Android-软键盘一招搞定(原理篇)
前言
软键盘系列文章：
Android-软键盘一招搞定(实践篇)
Android-软键盘一招搞定(原理篇)
上篇文章分析了软键盘弹出、关闭、获取软键盘高度、常用属性展示等。这部分也是网上涉及软键盘文章的重点， 但是几乎没人将原理剖析过 \color{Red}{但是几乎没人将原理剖析过} 但是几乎没人将原理剖析过，导致对常用属性的理解止于Demo，对一些问题的了解似是而非。因此，本篇文章将分析常用属性生效原理。
通过本篇文章，你将了解到：
1、SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE 原理及其使用
2、SOFT_INPUT_ADJUST_PAN 原理及其使用
3、SOFT_INPUT_ADJUST_UNSPECIFIED 原理及其使用
4、SOFT_INPUT_ADJUST_NOTHING 原理及其使用
5、getWindowVisibleDisplayFrame(Rect outRect) 如何获取可见区域
1、SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE 原理及其使用
一个小Demo
先设置softInputMode 为SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE。
再来看看Activity布局文件：
第一个Demo
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"android:id="@+id/myviewgroup"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:orientation="vertical"android:layout_gravity="center_vertical"tools:context=".MainActivity"><ImageViewandroid:id="@+id/iv"android:src="@drawable/test"android:background="@color/colorGreen"android:layout_marginTop="20dp"android:layout_marginBottom="20dp"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="300dp"></ImageView><EditTextandroid:hint="输入框2"android:id="@+id/et2"android:layout_marginTop="100dp"android:background="@drawable/bg"android:layout_gravity="bottom"android:layout_marginHorizontal="10dp"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="40dp"></EditText></LinearLayout>
运行效果如下：
可以看出，界面没有变动啊，似乎SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE失效了。
将布局文件稍微更改一下：
第二个Demo
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"android:id="@+id/myviewgroup"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:orientation="vertical"android:layout_gravity="center_vertical"tools:context=".MainActivity"><ImageViewandroid:id="@+id/iv"android:src="@drawable/test"android:background="@color/colorGreen"android:layout_marginTop="20dp"android:layout_marginBottom="20dp"android:layout_width="match_parent"android:layout_weight="1"android:layout_height="0dp"></ImageView><EditTextandroid:hint="输入框2"android:id="@+id/et2"android:layout_marginTop="100dp"android:background="@drawable/bg"android:layout_gravity="bottom"android:layout_marginHorizontal="10dp"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="40dp"></EditText></LinearLayout>
对比前后布局文件的改变：只是更改了ImageView的高度。更改后运行效果如下：
可以看出，ImageView高度变小了，EditText也被顶上去了。
综合以上两个效果，我们猜测结论：
- SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE 设置后影响了布局的高度，至于是哪个布局现在不确定
- 由于第一个Demo里ImageView高度是固定的，因此即使其父布局高度变小了也不会影响ImageView的展示。而第二个Demo里ImageView高度跟随父布局高度变化，因此当父布局高度变化时，ImageView也随着变化。
问题的关键转变为： 哪个布局的高度改变了？是如何改变的？ \color{Red}{哪个布局的高度改变了？是如何改变的？} 哪个布局的高度改变了？是如何改变的？
SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE 原理剖析
由以上的猜测知道一定是ViewTree里的某个ViewGroup高度变化了，而键盘弹出是个Window的展示，Window的弹出导致了ViewTree的变化，那么自然想到Window和ViewTree的联系：ViewRootImpl.java。
