowFlag
为窗口的 property 这是 flag 后，同样会走到 WindowNodeContainer::UpdateWindowNode 中
与窗口显示流程一样，其判断为全屏窗口后，不会避开状态栏与导航栏区域

SetSystemBarProperty
SetSystemBarProperty 同样会在 WindowNodeContainer 中更新窗口
迭代所有窗口，遇到全屏窗口，就将窗口内的 SystemBarProperty 与默认的对比，有变化（enable 值不同）就通知订阅了 systemBarTintChange 事件的组件
即 ets 中：window.on(‘systemBarTintChange’)
systemui 订阅了该事件，在收到事件后，根据 enable 的值，去调用 statusBar/navigationBar 窗口的 hide 方法，来达到隐藏状态栏导航栏的目的

如何设置全屏并且显示状态栏导航栏

只需要在调用 window 的 setFullScreen 函数后，在调用其 setSystemBarEnable 即可：

window.setSystemBarEnable(['status', 'navigation']).then(() => {})

加载 ui

在 Stage 模式中，我们通过 WindowStage 的 setUIContent 来加载页面，这个过程是如何实现的？WindowStage 是 WMS 提供给前端的一套 api，其通过调用 WindowImpl 的 setUIContent 来实现：

uiContent_ = Ace::UIContent::Create(context_.get(), engine)
uiContent_->Initialize(this, contentInfo, storage)

WindowImpl 会在合适的时机，调用 UIContent 内的回调：

uiContent_->UpdateViewportConfig(config, reason) 宽高位置等变化
uiContent_->UpdateWindowMode(mode)
uiContent_->ProcessBackPressed()
uiContent_->ProcessKeyEvent(keyEvent)
uiContent_->ProcessPointerEvent(pointerEvent)
uiContent_->ProcessVsyncEvent(static_cast(timeStamp))
uiContent_->UpdateConfiguration(configuration) 系统语言、颜色模式等变化

触摸事件的传递

触摸事件由多模输入模块传递到窗口，经过处理后，传递给 ACE 中的 UIContent 中。

通过 InputManager 注册为窗口输入事件消费者
触摸事件会回调至 WindowInputChannel::HandlePointerEvent 中
如果调用了窗口的 AddInputEventListener 设置触摸监听，转发事件至监听内，并且只将 POINTER_ACTION_DOWN 与 POINTER_ACTION_BUTTON_DOWN 传递给窗口。
如果是 POINTER_ACTION_MOVE 事件，在下一帧将事件传递给窗口。如果是其他事件，立即传递给窗口。
在窗口内，如果是悬浮窗口：

POINTER_ACTION_DOWN
- 判断手指是否落在窗口之外，窗口 Decorate 矩形内，如果是，开启拖拽模式
- 如果触摸的 window 类型为 WINDOW_TYPE_DOCK_SLICE，开始移动模式
POINTER_ACTION_MOVE
- 如果开启拖拽模式，根据手指移动的距离，通过 WindowNodeContainer 修改窗口大小
- 如果开启移动模式，根据手指移动的距离，通过 WindowNodeContainer 修改窗口位置