Input子系统架构包括内核层与框架层详解.docx
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Input子系统架构包括内核层与框架层详解
AndroidInput子系统架构
Input服务的启动
在Android的开机过程中，系统中的服务很多都是由SystemServer中启动的。
SystemServer的代码中有这么一句话。
Framework/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
Slog.i（TAG,"WindowManager"）;
wm=WindowManagerService.main（context,power,
factoryTest!
=SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL,!
firstBoot）;
在这里new了一个WindowManagerService的类，我们找到这个类的构造函数。
Framework/base/services/java/com/android/server/wm/WindowManagerServer.java
privateWindowManagerService（Contextcontext,PowerManagerServicepm,
booleanhaveInputMethods,booleanshowBootMsgs）{
……
mInputManager=newInputManager（context,this）;
……
mInputManager.start（）;
……
}
在WindowManagerService的构造函数中又new了一个InputManager类。
InputManager类是整个android的input的上层代码最重要的类，就是通过这个类繁衍出了整个复杂的Android的input子系统。
作用就好像Zygote的孕育着Android的各个服务，而InputManager就是负责将整个android的Input子系统。
Framework/base/services/java/com/android/server/wm/WindowManagerServer.java
publicInputManager（Contextcontext,WindowManagerServicewindowManagerService）{
……
Looperlooper=windowManagerService.mH.getLooper（）;
nativeInit（mContext,mCallbacks,looper.getQueue（））;
……
}
在InputManger的构造函数中，调用了nativeInit这个方式，看到native开头或者结尾的函数，一般都是JNI。
在InputManager的JNI可以找到这个函数的实现。
Framework/base/services/jni/com_android_server_InputManager.java
staticJNINativeMethodgInputManagerMethods[]={
{"nativeInit","（Landroid/content/Context;"
"Lcom/android/server/wm/InputManager$Callbacks;Landroid/os/MessageQueue;）V",
（void*）android_server_InputManager_nativeInit},
简单介绍下JNI的代码风格，第一个引号括起来的函数就是我们java代码的函数原型，中间的引号中的就是代表java原型函数的参数。
而最后的那个函数就是在对应的函数。
一般都是c++代码。
Framework/base/services/jni/com_android_server_InputManager.java
staticvoidandroid_server_InputManager_nativeInit（JNIEnv*env,jclassclazz,
jobjectcontextObj,jobjectcallbacksObj,jobjectmessageQueueObj）{
……
gNativeInputManager=newNativeInputManager（contextObj,callbacksObj,looper）;
……
}
在JNI的代码中，又构造了一个重要的NativeInputManager类，这是个C++的本地类。
已经不在是之前了那个java的InputManager类。
接下来看看NativeInputManager的构造函数。
Framework/base/services/jni/com_android_server_InputManager.java
NativeInputManager:
:
NativeInputManager（jobjectcontextObj,
jobjectcallbacksObj,constsp&looper）:
mLooper（looper）{
……
speventHub=newEventHub（）;
mInputManager=newInputManager（eventHub,this,this）;
……
}
这里new了两个类，EventHub和InputManager类。
EventHub就是Input子系统的HAL层了，负责将linux的所有的input设备打开并负责轮询读取他们的上报的数据，后面会详细介绍，这里先简单介绍一下。
InputManager类主要是负责管理inputEvent，有InputReader从EventHub读取事件，然后交给InputDispatcher进行分发。
Framework/base/services/input/InputManager.cpp
InputManager:
:
InputManager（
constsp&reader,
constsp&dispatcher）:
mReader（reader）,
mDispatcher（dispatcher）{
initialize（）;
}
voidInputManager:
:
initialize（）{
mReaderThread=newInputReaderThread（mReader）;
mDispatcherThread=newInputDispatcherThread（mDispatcher）;
}
在InputManager中的initialize的初始化了两个线程。
一个是inputReaderThread，负责从EventHub中读取事件，另外一个是InputDispatcherThread线程，主要负责分发读取的事件去处理。
Framework/base/services/java/com/android/server/wm/WindowManagerServer.java
privateWindowManagerService（Contextcontext,PowerManagerServicepm,
booleanhaveInputMethods,booleanshowBootMsgs）
mInputManager.start（）;
……
}