键盘弹出影响了Activity Window的窗口大小，在ViewRootImpl里有接收WMS事件变化的地方：
#ViewRootImpl.javafinal class ViewRootHandler extends Handler {...@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {switch (msg.what) {...//接收窗口变化事件case MSG_RESIZED: {//args记录了各个区域大大小SomeArgs args = (SomeArgs) msg.obj;//arg1---->Window的尺寸//arg2---->内容区域限定边界//arg3----->可见区域的限定边界//arg6----->固定区域的限定边界//------------------------------------>(1)if (mWinFrame.equals(args.arg1)&& mPendingOverscanInsets.equals(args.arg5)&& mPendingContentInsets.equals(args.arg2)&& mPendingStableInsets.equals(args.arg6)&& mPendingDisplayCutout.get().equals(args.arg9)&& mPendingVisibleInsets.equals(args.arg3)&& mPendingOutsets.equals(args.arg7)&& mPendingBackDropFrame.equals(args.arg8)&& args.arg4 == null&& args.argi1 == 0&& mDisplay.getDisplayId() == args.argi3) {//各个区域大小都没变化，则不作任何操作break;}}case MSG_RESIZED_REPORT:if (mAdded) {SomeArgs args = (SomeArgs) msg.obj;...final boolean framesChanged = !mWinFrame.equals(args.arg1)|| !mPendingOverscanInsets.equals(args.arg5)|| !mPendingContentInsets.equals(args.arg2)|| !mPendingStableInsets.equals(args.arg6)|| !mPendingDisplayCutout.get().equals(args.arg9)|| !mPendingVisibleInsets.equals(args.arg3)|| !mPendingOutsets.equals(args.arg7);//重新设置Window 尺寸setFrame((Rect) args.arg1);//将值记录到各个成员变量里mPendingOverscanInsets.set((Rect) args.arg5);mPendingContentInsets.set((Rect) args.arg2);mPendingStableInsets.set((Rect) args.arg6);mPendingDisplayCutout.set((DisplayCutout) args.arg9);mPendingVisibleInsets.set((Rect) args.arg3);mPendingOutsets.set((Rect) args.arg7);mPendingBackDropFrame.set((Rect) args.arg8);mForceNextWindowRelayout = args.argi1 != 0;mPendingAlwaysConsumeSystemBars = args.argi2 != 0;args.recycle();if (msg.what == MSG_RESIZED_REPORT) {reportNextDraw();}if (mView != null && (framesChanged || configChanged)) {//尺寸发生变化，强制走layout+draw过程-----------(2)forceLayout(mView);}//重新layout--------------(3)requestLayout();}break;...}}}
上面代码列出了三个重点，分别来看看。
(1)
//arg1---->Window的尺寸
//arg2---->内容区域限定边界
//arg3----->可见区域的限定边界
//arg6----->固定区域的限定边界
arg 是Rect类型
"限定边界"是什么意思呢？以我测试机为例：
屏幕尺寸1080*1920
当键盘弹出时：
arg1---->Rect(0, 0 - 1080, 1920)
arg2---->Rect(0, 63 - 0, 972)
arg3---->Rect(0, 63 - 0, 972)
arg6---->Rect(0, 63 - 0, 126)
可以看出，所谓的"限定边界"实际上就是上面矩形区域。
当键盘收起后：
arg1---->Rect(0, 0 - 1080, 1920)
arg2---->Rect(0, 63 - 0, 126)
arg3---->Rect(0, 63 - 0, 126)
arg6---->Rect(0, 63 - 0, 126)
看到此，大家都明白了：
arg1表示的屏幕尺寸
arg6表示的是状态栏和导航栏的高度，arg6赋值给了mPendingStableInsets，从名字可以看出，这值是不变的。
无论键盘弹出还是关闭，这两个值都不变，变的是arg2和arg3，而arg2赋值给了mPendingContentInsets，arg3赋值给了mPendingVisibleInsets。
好了，现在arg2、arg3、arg6都记录到成员变量里了。
(2)(3)
尺寸发生了变化后调用：
forceLayout(mView)—>ViewTree里每个View/ViewGroup打上layout、draw标记，也就是说每个View/ViewGroup 最后都会执行三大流程。
