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Android按鍵消息處理

 昵稱(chēng)2009261 2014-04-25
在android系統(tǒng)中，鍵盤(pán)按鍵事件是由SystemServer服務(wù)來(lái)管理的；然后在以消息的形式分發(fā)給應(yīng)用程序處理。產(chǎn)生鍵盤(pán)按鍵事件則是有Linuxkernel的相關(guān)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

鍵盤(pán)消息有別于其他類(lèi)型的消息；需要從Linuxkerneldrivers產(chǎn)生由上層app來(lái)處理。同時(shí)按鍵有著不同的映射值，因此從模塊獨(dú)立性角度各個(gè)獨(dú)立的模塊應(yīng)該擁有不同的鍵盤(pán)映射。這樣以來(lái)，kernel產(chǎn)生的按鍵事件必然回經(jīng)過(guò)不同的映射才到app。


1、kernel中同按鍵相關(guān)代碼

    Android 使用標(biāo)準(zhǔn)的 linux 輸入事件設(shè)備(/dev/input/)和驅(qū)動(dòng)按鍵定義在 linux 內(nèi)核include/linux/input.h 中,按鍵的定義形式如下（僅以BACKHOME MENU為例）:


    有了按鍵的定義，就需要產(chǎn)生相應(yīng)的按鍵事件了。在kernel/arch/arm/mach-msm/xxx/xxx/xxx.c會(huì)對(duì)BACK HOME和MENU進(jìn)行注冊(cè)。這里使用在屏幕上的坐標(biāo)來(lái)對(duì)按鍵進(jìn)行區(qū)分。這部分代碼會(huì)在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以供framework查詢(xún)。

(這里以xxx代替，是因?yàn)獒槍?duì)不同的硬件，需要的Linux kernel不同)


當(dāng)然從核心板原理圖到kernel是屬于驅(qū)動(dòng)范疇，不討論。

2、framework針對(duì)鍵盤(pán)事件的處理

    上層對(duì)輸入事件的偵聽(tīng)和分發(fā)是在InputManagerService 中實(shí)現(xiàn)

    首先來(lái)看看InputManagerService的創(chuàng)建，

Step1

在SystemServer.java

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. class ServerThread extends Thread {
  2.     //省略。。
  3.     public void run() {
  4.         // Create a handler thread just for the window manager to enjoy.
  5.         HandlerThread wmHandlerThread = new HandlerThread("WindowManager");
  6.         wmHandlerThread.start();
  7.         Handler wmHandler = new Handler(wmHandlerThread.getLooper());
  8.         //此處省略5k字。。
  9.         Slog.i(TAG, "Input Manager");
  10.         inputManager = new InputManagerService(context, wmHandler);
  11.     }
  12. }

可以看到，在系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)首先創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)級(jí)別的Handler線程wmHandlerThread用于處理鍵盤(pán)消息(僅說(shuō)明鍵盤(pán)消息)。然后在創(chuàng)建輸入管理服務(wù) inputManager，InputManagerService 的第二個(gè)參數(shù)就是用于處理按鍵消息的Handler。


Step2

在往下走到 InputManagerService.java的構(gòu)造函數(shù)。

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. public InputManagerService(Context context, Handler handler) {
  2.     this.mContext = context;
  3.     this.mHandler = new InputManagerHandler(handler.getLooper());

  5.     mUseDevInputEventForAudioJack =
  6.                 context.getResources().getBoolean(R.bool.config_useDevInputEventForAudioJack);
  7.     Slog.i(TAG, "Initializing input manager, mUseDevInputEventForAudioJack="
  8.                     + mUseDevInputEventForAudioJack);
  9.     mPtr = nativeInit(this, mContext, mHandler.getLooper().getQueue());
  10. }

這里做了重要的兩件事情，第一：將SystemServer級(jí)別的Handler賦值給 InputManagerService自己的消息處理Handler；第二：調(diào)用nativeInit繼續(xù)進(jìn)行初始化。


Step3

com_android_server_InputManagerService.cpp

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. static jint nativeInit(JNIEnv* env, jclass clazz,
  2.     jobject serviceObj, jobject contextObj, jobject messageQueueObj) {
  3.     sp<MessageQueue> messageQueue = android_os_MessageQueue_getMessageQueue(env, messageQueueObj);
  4.     NativeInputManager* im = new NativeInputManager(contextObj, serviceObj,
  5.     messageQueue->getLooper());
  6.     im->incStrong(serviceObj);
  7.     return reinterpret_cast<jint>(im);
  8. }

這里nativeInit直接調(diào)用了 NativeInputManager的構(gòu)造函數(shù)