在开始的时候，new了一个InputManager，然后在继续调用其start方法。
Framework/base/services/java/com/android/server/wm/WindowManagerServer.java
publicvoidstart（）{
Slog.i（TAG,"Startinginputmanager"）;
nativeStart（）;
registerPointerSpeedSettingObserver（）;
registerShowTouchesSettingObserver（）;
updatePointerSpeedFromSettings（）;
updateShowTouchesFromSettings（）;
}
NativeStart（）跑到JNI的代码中去了，跟上面的方式一样。
Framework/base/services/jni/com_android_server_InputManager.java
staticJNINativeMethodgInputManagerMethods[]={
……
{"nativeStart","（）V",（void*）android_server_InputManager_nativeStart},
……
}
staticvoidandroid_server_InputManager_nativeStart（JNIEnv*env,jclassclazz）{
……
status_tresult=gNativeInputManager->getInputManager（）->start（）;
……
}
在java代码中用了nativeStart（），然后JNI中又调用了NativeInputManager的start方法。
在Native的InputManager中找到start的实现。
Framework/base/services/input/InputManager.cpp
status_tInputManager:
:
start（）{
status_tresult=mDispatcherThread->run（"InputDispatcher",PRIORITY_URGENT_DISPLAY）;
……
result=mReaderThread->run（"InputReader",PRIORITY_URGENT_DISPLAY）;
……
}
这个方法就是在前面InputManager中的构造函数initialize中的两个线程运行起来。
先看Input
Dispatcher线程运行的情况，然后就是InputReader线程。
Framework/base/services/input/InputDispatcher.cpp
boolInputDispatcherThread:
:
threadLoop（）{
mDispatcher->dispatchOnce（）;
returntrue;
}
InputDispatcher线程调用了Dispatcher的dispatchOnce的方法。
同样的InputReader线程也会调用Reader的ReaderOnce的方法。
Framework/base/services/input/InputDispatcher.cpp
voidInputDispatcher:
:
dispatchOnce（）{
……
dispatchOnceInnerLocked（&nextWakeupTime）;
……
inttimeoutMillis=toMillisecondTimeoutDelay（currentTime,nextWakeupTime）;
mLooper->pollOnce（timeoutMillis）;
}
dispatchOnceInnerLocked是处理input输入消息，mLooper->pollOnce（timeoutMillis）是等待下次输入消息的事件。
先看下消息在dispatchOnceInnerLocked函数中是如何处理的。
Framework/base/services/input/InputDispatcher.cpp
voidInputDispatcher:
:
dispatchOnceInnerLocked（nsecs_t*nextWakeupTime）{
……
caseEventEntry:
:
TYPE_KEY
……
done=dispatchKeyLocked（currentTime,typedEntry,&dropReason,nextWakeupTime）;
caseEventEntry:
:
TYPE_MOTION:
{
……
done=dispatchMotionLocked（currentTime,typedEntry,&dropReason,nextWakeupTime）;
……
}
这个函数比较长，input事件在android的上层通过两个队列来保存，分别是InboundQueue和outboundQueue。
当有input事件产生时候，会判断InboundQueue是否为空，如果事件不为空的话，就从队列中取出这个input事件，然后根据input事件的类型来分发事件给不同的处理函数，比较常见的是KEY和Motion事件。
不管是Key事件也好还是Motion事件都会调用dispatchEventToCurrentInputTargetsLocked（currentTime,entry,false）;这个函数来继续处理。
Framework/base/services/input/InputDispatcher.cpp
voidInputDispatcher:
:
dispatchEventToCurrentInputTargetsLocked（nsecs_tcurrentTime,
EventEntry*eventEntry,boolresumeWithAppendedMotionSample）{
……
prepareDispatchCycleLocked（currentTime,connection,eventEntry,&inputTarget,
resumeWithAppendedMotionSample）;
……
}
在这个函数中会继续调用prepareDispatchCycleLocked方法来继续处理。
而在prepareDispatch
CycleLocked中又会继续调用startDispatchCycleLocked（currentTime,connection）来进一步处理。
Framework/base/services/input/InputDispatcher.cpp
voidInputDispatcher:
:
startDispatchCycleLocked（nsecs_tcurrentTime,
constsp&connection）{
……
switch（eventEntry->type）{
caseEventEntry:
:
TYPE_KEY:
{
status=connection->inputPublisher.publishKeyEvent
caseEventEntry:
:
TYPE_MOTION:
{
……
status=connection->inputPublisher.publishMotionEvent
……