requestLayout()—>触发执行三大流程
既然记录了尺寸的变化，继续跟踪这些值怎么使用。调用requestLayout()将会触发执行performTraversals()方法：
#ViewRootImpl.javaprivate void performTraversals() {if (mFirst || windowShouldResize || insetsChanged ||viewVisibilityChanged || params != null || mForceNextWindowRelayout) {...boolean hwInitialized = false;//内容边界是否发生变化boolean contentInsetsChanged = false;try {...//内容区域变化----------->1contentInsetsChanged = !mPendingContentInsets.equals(mAttachInfo.mContentInsets);if (contentInsetsChanged || mLastSystemUiVisibility !=mAttachInfo.mSystemUiVisibility || mApplyInsetsRequested|| mLastOverscanRequested != mAttachInfo.mOverscanRequested|| outsetsChanged) {...//分发Inset----------->2dispatchApplyInsets(host);contentInsetsChanged = true;}...} catch (RemoteException e) {}...}...}
还是列出两个重点：
(1)
内容区域发生变化。
当设置SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE，键盘弹起时内容区域发生变化，因此会执行dispatchApplyInsets()。
当设置SOFT_INPUT_ADJUST_PAN，键盘弹起时内容部区域不变，因此不会执行dispatchApplyInsets()。
(2)
分发Inset。
这些记录的值会存储在AttachInfo对应的变量里。
该方法调用栈如下：
dispatchApplyWindowInsets(WindowInsets insets）里的insets构成是通过计算之前记录在mPendingXX里的边界值。
最终调用fitSystemWindowsInt():
#View.javaprivate boolean fitSystemWindowsInt(Rect insets) {//FITS_SYSTEM_WINDOWS 为xml里设置 android:fitsSystemWindows="true"//对于DecorView的子布局LinearLayout来说，默认fitsSystemWindows=trueif ((mViewFlags & FITS_SYSTEM_WINDOWS) == FITS_SYSTEM_WINDOWS) {...//设置View的paddinginternalSetPadding(localInsets.left, localInsets.top,localInsets.right, localInsets.bottom);return res;}return false;}protected void internalSetPadding(int left, int top, int right, int bottom) {...if (mPaddingLeft != left) {changed = true;mPaddingLeft = left;}if (mPaddingTop != top) {changed = true;mPaddingTop = top;}if (mPaddingRight != right) {changed = true;mPaddingRight = right;}if (mPaddingBottom != bottom) {changed = true;mPaddingBottom = bottom;}if (changed) {requestLayout();invalidateOutline();}}
看到这答案就呼之欲出了，DecorView的子布局LinearLayout设置padding，最终会影响LinearLayout子布局的高度，一层层传递下去，就会影响到Demo里的Activity 布局文件的高度。
小结
1、当设置SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE 时，DecorView的子布局padding会改变，最后影响子孙布局的高度。
2、父布局高度的变化并不一定会让子布局重新布局，因此针对上面的第一个Demo，我们需要监听键盘的变化从而调整输入框的位置。而对于上面的第二个Demo，不需要手动调整，父布局会自动调整。
最后用图展示这种效果：
注意，没有特意标注状态栏和导航栏
2、SOFT_INPUT_ADJUST_PAN 原理及其使用
一个小Demo
先设置softInputMode 为SOFT_INPUT_ADJUST_PAN。
在上述的第一个Demo基础上修改布局文件如下：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"android:id="@+id/myviewgroup"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:orientation="vertical"android:fitsSystemWindows="true"android:layout_gravity="center_vertical"tools:context=".MainActivity"><EditTextandroid:hint="输入框1"android:id="@+id/et1"android:layout_marginTop="10dp"android:background="@drawable/bg"android:layout_marginHorizontal="10dp"