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Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://www.lanlanx.com/openharmony/13-chuang-kou-zi-xi-tong.md). # 13-窗口子系统 ## 简介 提供窗口管理和Display管理的基础能力，是系统图形界面显示所需的基础子系统。 窗口管理：窗口提供管理窗口的一些基础能力，包括对当前窗口的创建、销毁、各属性设置，以及对各窗口间的管理调度。 DisPlay：屏幕属性提供管理显示设备的一些基础能力，包括获取默认显示设备的信息，获取所有显示设备的信息以及监听显示设备的插拔行为。 ## 架构 ![](/files/xWiwg0VnWhlER9soKyz3) ## 演变 参考文档： 参考文档： ### **Windows 1.0** 1985年微软首次发布 Windows 系统：Windows 1.0。这个版本基本上就是 MS-DOS 系统一个简单的图层，基于字符的 MS-DOS 系统是那个时候大多数电脑上的操作系统。Windows 1.0 没有得到广泛应用。 ![](/files/jelpbBrR6fyybyzP9GYy) ### Windows 2.0 1987年，微软发布 Windows 2.0，也是运行微软文字处理软件 Word 和表格处理软件 Excel 的第一个版本。该版本引发了当年苹果控告微软剽窃其 Macintosh 和 Lisa 部分设计元素的官司，但最终苹果败诉。 ![](/files/cJcRaPN6VKk9FtOjaaMY) ### **Windows 3.0** Windows 3.0 于 1990 年发布。该版本褪去了大部分 MS-DOS 系统的东西，加入了大量图形操作界面。毫无意外，它获得了巨大成功，成为第一个真正广泛流行的系统版本。从外观上看，与我们如今使用的 Windows 系统已经很接近。 ![](/files/DCa1tD8Ik3z26WLok0jp) ### **Windows 3.1** 随着 Windows 3.0 版本的成功，微软紧接着在 1991 年推出 Windows 3.1。它真正成为上世纪 90 年代初各种 IBM 兼容机的标准配置系统，也是最后一个看起来还略带 MS-DOS 气息的系统版本。 ![](/files/AtJOcvwUZUO48LCTe7Rg) ### **Windows 95** 1995年 8 月，微软发布 Windows 95 视窗系统，一款在微软历史上具有里程碑式的视窗版本。相对于之前的版本，Windows 95 专注于桌面，并几乎将所有元素引入图形按钮。微软自身的浏览器 IE、回收站以及开始按钮都是这时引入，可以说 Windows 95 开启了真正的图形界面时代。自此后，微软后续的版本基本没有什么非常大的变化。 ![](/files/1V7V2cnma8kSLJ91EuMo) ## WindowManagerService WMS 主要负责 Window 的管理，比如创建、销毁、布局、层级的管理，并提供窗口布局、焦点、事件分发的能力，但不负责绘制。主要职责如下： * 管理 Window 的创建与销毁、窗口的属性的维护 * 窗口树的维护 * 窗口焦点的管理 * 窗口的层级管理以及输入法窗口的层级提升 * 窗口布局与策略的管理 * 提供窗口的缩放与拖拽能力 * 避开区域的管理 * 加载 ACE 布局并触发布局回调事件 ## DisplayManagerService DMS 提供 Display 信息、Display 事件通知以及管理 Display 与 Screen 映射关系，其他能力主要通过 RenderService 实现。主要职责如下： * 通过 RenderService 获取并管理 Screen * ScreenGroup 的管理 * Display 的管理，以及其与 Screen 的映射管理 * 对外提供显示信息，如宽高、虚拟像素比等 * 提供截屏、量灭屏、横竖屏、亮度等屏幕相关能力 * 提供扩展屏幕或镜像屏等多屏能力 * 虚拟屏幕的管理 * Display 事件的通知，如屏幕亮灭、显示大小、横竖屏、冻结等事件 ## Window、Display、Screen 的关系 Screen 是物理屏幕，Display 是逻辑屏幕，Window 则依附于 Display。Screen 与 Display 之间是多对多的关系，Display 与 Window 也是多对多的关系。在普通的单屏场景下，Screen 与 Display 是一对一，Display 与 Window 则是一对多。 ## 窗口管理流程分析 ### 创建窗口 窗口的创建从 Ability 的 OnStart 声明周期函数中触发。 * Ability 持有 AbilityWindow，AbilityWindow 则持有 WindowScene * WindowScene 在初始化阶段会创建一个主窗口 * 窗口的创建会调用 Window::Create 函数创建 WindowImpl 对象，并调用 WindowManagerService::CreateWindow 函数 * 在 WindowManagerService 中，则通过 WindowController 生成 windowId 并创建 WindowNode * 最后通过 WindowRoot 将 WindowNode 管理起来 ### **AbilityWindow 与 WindowScene 的关系** AbilityWindow 是 Ability 持有用来在生命周期函数中生成或调用窗口生命周期的类，操作窗口的类则是 WindowScene。WindowScene 由 WindowManager client 端提供，用于屏蔽元能力与窗口管理之间强耦合，方便后续无屏幕的小型设备裁剪显示系统。 ### **WindowImpl 与 WindowNode 的区别** WindowImpl 是 IWindow 的实现，是提供给上层操作窗口的接口。WindowNode 与 WindowImpl 一一对应，是 WMS 中操作窗口的实体，其通过 WindowRoot 管理。WindowNode 内部维护了一个 windowToken\_对象，该对象的指向就是 WindowImpl。 * WindowImpl 负责对应用于其他子模块提供操作窗口的能力，能力通过 WMS 与 RenderService 实现。WindowImpl 在创建时会创建 RSSurfaceNode 对象，该对象则会向 RenderService 提交一条窗口创建的事务。 * 在 WindowNode 创建时，WindowImpl 会将 RSSurfaceNode 的引用传递给 WindowNode。 * WindowNode 则是 WMS 中对窗口的抽象，内部维护了父子关系、显示隐藏、布局大小等。 ### **WindowRoot 的作用** 顾名思义，WindowRoot 管理着所有的窗口。其内部维护着 WindowNode 与 WindowId 的 map，提供了对 WindowNode 的增删改查操作，并且提供了最小化所有窗口、最大化窗口、设置布局策略等能力。 ### **WindowImpl 的管理** 主窗口的 WindowImpl 由 WindowScene 持有，子窗口则由主窗口自己管理维护。在 Ability 销毁时，会通知 WindowScene 销毁主窗口，主窗口则会销毁所有的子窗口，并通知 WMS 中的 WindowRoot 销毁相应的 WindowNode。 ### 窗口的显示 创建的流程仅仅是创建了 WindowImpl 与 WindowNode，并未涉及布局与渲染，那么窗口是如何显示的呢？ * 窗口的显示也是通过 Ability 触发，在其生命周期函数 OnActive/OnForground 内，会调用到 WindowScene::GoForeground 中。 * 窗口的显示也可以通过在 ets 中手动调用 window\.show()触发 * 调用主窗口的 show 方法，即 WindowImpl::Show * 在其中会做一些判断，比如桌面的显示，会将其他 app 都最小化 * 接着 WindowImpl 通过 WMS 调用 WindowRoot 的 AddWindowNode 函数，并将 windowId 传递过来 * WindowRoot 通过 windowId 查找 WindowNode，并通过 diaplayId 创建或者获取 WindowNodeContainer 对象，并调用其 AddWindowNode 函数 * 在 WindowNodeContainer 内，会判断 window 类型并将 window 加入到相应的父窗口中（appRoot、belowRoot、aboveRoot） * 接着会处理 WindowNode 中父子关系的映射，并调用 DMS 服务的 UpdateRSTree * 处理所有窗口的 z 值，并按规则设置到每个窗口的 surfaceNode 中，该操作会向 RenderService 提交一条事务。 * z 值的规则为：从 belowRoot->appRoot->aboveRoot，z 值越来越大。同一类型中，window 的 priority 越大，z 值越大。同一 priority 的情况下，窗口被添加的越晚，z 值越大。z 值越大，排列越靠上。 * WindowNodeContainer 维护着两种布局策略，CASCADE 与 TILE，在维护完 z 值与父子关系等操作后，会调用布局策略的 AddWindowNode 函数 * 下面的流程均基于 CASCADE 策略 * 判断窗口 Visibility，为 false 则不布局 * 判断避开区域，限制窗口大小。如果是全屏窗口，则宽高与 display 一致。 * 如果是悬浮窗口，默认大小设置为 display 的 3/4，并设置一个 Decorate 矩形，该矩形为窗口增加了 37vp、5vp、5vp、5vp（上右下左），该矩形用于拖拽与平移 * 如果设置了 WINDOW\_FLAG\_PARENT\_LIMIT 标记并且是子窗口，限制子窗口的大小不能超过父窗口 * 为悬浮窗口设置 hotZone，上下左右均增加 20vp。该区域用于多模输入模块判断手指是否落在 window 内，也就是增加判断范围。 * 调用窗口的 surfaceNode 的 SetBounds 函数，指定窗口的坐标与大小。该函数也会向 RenderService 提交一条事务。 * 迭代子窗口，为其执行同样的流程 * 总结下来，窗口的显示就是处理了父子关系、窗口先后关系，以及确定了坐标与大小，最后向 RenderService 提交事务，等待下个 vsync 的绘制 ### **WindowNodeContainer 的作用** WindowNodeContainer 与 Display 一一对应，其管理了单个 Display 中的所有窗口，WindowRoot 则管理了所有的窗口与 WindowNodeContainer。WindowNodeContainer 提供了布局策略的决策与设置、窗口焦点设置、窗口排列、避开区域管理、窗口分屏显示等能力。 **布局策略** OH 目前支持两种策略，CASCADE（层叠）与 TILE（平铺）。默认的布局策略是 CASCADE，分屏显示也会将策略切换至 CASCADE。布局策略的主要能力就是决定窗口的排列布局方式、位置与大小。两种策略的区别如下： ![](/files/uOxLhHbqoNJZ6S7cmprA) ![](/files/YQ3xgbGNb7s1KyewgH1t) ## 触摸事件的传递 触摸事件由多模输入模块传递到窗口，经过处理后，传递给 ACE 中的 UIContent 中。 * 通过 InputManager 注册为窗口输入事件消费者 * 触摸事件会回调至 WindowInputChannel::HandlePointerEvent 中 * 如果调用了窗口的 AddInputEventListener 设置触摸监听，转发事件至监听内，并且只将 POINTER\_ACTION\_DOWN 与 POINTER\_ACTION\_BUTTON\_DOWN 传递给窗口。 * 如果是 POINTER\_ACTION\_MOVE 事件，在下一帧将事件传递给窗口。如果是其他事件，立即传递给窗口。 * 在窗口内，如果是悬浮窗口： * POINTER\_ACTION\_DOWN * 判断手指是否落在窗口之外，窗口 Decorate 矩形内，如果是，开启拖拽模式 * 如果触摸的 window 类型为 WINDOW\_TYPE\_DOCK\_SLICE，开始移动模式 * POINTER\_ACTION\_MOVE * 如果开启拖拽模式，根据手指移动的距离，通过 WindowNodeContainer 修改窗口大小 * 如果开启移动模式，根据手指移动的距离，通过 WindowNodeContainer 修改窗口位置 * 如果开启了开启拖拽或移动模式，事件不会继续传递，如果未开启，则会传递给 ACE 的 UIContent ## Display 管理流程分析 ### DMS 启动流程 DMS 在启动时的主要工作就是从 RenderService 获取屏幕信息，并创建 ScreenGroup 与 Display * 通过 RSInterface 注册屏幕连接回调，在屏幕连接后，创建 AbsScreen * 再通过 RSInterface 获取屏幕支持的分辨率、刷新率等信息，设置到 AbsScreen 中 * 创建 ScreenGroup，将 AbsScreen 添加到 group 中 * 添加后会为 AbstractScreen 初始化 RSDisplayNode，并向 RenderService 提交一条 RSDisplayNode 创建的事务 * ScreenGroup 与 AbsScreen 初始化完毕后，会为 AbsScreen 创建一个 AbstractDisplay * AbstractDisplay 保存了 AbsScreen 中的分辨率刷新率等信息，并且根据屏幕宽与高，决定虚拟像素比。 * 通知感兴趣的部件，Display 已经创建好 * WMS 也会通过 DMS 监听 Display 的变化，比如大小变化、横竖屏变化，WMS 会通知到 WindowNodeContainer 去更新 Display 的状态并重新布局所有窗口 * 如果遇到 BEFORE\_SUSPEND 事件，比如进入锁屏状态，WMS 会通过 WindowNodeContainer 通知每个窗口（WindowImpl）更新其状态为 STATE\_FROZEN，并告知 AMS，让持有窗口的 Ability 进入后台状态 ## 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