【framework】IMS启动流程

1 前言

IMS 是 InputManagerService 的简称，主要负责输入事件管理。

1.1 基本概念

输入设备：屏幕、电源/音量、键鼠、充电口、蓝牙、wifi 等
设备节点：当输入设备可用时，Linux 内核会在 /dev/input 中创建对应的设备节点
输入事件：触摸事件、按键事件、鼠标事件、插拔事件等
输入子系统：负责采集 Linux 内核中输入事件原始信息，原始信息由 Kernel space 的驱动层一直传递到 User space 的设备节点

IMS 所做的工作就是监听 /dev/input 下的所有的设备节点，当设备节点有数据时，对数据进行加工处理并找到合适的 Window，将输入事件派发给它。

1.2 IMS 框架

（1）EventHub

监听、扫描、打开 /dev/input 目录下的输入设备
根据配置文件和键值映射文件对设备进行配置和键值映射
将所有设备添加到本地列表中
抽取驱动程序上报的 inputEvent，主要包含设备可用性变化事件（设备事件）、设备节点中读取的原始输入事件。

（2）InputReader

根据设备类型添加不同 InputMapper
通过 EventHub.getEvents() 获取 EventHub 中未处理的事件

（3）InputDispatcher

事件过滤，并发给上层。

2 Java 层 IMS 初始化流程

2.1 IMS 启动流程

（1）main

/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

public static void main(String[] args) {new SystemServer().run();
}

（2）run

/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

private void run() {try {...// 创建LooperLooper.prepareMainLooper();// 加载libandroid_servers.soSystem.loadLibrary("android_servers");// 创建系统的 Context：ContextImpl.createSystemContext(new ActivityThread())createSystemContext();// 创建 SystemServiceManagermSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);...}...try {//启动引导服务，ActivityManagerService、ActivityTaskManagerService、PackageManagerService、PowerManagerService、DisplayManagerService 等startBootstrapServices(); //启动核心服务，BatteryService、UsageStatusService 等startCoreServices(); //启动其他服务，InputManagerService、WindowManagerService、CameraService、AlarmManagerService 等startOtherServices(); ...}...// 开启消息循环Looper.loop();
}

（3）startOtherServices

/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

private void startOtherServices() {...WindowManagerService wm = null;...InputManagerService inputManager = null;...try {...inputManager = new InputManagerService(context);...//PhoneWindowManager 是 WMP 的实现类wm = WindowManagerService.main(context, inputManager, !mFirstBoot, mOnlyCore, new PhoneWindowManager(), mActivityManagerService.mActivityTaskManager);ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm, false, DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL | DUMP_FLAG_PROTO);ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager, false, DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL);...mActivityManagerService.setWindowManager(wm);...wm.onInitReady(); //initPolicy...//wm 的 mInputManagerCallback 属性在定义时就被初始化inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputManagerCallback());inputManager.start();...}
}

通过 ServiceManager.addService() 将 Context.INPUT_SERVICE 与 IMS 绑定，因此在其他进程中可以通过如下方式获取 IMS。

IBinder b = ServiceManager.getService(Context.INPUT_SERVICE);
IInputManager im = IInputManager.Stub.asInterface(b);

2.2 IMS 初始化

（1）构造方法

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java

public InputManagerService(Context context) {this.mContext = context;//在 android.display 线程中处理消息this.mHandler = new InputManagerHandler(DisplayThread.get().getLooper());...//mPtr 为 JNI 层 NativeInputManager 对象的地址mPtr = nativeInit(this, mContext, mHandler.getLooper().getQueue());String doubleTouchGestureEnablePath = context.getResources().getString(R.string.config_doubleTouchGestureEnableFile);mDoubleTouchGestureEnableFile = TextUtils.isEmpty(doubleTouchGestureEnablePath) ? null : new File(doubleTouchGestureEnablePath);//添加本地服务LocalServices.addService(InputManagerInternal.class, new LocalService());
}

nativeInit() 方法在 JNI 层创建了 NativeInputManager 对象，并返回其地址（后文会介绍）；LocalService 是 IMS 的内部类，也是 InputManagerInternal 的实现类。