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="40dp"></EditText><ImageViewandroid:id="@+id/iv"android:src="@drawable/test"android:background="@color/colorGreen"android:layout_marginTop="20dp"android:layout_marginBottom="20dp"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="300dp"></ImageView><EditTextandroid:hint="输入框2"android:id="@+id/et2"android:layout_marginTop="100dp"android:background="@drawable/bg"android:layout_gravity="bottom"android:layout_marginHorizontal="10dp"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="40dp"></EditText></LinearLayout>
实际上就是再增加了个EditText。
分别点击EditText1、EditText2效果如下：
当点击输入框1的时候，界面没有移动，当点击输入框2的时候，界面向上移动了。接下来将分析为啥会有这样的表现。
SOFT_INPUT_ADJUST_PAN 原理剖析
SOFT_INPUT_ADJUST_PAN 和SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE 流程差不多，也是在ViewRootImpl里接收窗口变化的通知，不同的是：
当键盘弹起时：
arg1---->Rect(0, 0 - 1080, 1920)
arg2---->Rect(0, 63 - 0, 126)
arg3---->Rect(0, 63 - 0, 972)
arg6---->Rect(0, 63 - 0, 126)
可以看出arg2没有变化，也就是内容区域没有变，最终不会执行ViewRootImp-> dispatchApplyInsets(xx)，当然布局的高度就不会变。
先来分析为什么点击输入框2能往上移动。我们知道布局移动无非就是坐标发生改变，或者内容滚动了，不管是何种形式最终都需要通过对Canvas进行位移才能实现移动的效果。
当窗口事件到来之后，发起View的三大绘制流程，并且将限定边界存储到AttachInfo的成员变量里，有如下关系：
mPendingContentInsets–>mAttachInfo.mContentInsets;
mPendingVisibleInsets–>mAttachInfo.mVisibleInsets;
依旧是从三大流程开启的方法开始分析。
#ViewRootImpl.javaprivate void performTraversals() {...//在执行Draw过程之前执行boolean cancelDraw = mAttachInfo.mTreeObserver.dispatchOnPreDraw() || !isViewVisible;if (!cancelDraw) {...//开启Draw过程performDraw();} else {...}}
dispatchOnPreDraw()最终执行了scrollToRectOrFocus(xx)方法：
#View.javaboolean scrollToRectOrFocus(Rect rectangle, boolean immediate) {//窗口内容区域final Rect ci = mAttachInfo.mContentInsets;//窗口可见区域final Rect vi = mAttachInfo.mVisibleInsets;//滚动距离int scrollY = 0;boolean handled = false;if (vi.left > ci.left || vi.top > ci.top|| vi.right > ci.right || vi.bottom > ci.bottom) {scrollY = mScrollY;//找到当前有焦点的View------------>(1)final View focus = mView.findFocus();...if (focus == lastScrolledFocus && !mScrollMayChange && rectangle == null) {//焦点没有发生切换，不做操作} else {// We need to determine if the currently focused view is// within the visible part of the window and, if not, apply// a pan so it can be seen.mLastScrolledFocus = new WeakReference<View>(focus);mScrollMayChange = false;if (DEBUG_INPUT_RESIZE) Log.v(mTag, "Need to scroll?");// Try to find the rectangle from the focus view.if (focus.getGlobalVisibleRect(mVisRect, null)) {...//找到当前焦点与可见区域的相交部分//mVisRect 为当前焦点在Window里的可见部分if (mTempRect.intersect(mVisRect)) {if (mTempRect.height() >(mView.getHeight()-vi.top-vi.bottom)) {...