深入理解窗口令牌WindowToken

1．WindowToken的意义

为了搞清楚WindowToken的作用是什么，看一下其位于WindowToken.java中的定义。虽然它没有定义任何函数，但其成员变量的意义却很重要。

• WindowToken将属于同一个应用组件的窗口组织在了一起。所谓的应用组件可以是Activity、InputMethod、Wallpaper以及Dream。在WMS对窗口的管理过程中，用WindowToken指代一个应用组件。例如在进行窗口ZOrder排序时，属于同一个WindowToken的窗口会被安排在一起，而且在其中定义的一些属性将会影响所有属于此WindowToken的窗口。这些都表明了属于同一个WindowToken的窗口之间的紧密联系。
• WindowToken具有令牌的作用，是对应用组件的行为进行规范管理的一个手段。WindowToken由应用组件或其管理者负责向WMS声明并持有。应用组件在需要新的窗口时，必须提供WindowToken以表明自己的身份，并且窗口的类型必须与所持有的WindowToken的类型一致。从上面的代码可以看到，在创建系统类型的窗口时不需要提供一个有效的Token，WMS会隐式地为其声明一个WindowToken，看起来谁都可以添加个系统级的窗口。难道Android为了内部使用方便而置安全于不顾吗？非也，addWindow()函数一开始的mPolicy.checkAddPermission()的目的就是如此。它要求客户端必须拥有SYSTEM_ALERT_WINDOW或INTERNAL_SYSTEM_WINDOW权限才能创建系统类型的窗口。
  

2．向WMS声明WindowToken

既然应用组件在创建一个窗口时必须指定一个有效的WindowToken才行，那么WindowToken究竟该如何声明呢？

在SampleWindow应用中，使用wms.addWindowToken()函数声明mToken作为它的令牌，所以在添加窗口时，通过设置lp.token为mToken向WMS进行出示，从而获得WMS添加窗口的许可。这说明，只要是一个Binder对象（随便一个），都可以作为Token向WMS进行声明。对于WMS的客户端来说，Token仅仅是一个Binder对象而已。

为了验证这一点，来看一下addWindowToken的代码，如下所示：

WindowManagerService.java::WindowManagerService.addWindowToken()

   @Override
    publicvoid addWindowToken(IBinder token, int type) {
        // 需要声明Token的调用者拥有MANAGE_APP_TOKENS的权限
        if(!checkCallingPermission(android.Manifest.permission.MANAGE_APP_TOKENS,
               "addWindowToken()")) {
            thrownew SecurityException("Requires MANAGE_APP_TOKENS permission");
        }
        synchronized(mWindowMap){
            ......
           // 注意其构造函数的参数与addWindow()中不同，最后一个参数为true，表明这个Token
           // 是显式申明的
            wtoken= new WindowToken(this, token, type, true);
            mTokenMap.put(token,wtoken);
            ......
        }
    }

使用addWindowToken()函数声明Token，将会在WMS中创建一个WindowToken实例，并添加到mTokenMap中，键值为客户端用于声明Token的Binder实例。与addWindow()函数中隐式地创建WindowToken不同，这里的WindowToken被声明为显式的。隐式与显式的区别在于，当隐式创建的WindowToken的最后一个窗口被移除后，此WindowToken会被一并从mTokenMap中移除。显式创建的WindowToken只能通过removeWindowToken()显式地移除。

addWindowToken()这个函数告诉我们，WindowToken其实有两层含义：

• 对于显示组件（客户端）而言的Token，是任意一个Binder的实例，对显示组件（客户端）来说仅仅是一个创建窗口的令牌，没有其他的含义。
• 对于WMS而言的WindowToken这是一个WindowToken类的实例，保存了对应于客户端一侧的Token（Binder实例），并以这个Token为键，存储于mTokenMap中。客户端一侧的Token是否已被声明，取决于其对应的WindowToken是否位于mTokenMap中。
  

注意 在一般情况下，称显示组件（客户端）一侧Binder的实例为Token，而称WMS一侧的WindowToken对象为WindowToken。但是为了叙述方便，在没有歧义的前提下不会过分仔细地区分这两个概念。

接下来，看一下各种显示组件是如何声明WindowToken的。

（1） Wallpaper和InputMethod的Token
Wallpaper的Token声明在WallpaperManagerService中。参考以下代码：

WallpaperManagerService.java::WallpaperManagerService.bindWallpaperComponentLocked()

BooleanbindWallpaperComponentLocked(......) {
    ......
   WallpaperConnection newConn = new WallpaperConnection(wi, wallpaper);
    ......
    mIWindowManager.addWindowToken(newConn.mToken,
                         WindowManager.LayoutParams.TYPE_WALLPAPER);
    ......
}

WallpaperManagerService是Wallpaper管理器，它负责维护系统已安装的所有的Wallpaper并在它们之间进行切换，而这个函数的目的是准备显示一个Wallpaper。newConn.mToken与SampleWindow例子一样，是一个简单的Binder对象。这个Token将在即将显示出来的Wallpaper被连接时传递给它，之后Wallpaper即可通过这个Token向WMS申请创建绘制壁纸所需的窗口了。

