窗口子系统基本概念与流程分析

窗口子系统位于 \fundation\windowmanager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 foundation\windowmanager\wmserver\include\window_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<uint64_t>(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
• 如果开启了开启拖拽或移动模式，事件不会继续传递，如果未开启，则会传递给ACE的UIContent

Display管理流程分析

DMS启动流程

DMS在启动时的主要工作就是从RenderService获取屏幕信息，并创建ScreenGroup与Display

• 通过RSInterface注册屏幕连接回调，在屏幕连接后，创建AbsScreen
• 再通过RSInterface获取屏幕支持的分辨率、刷新率等信息，设置到AbsScreen中
• 创建ScreenGroup，将AbsScreen添加到group中
• 添加后会为AbstractScreen初始化RSDisplayNode，并向RenderService提交一条RSDisplayNode创建的事务
• ScreenGroup与AbsScreen初始化完毕后，会为AbsScreen创建一个AbstractDisplay
• AbstractDisplay保存了AbsScreen中的分辨率刷新率等信息，并且根据屏幕宽与高，决定虚拟像素比。
• 通知感兴趣的部件，Display已经创建好
• WMS也会通过DMS监听Display的变化，比如大小变化、横竖屏变化，WMS会通知到WindowNodeContainer去更新Display的状态并重新布局所有窗口
• 如果遇到BEFORE_SUSPEND事件，比如进入锁屏状态，WMS会通过WindowNodeContainer通知每个窗口（WindowImpl）更新其状态为STATE_FROZEN，并告知AMS，让持有窗口的Ability进入后台状态

ScreenGroup是什么

ScreenGroup顾名思义是屏幕组，屏幕组中定义了多个屏幕的连接方式，如扩展或镜像。每个物理屏幕在连接后都会加入到默认的屏幕组中。屏幕组也可以包含虚拟屏幕。ScreenGroup与AbsScreen都由AbstractScreenController管理。

UpdateRSTree

UpdateRSTree会在窗口节点显示或隐藏时调用，其作用就是为AbsScreen中的RSDisplayNode添加或删除窗口的RSSurfaceNode，并向向RenderService提交增加或删除子节点的事务。

怎么设置窗口置顶呢？