Step4

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. NativeInputManager::NativeInputManager(jobject contextObj,
  2.     jobject serviceObj, const sp<Looper>& looper) :
  3.     mLooper(looper) {
  4.     JNIEnv* env = jniEnv();

  6.     mContextObj = env->NewGlobalRef(contextObj);
  7.     mServiceObj = env->NewGlobalRef(serviceObj);

  9.     {
  10.         AutoMutex _l(mLock);
  11.         mLocked.systemUiVisibility = ASYSTEM_UI_VISIBILITY_STATUS_BAR_VISIBLE;
  12.         mLocked.pointerSpeed = 0;
  13.         mLocked.pointerGesturesEnabled = true;
  14.         mLocked.showTouches = false;
  15.     }

  17.     sp<EventHub> eventHub = new EventHub();
  18.     mInputManager = new InputManager(eventHub, this, this);
  19. }

這里需要特別注意最后兩行代碼。第一：創(chuàng)建了 EventHub；第二：創(chuàng)建 InputManager并將 EventHub作為參數(shù)傳入InputManager。


Step5

接下來(lái)繼續(xù)看看InputManager的構(gòu)造函數(shù)。

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. InputManager::InputManager(
  2.     const sp<EventHubInterface>& eventHub,
  3.     const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,
  4.     const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {
  5.         mDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy);
  6.         mReader = new InputReader(eventHub, readerPolicy, mDispatcher);
  7.         initialize();
  8. }

  10. void InputManager::initialize() {
  11.     mReaderThread = new InputReaderThread(mReader);
  12.     mDispatcherThread = new InputDispatcherThread(mDispatcher);
  13. }



創(chuàng)建了InputDispatcher 和InputReader,并調(diào)用了initialize函數(shù)創(chuàng)建了InputReaderThread和InputDispatcherThread。InputDispatcher類(lèi)是負(fù)責(zé)把鍵盤(pán)消息分發(fā)給當(dāng)前激活的Activity窗口的，而InputReader類(lèi)則是通過(guò) EventHub類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)讀取鍵盤(pán)事件的，InputReader實(shí)列mReader就是通過(guò)這里的 InputReaderThread線程實(shí)列mReaderThread來(lái)讀取鍵盤(pán)事件的，而InputDispatcher實(shí)例mDispatcher 則是通過(guò)這里的InputDispatcherThread線程實(shí)例mDisptacherThread來(lái)分發(fā)鍵盤(pán)消息的。

到這里，相關(guān)的組件都已經(jīng)被創(chuàng)建了；


Step6

接下來(lái)看看他們是如何運(yùn)行起來(lái)的。

在systemServer.java中創(chuàng)建inputManager之后。將InputManagerServer進(jìn)行注冊(cè)，并運(yùn)行start()

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager);
  2.     inputManager.start();
  3.     //InputManager的start函數(shù)：
  4.     public void start() {
  5.     Slog.i(TAG, "Starting input manager");
  6.     nativeStart(mPtr);
  7.     //省略。。
  8. }

調(diào)用nativeStart繼續(xù)往下走。順帶說(shuō)一下，這里的參數(shù)mPtr是指向nativeinputmanager service對(duì)象的，在InputManagerService構(gòu)造函數(shù)中由nativeInit賦值。


Step7

接下來(lái)又到了com_android_server_InputManagerService.cpp中。

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. static void nativeStart(JNIEnv* env, jclass clazz, jint ptr) {
  2.     NativeInputManager* im = reinterpret_cast<NativeInputManager*>(ptr);

  4.     status_t result = im->getInputManager()->start();
  5.     if (result) {
  6.         jniThrowRuntimeException(env, "Input manager could not be started.");
  7.     }
  8. }

這里的im就是inputManager并且用到了上面?zhèn)飨聛?lái)的mPtr來(lái)重新構(gòu)建。


Step8

繼續(xù)往下則會(huì)調(diào)用到InputManager.cpp 的start函數(shù)

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. status_t InputManager::start() {
  2.     status_t result = mDispatcherThread->run("InputDispatcher", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
  3.     if (result) {
  4.     ALOGE("Could not start InputDispatcher thread due to error %d.", result);
  5.     return result;
  6.     }

  8.     result = mReaderThread->run("InputReader", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
  9.     if (result) {
  10.         ALOGE("Could not start InputReader thread due to error %d.", result);

  12.         mDispatcherThread->requestExit();
  13.         return result;
  14.     }