status=connection->inputPublisher.sendDispatchSignal（）;
……
}
这个函数主要是根据input事件的类型来分发给不同的函数去处理，如果是KEY类型的事件就调用inputPublisher类的publishKeyEvent,如果是MOTION类的事件就会调用inputPublisher类的publishMotionEvent方法。
并在最后发一个sendDispatchSignal。
Framework/base/libs/ui/InputTransport.cpp
status_tInputPublisher:
:
publishInputEvent（
……
intashmemFd=mChannel->getAshmemFd（）;
intresult=ashmem_pin_region（ashmemFd,0,0）;
……
mSemaphoreInitialized=true;
mSharedMessage->consumed=false;
mSharedMessage->type=type;
mSharedMessage->deviceId=deviceId;
mSharedMessage->source=source;
……
}
利用publisher中的publishInputEvent将inputevent写入共享内存。
这边产生了事件，另外一边必然会有个地方回去消费这个事件。
注意到上面的代码中，最后发送了一个sendDispatchS
ignal。
Framework/base/libs/ui/InputTransport.cpp
status_tInputPublisher:
:
sendDispatchSignal（）{
……
returnmChannel->sendSignal（INPUT_SIGNAL_DISPATCH）;
……
}
这个函数直接调用了inputChannel的sendSignal方法。
继续找到inputChannel的sendSignal实现。
Framework/base/libs/ui/InputTransport.cpp
status_tInputChannel:
:
sendSignal（charsignal）{
……
do{
nWrite=:
:
write（mSendPipeFd,&signal,1）;
}while（nWrite==-1&&errno==EINTR）;
……
}
而在注册InputChannel的时候就曾经注册了当Looper接收到了信号的一个回调函数。
Framework/base/services/input/InputDispatcher.cpp
status_tInputDispatcher:
:
registerInputChannel（constsp&inputChannel,
constsp&inputWindowHandle,boolmonitor）{
……
mLooper->addFd（receiveFd,0,ALOOPER_EVENT_INPUT,handleReceiveCallback,this）;
……
}
在handleReceiveCallback中，作为回调函数然后调用InputConsumer的consume函数来消费从inputReader中读取过来的InputEvent。
Framework/base/core/jni/android_view_InputQueue.cpp
intNativeInputQueue:
:
handleReceiveCallback（intreceiveFd,intevents,void*data）{
……
status=connection->inputConsumer.consume（&connection->inputEventFactory,&inputEvent）;
……
}
回过头来看之前的InputReader线程，在inputManager的start方法被调用了，Input的线程也就开始运行了。
Framework/base/services/input/InputReader.cpp
boolInputReaderThread:
:
threadLoop（）{
mReader->loopOnce（）;
returntrue;
}
在InputReader的loopOnce中会调用EventHub的getevents方法。
这个方法会和linux内核的input子系统打交道。
Framework/base/services/input/InputReader.cpp
voidInputReader:
:
loopOnce（）{
……
size_tcount=mEventHub->getEvents（timeoutMillis,mEventBuffer,EVENT_BUFFER_SIZE）;
……
if（count）{
processEventsLocked（mEventBuffer,count）;
}
……
}
这个函数主要通过EventHub的getEvents来获取input事件。
Framework/base/services/input/EventHub.cpp
size_tEventHub:
:
getEvents（inttimeoutMillis,RawEvent*buffer,size_tbufferSize）{
……
structinput_eventreadBuffer[bufferSize];
……
for（;;）{
……
if（mNeedToScanDevices）{
mNeedToScanDevices=false;
scanDevicesLocked（）;
mNeedToSendFinishedDeviceScan=true;
}
……
在eventHub初始化的时候mNeedToScanDevices的值是ture的，所以会直接进入到scanDevices
Locked。
而在内核里面所有的inputdevice在注册的时候都会在linux的文件系统下的/dev/input下面，所以按照一般的HAL的思想，如果要去操作这个设备，首先还是要打开这个设备节点的。
Framework/base/services/input/EventHub.cpp
voidEventHub:
:
scanDevicesLocked（）{
status_tres=scanDirLocked（DEVICE_PATH）;
if（res<0）{
LOGE（"scandirfailedfor%s\n",DEVICE_PATH）;
}
}
status_tEventHub:
:
scanDirLocked（constchar*dirname）
{
……
openDeviceLocked（devname）;
……
}
代码中的while循环会对DEVICE_PATH（/dev/input）下的所有的设备节点调用openDeviceLocked
方法。
Framework/base/services/input/EventHub.cpp
status_tEventHub:
:
openDeviceLocked（constchar*devicePath）{
……
intfd=open（devicePath,O_RDWR）;
……
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