}else if (mTempRect.top < vi.top) {//如果当前焦点位置在窗口可见区域上边，说明焦点View应该往下移动到可见区域里边scrollY = mTempRect.top - vi.top;} else if (mTempRect.bottom > (mView.getHeight()-vi.bottom)) {//如果当前焦点位置在窗口可见区域之下，说明其应该往上移动到可见区域里边------->(2)scrollY = mTempRect.bottom - (mView.getHeight()-vi.bottom);} else {//无需滚动------->(3)scrollY = 0;}handled = true;}}}}if (scrollY != mScrollY) {//滚动距离发生变化if (!immediate) {if (mScroller == null) {mScroller = new Scroller(mView.getContext());}//开始设置滚动----------->(4)mScroller.startScroll(0, mScrollY, 0, scrollY-mScrollY);} else if (mScroller != null) {mScroller.abortAnimation();}//赋值给成员变量mScrollY = scrollY;}return handled;}
(1)
对于上面的Demo来说，当前的焦点View就是EditText，点击哪个EditText，哪个就获得焦点。
(2)
对于输入框2来说，因为键盘弹出会遮住它，通过计算满足"当前焦点位置在窗口可见区域之下，说明其应该往上移动到可见区域里边" 条件，因此srolly > 0。
(3)
而对于输入框1来说，当键盘弹出时，它没有被键盘遮挡，走到else分支，因此scrollY = 0。
(4)
滚动是借助Scoller.java类完成的。
上面的操作实际上就是为了确认滚动值，并记录在成员变量mScrollY里，继续来看如何使用滚动值呢？
#ViewRootImpl.javaprivate boolean draw(boolean fullRedrawNeeded) {...boolean animating = mScroller != null && mScroller.computeScrollOffset();final int curScrollY;//获取当前需要滚动的scroll值if (animating) {curScrollY = mScroller.getCurrY();} else {curScrollY = mScrollY;}...int xOffset = -mCanvasOffsetX;//记录在yOffset里int yOffset = -mCanvasOffsetY + curScrollY;boolean useAsyncReport = false;if (!dirty.isEmpty() || mIsAnimating || accessibilityFocusDirty) {if (mAttachInfo.mThreadedRenderer != null && mAttachInfo.mThreadedRenderer.isEnabled()) {...//对于走硬件加速绘制if (mHardwareYOffset != yOffset || mHardwareXOffset != xOffset) {//记录偏移量到mHardwareYOffset里mHardwareYOffset = yOffset;mHardwareXOffset = xOffset;invalidateRoot = true;}..mAttachInfo.mThreadedRenderer.draw(mView, mAttachInfo, this);} else {//软件绘制//传入yOffsetif (!drawSoftware(surface, mAttachInfo, xOffset, yOffset,scalingRequired, dirty, surfaceInsets)) {return false;}}}...return useAsyncReport;}
滚动值分别传递给了硬件加速绘制分支和软件绘制分支，在各自的分支里对Canvas进行平移，具体如何平移此处不细说了，大家可以继续跟踪代码分析。
小结
1、当设置SOFT_INPUT_ADJUST_PAN时，如果发现键盘遮住了当前有焦点的View，那么会对RootView(此处Demo里DecorView作为RootView)的Canvas进行平移，直至有焦点的View显示到可见区域为止。
2、这就是为什么点击输入框2的时候布局会整体向上移动的原因。
同样的最后用图展示这种移动效果：
注意，没有特意标注状态栏和导航栏
3、SOFT_INPUT_ADJUST_UNSPECIFIED 原理及其使用
在上篇文章中通过Demo表明：设置了SOFT_INPUT_ADJUST_UNSPECIFIED，其内部最终使用SOFT_INPUT_ADJUST_PAN和SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE之一进行展示。接下来就来探究选择的标准是什么。
softInputMode 没有设值的时候，默认是SOFT_INPUT_ADJUST_UNSPECIFIED模式。
还是从ViewRootImpl.java的performTraversals()方法开始分析：
private void performTraversals() {...if (mFirst || mAttachInfo.mViewVisibilityChanged) {mAttachInfo.mViewVisibilityChanged = false;//先查看有没有提前设置了模式int resizeMode = mSoftInputMode &WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_MASK_ADJUST;//如果没有设置，那么默认为0，也就是SOFT_INPUT_ADJUST_UNSPECIFIEDif (resizeMode == WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_ADJUST_UNSPECIFIED) {//查看mScrollContainers 数组有没有元素(View 作为元素) -------->(1)final int N = mAttachInfo.mScrollContainers.size();for (int