注意 ：WallpaperManagerService向WMS声明的Token类型为TYPE_WALLPAPER，所以，Wallpaper仅能本分地创建TYPE_WALLPAPER类型的窗口。

相应的，WallpaperManagerService会在detachWallpaperLocked()函数中取消对Token的声明：

WallpaperManagerService.java::WallpaperManagerService.detachWallpaperLocked()

booleandetachWallpaperLocked(WallpaperData wallpaper){
    ......
    mIWindowManager.removeWindowToken(wallpaper.connection.mToken);
    ......
}

再此之后，如果这个被detach的Wallpaper想再要创建窗口便不再可能了。

WallpaperManagerService使用WindowToken对一个特定的Wallpaper做出了如下限制：

• Wallpaper只能创建TYPE_WALLPAPER类型的窗口。
• Wallpaper显示的生命周期由WallpaperManagerService牢牢地控制着。仅有当前的Wallpaper才能创建窗口并显示内容。其他的Wallpaper由于没有有效的Token，而无法创建窗口。
  

InputMethod的Token的来源与Wallpaper类似，其声明位于InputMethodManagerService的startInputInnerLocked()函数中，取消声明的位置在InputmethodManagerService的unbindCurrentMethodLocked()函数。InputMethodManagerService通过Token限制着每一个InputMethod的窗口类型以及显示生命周期。

（2） Activity的Token
Activity的Token的使用方式与Wallpaper和InputMethod类似，但是其包含更多的内容。毕竟，对于Activity，无论是其组成还是操作都比Wallpaper以及InputMethod复杂得多。对此，WMS专为Activity实现了一个WindowToken的子类：AppWindowToken。

既然AppWindowToken是为Activity服务的，那么其声明自然在ActivityManagerService中。具体位置为ActivityStack.startActivityLocked()，也就是启动Activity的时候。相关代码如下：

ActivityStack.java::ActivityStack.startActivityLocked()

private final void startActivityLocked(......) {
    ......
    mService.mWindowManager.addAppToken(addPos,r.appToken, r.task.taskId,
                               r.info.screenOrientation, r.fullscreen);
    ......
}

startActivityLocked()向WMS声明r.appToken作为此Activity的Token，这个Token是在ActivityRecord的构造函数中创建的。随然后在realStartActivityLocked()中将此Token交付给即将启动的Activity。

ActivityStack.java::ActivityStack.realStartActivityLocked()

final boolean realStartActivityLocked(......) {
    ......
    app.thread.scheduleLaunchActivity(newIntent(r.intent), **r.appToken,**
                System.identityHashCode(r), r.info,
                newConfiguration(mService.mConfiguration),
                r.compat, r.icicle, results, newIntents,!andResume,
    mService.isNextTransitionForward(),profileFile, profileFd,
                profileAutoStop);
    ......
}

启动后的Activity即可使用此Token创建类型为TYPE_APPLICATION的窗口了。

取消Token的声明则位于ActivityStack.removeActivityFromHistoryLocked()函数中。

Activity的Token在客户端是否和Wallpaper一样，仅仅是一个基本的Binder实例呢？其实不然。看一下r.appToken的定义可以发现，这个Token的类型是IApplicationToken.Stub。其中定义了一系列和窗口相关的一些通知回调，它们是：

• windowsDrawn()，当窗口完成初次绘制后通知AMS。
• windowsVisible()，当窗口可见时通知AMS。
• windowsGone()，当窗口不可见时通知AMS。
• keyDispatchingTimeout()，窗口没能按时完成输入事件的处理。这个回调将会导致ANR。
• getKeyDispatchingTimeout()，从AMS处获取界定ANR的时间。
  

AMS通过ActivityRecord表示一个Activity。而ActivityRecord的appToken在其构造函数中被创建，所以每个ActivityRecord拥有其各自的appToken。而WMS接受AMS对Token的声明，并为appToken创建了唯一的一个AppWindowToken。因此，这个类型为IApplicationToken的Binder对象appToken粘结了AMS的ActivityRecord与WMS的AppWindowToken，只要给定一个ActivityRecord，都可以通过appToken在WMS中找到一个对应的AppWindowToken，从而使得AMS拥有了操纵Activity的窗口绘制的能力。例如，当AMS认为一个Activity需要被隐藏时，以Activity对应的ActivityRecord所拥有的appToken作为参数调用WMS的setAppVisibility()函数。此函数通过appToken找到其对应的AppWindowToken，然后将属于这个Token的所有窗口隐藏。

注意： 每当AMS因为某些原因（如启动/结束一个Activity，或将Task移到前台或后台）而调整ActivityRecord在mHistory中的顺序时，都会调用WMS相关的接口移动AppWindowToken在mAppTokens中的顺序，以保证两者的顺序一致。在后面讲解窗口排序规则时会介绍到，AppWindowToken的顺序对窗口的顺序影响非常大。