Framework学习之input触摸事件原理

Android开发编程 2023-03-28 原文

这几天修改input驱动，InputManagerService过程介绍下：

1、输入驱动系统简单介绍

Android设备可以同时连接多个输入设备，比如说触摸屏，键盘，鼠标等等；
用户在任何一个设备上的输入就会产生一个中断，经由Linux内核的中断处理以及设备驱动转换成一个Event，并传递给用户空间的应用程序进行处理；
每个输入设备都有自己的驱动程序，数据接口也不尽相同，如何在一个线程里（上面说过只有一个InputReader Thread)把所有的用户输入都给捕捉到? 这首先要归功于Linux 内核的输入子系统（Input Subsystem)；
它在各种各样的设备驱动程序上加了一个抽象层，只要底层的设备驱动程序按照这层抽象接口来实现，上层应用就可以通过统一的接口来访问所有的输入设备；
这个抽象层有三个重要的概念，input handler, input handle 和 input_dev,

input_dev代表底层驱动
input_handler代表某类输入设备的处理方法，相当于一个上层驱动
一个input_dev 可以有多个input_handler，同样，一个input_handler 可以用于多种输入设备;
用来关联某个input_dev 和某个 input_handler, 它对应上图中的紫色的原点。每个input handle 都会生成一个文件节点;

input $ ls                                                        
event0 event1 event2 event3 event4 event5 event6

通过Linux input system获取用户输入的流程简单如下：

设备通过input_register_dev 将自己的驱动注册到Input 系统。
各种Handler 通过 input_register_handler将自己注册到Input系统中。
每一个注册进来的input_dev 或 Input_handler 都会通过input_connect() 寻找对方，生成对应的 input_handle，并在/dev/input/下产成一个设备节点文件.
应用程序通过打开(Open)Input_handle对应的文件节点，打开其对应的input_dev 和 input_handler的驱动。这样，当用户按键时，底层驱动就能捕捉到，并交给对应的上层驱动（handler)进行处理，然后返回给应用程序。

2、InputManagerService详解

2.1、InputManagerService启动

InputManagerService是Android为了处理各种用户操作而抽象的一个服务，自身可以看做是一个Binder服务实体，在SystemServer进程启动的时候实例化，并注册到ServiceManager中去，不过这个服务对外主要是用来提供一些输入设备的信息的作用，作为Binder服务的作用比较小

private void startOtherServices() {
        ...
        inputManager = new InputManagerService(context);
        wm = WindowManagerService.main(context, inputManager,
                mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL,
                !mFirstBoot, mOnlyCore);
        ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm);
        ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager);
       ...
       }

InputManagerService跟WindowManagerService几乎同时被添加，从一定程度上也能说明两者几乎是相生的关系；

而触摸事件的处理也确实同时涉及两个服务，最好的证据就是WindowManagerService需要直接握着InputManagerService的引用；

如果对照上面的处理模型，InputManagerService主要负责触摸事件的采集；

而WindowManagerService负责找到目标窗口。接下来，先看看InputManagerService如何完成触摸事件的采集；

2.2、如何捕获触摸事件

InputManagerService会单独开一个线程专门用来读取触摸事件，

NativeInputManager::NativeInputManager(jobject contextObj,
        jobject serviceObj, const sp<Looper>& looper) :
        mLooper(looper), mInteractive(true) {
     ...
    sp<EventHub> eventHub = new EventHub();
    mInputManager = new InputManager(eventHub, this, this);
}

这里有个EventHub，它主要是利用Linux的inotify和epoll机制；
监听设备事件：包括设备插拔及各种触摸、按钮事件等，可以看做是一个不同设备的集线器，主要面向的是/dev/input目录下的设备节点，比如说/dev/input/event0上的事件就是输入事件，通过EventHub的getEvents就可以监听并获取该事件：

在new InputManager时候，会新建一个InputReader对象及InputReaderThread Loop线程，这个loop线程的主要作用就是通过EventHub的getEvents获取Input事件