（2）setWindowManagerCallbacks

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java

public void setWindowManagerCallbacks(WindowManagerCallbacks callbacks) {mWindowManagerCallbacks = callbacks;
}

callbacks 来自 WMS.mInputManagerCallback，属于 InputManagerCallback 类（IMS.WindowManagerCallbacks 的实现类），WMS.mInputManagerCallback 在定义时就被初始化。

（3）start

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java

public void start() {//启动 Native 层的 InputReaderThread 和 InputDispatcherThread 线程nativeStart(mPtr);//注册监听器registerPointerSpeedSettingObserver();registerShowTouchesSettingObserver();registerAccessibilityLargePointerSettingObserver();mContext.registerReceiver(new BroadcastReceiver() {@Overridepublic void onReceive(Context context, Intent intent) {updatePointerSpeedFromSettings();updateShowTouchesFromSettings();updateAccessibilityLargePointerFromSettings();}}, new IntentFilter(Intent.ACTION_USER_SWITCHED), null, mHandler);updatePointerSpeedFromSettings();updateShowTouchesFromSettings();updateAccessibilityLargePointerFromSettings();
}

nativeStart() 方法启动 Native 层 InputReaderThread 和 InputDispatcherThread 线程（后面会介绍）。

3 Native 层 IMS 初始化流程

本节主要介绍 IMS 构造方法中调用 nativeInit() 方法、start() 方法中调用 nativeStart() 方法的后续流程。

如图，展示了 IMS 初始化流程，浅蓝色、绿色、紫色分别表示 Java 层、JNI 层、Native 层。

3.1 nativeInit 后续流程

（1）gInputManagerMethods

/frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp

static const JNINativeMethod gInputManagerMethods[] = {//Java 层调用的 nativeInit 方法对应 JNI 层的 nativeInit 方法{ "nativeInit","(Lcom/android/server/input/InputManagerService;Landroid/content/Context;Landroid/os/MessageQueue;)J",(void*) nativeInit },//Java 层调用的 nativeStart 方法对应 JNI 层的 nativeStart 方法{ "nativeStart", "(J)V",(void*) nativeStart },...
}

gInputManagerMethods 数组列出了 Java 层调用 nativeInit()、nativeStart() 方法到 JNI 层具体调用方法的映射关系。

（2）nativeInit

/frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp

//Java 层调用：mPtr = nativeInit(this, mContext, mHandler.getLooper().getQueue());
static jlong nativeInit(JNIEnv* env, jclass, jobject serviceObj, jobject contextObj, jobject messageQueueObj) {//获取 JNI 层消息队列sp<MessageQueue> messageQueue = android_os_MessageQueue_getMessageQueue(env, messageQueueObj);...//创建 NativeInputManagerNativeInputManager* im = new NativeInputManager(contextObj, serviceObj, messageQueue->getLooper());im->incStrong(0);//返回 NativeInputManager 对象指针给 Java 层（mPtr）return reinterpret_cast<jlong>(im);
}

NativeInputManager 是在该文件中定义的类。

（3）NativeInputManager

/frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp

#include <inputflinger/InputManager.h>NativeInputManager::NativeInputManager(jobject contextObj, jobject serviceObj, const sp<Looper>& looper) : mLooper(looper), mInteractive(true) {JNIEnv* env = jniEnv();mServiceObj = env->NewGlobalRef(serviceObj);...mInteractive = true;//创建 Native 层 InputManager，2 个 this 分别为：InputReaderPolicyInterface、InputDispatcherPolicyInterfacemInputManager = new InputManager(this, this);defaultServiceManager()->addService(String16("inputflinger"), mInputManager, false);
}

NativeInputManager 实现了 RefBase、InputReaderPolicyInterface、InputDispatcherPolicyInterface、PointerControllerPolicyInterface 4个接口。InputManager.h 中定义了抽象的 InputManager 类，InputManager.cpp 实现了 InputManager.h 中的抽象方法。

（4）InputManager

/frameworks/native/services/inputflinger/InputManager.h

class InputManager : public InputManagerInterface, public BnInputFlinger {...
public:InputManager(const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy, const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy);virtual status_t start();...virtual void setInputWindows(const std::vector<InputWindowInfo>& handles, const sp<ISetInputWindowsListener>& setInputWindowsListener);virtual void transferTouchFocus(const sp<IBinder>& fromToken, const sp<IBinder>& toToken);...virtual void registerInputChannel(const sp<InputChannel>& channel);
private:sp<InputReaderInterface> mReader;sp<InputReaderThread> mReaderThread;sp<InputClassifierInterface> mClassifier;sp<InputDispatcherInterface> mDispatcher;sp<InputDispatcherThread> mDispatcherThread;void initialize();
};