i=0; i<N; i++) {if (mAttachInfo.mScrollContainers.get(i).isShown()) {//如果有元素，则设置为SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE 模式resizeMode = WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE;}}if (resizeMode == 0) {//如果没有设置为resize模式，则设置pan模式resizeMode = WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_ADJUST_PAN;}if ((lp.softInputMode &WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_MASK_ADJUST) != resizeMode) {lp.softInputMode = (lp.softInputMode &~WindowManager.LayoutParams.SOFT_INPUT_MASK_ADJUST) |resizeMode;//最后赋值给params，让Window属性生效params = lp;}}}...}
(1)
mAttachInfo.mScrollContainers 干嘛用的，什么时候添加元素进去的呢？
View.java里有个方法：
public void setScrollContainer(boolean isScrollContainer){...}
意思就是说该View是不是作为一个可以 滚动 \color{Red}{滚动} 滚动的容器，一般来说，容器可以滚动的话，那么它的高度可以伸缩的，既然可以伸缩，那么刚好符合SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE模式，因此此种情况下会设置为SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE模式。
调用该方法，将填充mAttachInfo.mScrollContainers 数组。
比如我们常用的RecyclerView：
public RecyclerView(Context context, @android.annotation.Nullable AttributeSet attrs, int defStyle) {...setScrollContainer(true);...}
在构造函数里默认设置了该值。
对于普通的View，如果想要设置该属性有两种方法：
1、代码里：View.setScrollContainer(true)
2、xml里： android:isScrollContainer=“true”
其中第二种方法在上篇"实践篇"里有使用过。
4、SOFT_INPUT_ADJUST_NOTHING 原理及其使用
通过前面的分析，我们知道不论是SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE亦或是SOFT_INPUT_ADJUST_PAN，都是通过在ViewRootImpl里接收窗口变化的事件，最后做一系列调整产生对应的效果的。
而当设置了SOFT_INPUT_ADJUST_NOTHING时，没有事件发出，当然就没有任何效果了。
5、getWindowVisibleDisplayFrame(Rect outRect) 如何获取可见区域
看到此，你可能已经明白了：状态栏、导航栏、屏幕可见区域、内容区域 限定边界都是存储在如下变量里：
AttachInfo.mStableInsets 状态栏导航栏
AttachInfo.mContentInsets 内容区域限定边界
AttachInfo.mVisibleInsets 可见区域限定边界
能获取到上面的值，什么状态栏、导航栏、键盘高度获取不在话下。发现这些字段的访问权限是"default"，当然你想到了反射，没错反射是可以获取这些值，但是在Android 10.0之后不能反射了。
上面方法走不通，还好Android还开了个口子：getWindowVisibleDisplayFrame(xx)：
public void getWindowVisibleDisplayFrame(Rect outRect) {if (mAttachInfo != null) {try {//获取Window尺寸，注意此处的尺寸是包含状态栏、导航栏//与getWindowManager().getDefaultDisplay().getRealSize()尺寸一致;mAttachInfo.mSession.getDisplayFrame(mAttachInfo.mWindow, outRect);} catch (RemoteException e) {return;}...final Rect insets = mAttachInfo.mVisibleInsets;//拿到可见区域(限定边界)//运算一下，将可见区域记录在outRect(相对于屏幕)outRect.left += insets.left;outRect.top += insets.top;outRect.right -= insets.right;outRect.bottom -= insets.bottom;return;}...}
拿到的outRect就是可见区域的位置坐标。
到此我们明白了，屏幕尺寸我们是知道的，outRect我们也知道了，反推mAttachInfo.mVisibleInsets 也可以算出来了，这个值有了，键盘高度也就有了。
曲线救国之路至此完成了。。
值得注意的是，getWindowVisibleDisplayFrame(xx)的计算依赖于mAttachInfo.mVisibleInsets，而mAttachInfo.mVisibleInsets值发生变化的条件是设置了SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE或者SOFT_INPUT_ADJUST_PAN模式。
本文基于Android 10.0
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