InputManager::InputManager(
        const sp<EventHubInterface>& eventHub,
        const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,
        const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {
    <!--事件分发执行类-->
    mDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy);
    <!--事件读取执行类-->
    mReader = new InputReader(eventHub, readerPolicy, mDispatcher);
    initialize();
}
void InputManager::initialize() {
    mReaderThread = new InputReaderThread(mReader);
    mDispatcherThread = new InputDispatcherThread(mDispatcher);
}
bool InputReaderThread::threadLoop() {
    mReader->loopOnce();
    return true;
}
void InputReader::loopOnce() {
        int32_t oldGeneration;
        int32_t timeoutMillis;
        bool inputDevicesChanged = false;
        Vector<InputDeviceInfo> inputDevices;
        {  
      ...<!--监听事件-->
        size_t count = mEventHub->getEvents(timeoutMillis, mEventBuffer, EVENT_BUFFER_SIZE);
       ....<!--处理事件-->
           processEventsLocked(mEventBuffer, count);
       ...
       <!--通知派发-->
        mQueuedListener->flush();
    }

输入事件就可以被读取，经过processEventsLocked被初步封装成RawEvent，最后发通知，请求派发消息；

2.3、事件的派发

在新建InputManager的时候，不仅仅创建了一个事件读取线程；
还创建了一个事件派发线程，虽然也可以直接在读取线程中派发，但是这样肯定会增加耗时，不利于事件的及时读取；
因此，事件读取完毕后，直接向派发线程发个通知，请派发线程去处理，这样读取线程就可以更加敏捷，防止事件丢失，因此InputManager的模型就是如下样式：

InputReader的mQueuedListener其实就是InputDispatcher对象，所以mQueuedListener->flush()就是通知InputDispatcher事件读取完毕，可以派发事件了, InputDispatcherThread是一个典型Looper线程，基于native的Looper实现了Hanlder消息处理模型，如果有Input事件到来就被唤醒处理事件，处理完毕后继续睡眠等待，代码如下：

bool InputDispatcherThread::threadLoop() {
    mDispatcher->dispatchOnce();
    return true;
}
void InputDispatcher::dispatchOnce() {
    nsecs_t nextWakeupTime = LONG_LONG_MAX;
    {  
      <!--被唤醒 ，处理Input消息-->
        if (!haveCommandsLocked()) {
            dispatchOnceInnerLocked(&nextWakeupTime);
        }
       ...
    } 
    nsecs_t currentTime = now();
    int timeoutMillis = toMillisecondTimeoutDelay(currentTime, nextWakeupTime);
    <!--睡眠等待input事件-->
    mLooper->pollOnce(timeoutMillis);
}

以上就是派发线程的模型，dispatchOnceInnerLocked是具体的派发处理逻辑，这里看其中一个分支，触摸事件：

void InputDispatcher::dispatchOnceInnerLocked(nsecs_t* nextWakeupTime) {
        ...
    case EventEntry::TYPE_MOTION: {
        MotionEntry* typedEntry = static_cast<MotionEntry*>(mPendingEvent);
        ...
        done = dispatchMotionLocked(currentTime, typedEntry,
                &dropReason, nextWakeupTime);
        break;
    }
bool InputDispatcher::dispatchMotionLocked(
        nsecs_t currentTime, MotionEntry* entry, DropReason* dropReason, nsecs_t* nextWakeupTime) {
    ...     
    Vector<InputTarget> inputTargets;
    bool conflictingPointerActions = false;
    int32_t injectionResult;
    if (isPointerEvent) {
    <!--关键点1 找到目标Window-->
        injectionResult = findTouchedWindowTargetsLocked(currentTime,
                entry, inputTargets, nextWakeupTime, &conflictingPointerActions);
    } else {
        injectionResult = findFocusedWindowTargetsLocked(currentTime,
                entry, inputTargets, nextWakeupTime);
    }
    ...
    <!--关键点2  派发-->
    dispatchEventLocked(currentTime, entry, inputTargets);
    return true;
}

从以上代码可以看出，对于触摸事件会首先通过findTouchedWindowTargetsLocked找到目标Window，进而通过dispatchEventLocked将消息发送到目标窗口；

2.4、总结

现在把所有的流程跟模块串联起来，流程大致如下：

点击屏幕
InputManagerService的Read线程捕获事件，预处理后发送给Dispatcher线程
Dispatcher找到目标窗口
通过Socket将事件发送到目标窗口
找到目标窗口处理事件

习之 Framework span style color 移动开发 Android $Framework input 触摸事件

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