注意：InputManager 继承了 BnInputFlinger 接口（Binder 跨进程通讯的服务端）。

（5）InputManager

/frameworks/native/services/inputflinger/InputManager.cpp

#include "InputManager.h"
#include "InputReaderFactory.h"InputManager::InputManager(const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy, const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {//创建 InputDispatchermDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy);mClassifier = new InputClassifier(mDispatcher);//创建 InputReader，createInputReader() 是 InputReaderFactory 类的方法mReader = createInputReader(readerPolicy, mClassifier);initialize();
}

（6）InputDispatcher

/frameworks/native/services/inputflinger/InputDispatcher.cpp

InputDispatcher::InputDispatcher(const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& policy) :mPolicy(policy), ... {//创建消息循环mLooper = new Looper(false);mReporter = createInputReporter();...policy->getDispatcherConfiguration(&mConfig);
}

（7）createInputReader

/frameworks/native/services/inputflinger/InputReaderFactory.cpp

sp<InputReaderInterface> createInputReader(const sp<InputReaderPolicyInterface>& policy, const sp<InputListenerInterface>& listener) {return new InputReader(new EventHub(), policy, listener);
}

注意：此处创建了 EventHub，并注入到 InputReader 中。

（8）InputReader

/frameworks/native/services/inputflinger/InputReader.cpp

InputReader::InputReader(const sp<EventHubInterface>& eventHub, const sp<InputReaderPolicyInterface>& policy, const sp<InputListenerInterface>& listener) :mContext(this), mEventHub(eventHub), mPolicy(policy), ... {mQueuedListener = new QueuedInputListener(listener);...
}

（9）EventHub

/frameworks/native/services/inputflinger/EventHub.cpp

EventHub::EventHub(void) :mBuiltInKeyboardId(NO_BUILT_IN_KEYBOARD), mNextDeviceId(1), mControllerNumbers(),mOpeningDevices(nullptr), mClosingDevices(nullptr),mNeedToSendFinishedDeviceScan(false),mNeedToReopenDevices(false), mNeedToScanDevices(true),mPendingEventCount(0), mPendingEventIndex(0), mPendingINotify(false) {...mEpollFd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);...mINotifyFd = inotify_init();mInputWd = inotify_add_watch(mINotifyFd, DEVICE_PATH, IN_DELETE | IN_CREATE);...int result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mINotifyFd, &eventItem);...int wakeFds[2];result = pipe(wakeFds);...mWakeReadPipeFd = wakeFds[0];mWakeWritePipeFd = wakeFds[1];result = fcntl(mWakeReadPipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);...result = fcntl(mWakeWritePipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);...eventItem.data.fd = mWakeReadPipeFd;result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeReadPipeFd, &eventItem);...
}

（10）initialize

/frameworks/native/services/inputflinger/InputManager.cpp

void InputManager::initialize() {mReaderThread = new InputReaderThread(mReader);mDispatcherThread = new InputDispatcherThread(mDispatcher);
}

InputReaderThread 和 InputDispatcherThread 都继承了 Thread 类。

在 InputManager.h 文件中，已申明 InputReaderThread 和 InputDispatcherThread 的源码不再开源，如下。

/** By design, the InputReaderThread class and InputDispatcherThread class do not share any*/

3.2 nativeStart 后续流程

（1）nativeStart

/frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp

static void nativeStart(JNIEnv* env, jclass, jlong ptr) {//通过对象地址获取 NativeInputManager 对象指针NativeInputManager* im = reinterpret_cast<NativeInputManager*>(ptr);//调用 Native 层 InputManager 的 start() 方法status_t result = im->getInputManager()->start();...
}inline sp<InputManager> getInputManager() const {return mInputManager;
}

（2）start

/frameworks/native/services/inputflinger/InputManager.cpp

status_t InputManager::start() {//开启 DispatcherThread 线程status_t result = mDispatcherThread->run("InputDispatcher", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);...//开启 ReaderThread 线程result = mReaderThread->run("InputReader", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);...return OK;
}