  16.     return OK;
  17. }

這個(gè)函數(shù)主要就是分別啟動(dòng)一個(gè)InputDispatcherThread線程和一個(gè)InputReaderThread線程來(lái)讀取和分發(fā)鍵 盤(pán)消息的了。這里的InputDispatcherThread線程對(duì)象mDispatcherThread和InputReaderThread線程對(duì) 象是在前面的Step9中創(chuàng)建的，調(diào)用了它們的run函數(shù)后，就會(huì)進(jìn)入到它們的threadLoop函數(shù)中去，只要threadLoop函數(shù)返回true，函數(shù) threadLoop就會(huì)一直被循環(huán)調(diào)用，于是這兩個(gè)線程就起到了不斷地讀取和分發(fā)鍵盤(pán)消息的作用。


Step9

在下來(lái)繼續(xù)看loopOnce()這個(gè)函數(shù)。

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. void InputReader::loopOnce() {
  2.     //......
  3.     size_t count = mEventHub->getEvents(timeoutMillis, mEventBuffer, EVENT_BUFFER_SIZE);
  4.     //......
  5.     if (count) {
  6.         processEventsLocked(mEventBuffer, count);
  7.     }
  8.     //......
  9.     // Flush queued events out to the listener.
  10.     // This must happen outside of the lock because the listener could potentially call
  11.     // back into the InputReader's methods, such as getScanCodeState, or become blocked
  12.     // on another thread similarly waiting to acquire the InputReader lock thereby
  13.     // resulting in a deadlock. This situation is actually quite plausible because the
  14.     // listener is actually the input dispatcher, which calls into the window manager,
  15.     // which occasionally calls into the input reader.
  16.     mQueuedListener->flush();
  17. }

這里面需要注意像神一樣的函數(shù) mEventHub->getEvents()。其實(shí)現(xiàn)原理，還有點(diǎn)不是很清楚；但是其功能就是負(fù)責(zé)鍵盤(pán)消息的讀取工作，如果當(dāng)前有鍵盤(pán)事件發(fā)生或者有鍵盤(pán)事件等待處理，通過(guò)mEventHub的 getEvent函數(shù)就可以得到這個(gè)事件，然后交給processEventsLocked 函數(shù)進(jìn)行處理。同樣需要特別注意最后一行；后面回解釋。我們還會(huì)回來(lái)的～～～


點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. /*
  2.      * Wait for events to become available and returns them.
  3.      * After returning, the EventHub holds onto a wake lock until the next call to getEvent.
  4.      * This ensures that the device will not go to sleep while the event is being processed.
  5.      * If the device needs to remain awake longer than that, then the caller is responsible
  6.      * for taking care of it (say, by poking the power manager user activity timer).
  7.      *
  8.      * The timeout is advisory only. If the device is asleep, it will not wake just to
  9.      * service the timeout.
  10.      *
  11.      * Returns the number of events obtained, or 0 if the timeout expired.
  12.      */
  13.     virtual size_t getEvents(int timeoutMillis, RawEvent* buffer, size_t bufferSize)

函數(shù)原型！

在成功獲取input Event之后，就會(huì)用到 processEventsLocked函數(shù)來(lái)處理Event

然后在調(diào)用到 processEventsForDeviceLocked(deviceId,rawEvent, batchSize);

最后在void InputDevice::process(constRawEvent* rawEvents, size_t count)

我就在想：?jiǎn)柺裁床恢苯拥絧rocess函數(shù)呢？其實(shí)我覺(jué)得這里體現(xiàn)了設(shè)計(jì)模式中的單一職責(zé)原則；這種設(shè)計(jì)可以有效的控制函數(shù)粒度(有個(gè)類(lèi)粒度，這里自創(chuàng)函數(shù)粒度)的大小，函數(shù)承擔(dān)的職責(zé)越多其復(fù)用的可能性就越小，并且當(dāng)期中某一個(gè)職責(zé)發(fā)生變化，可能會(huì)影響其他職責(zé)的運(yùn)作！


Step 10

接下來(lái)繼續(xù)看InputDevice::process函數(shù)。

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. void InputDevice::process(const RawEvent* rawEvents, size_t count) {
  2.     //。。。。
  3.     InputMapper* mapper = mMappers[i];
  4.     mapper->process(rawEvent);
  5. }

走到這里才算是真真正正的知道了有按鍵發(fā)生了，調(diào)用 KeyboardInputMapper::process(const RawEvent*)處理input event； KeyboardInputMapper 繼承自 InputMapper。那為什么調(diào)用的是 KeyboardInputMapper而不是SwitchInputMapper等等。。

請(qǐng)留意

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. InputDevice* InputReader::createDeviceLocked(int32_t deviceId,
  2.                                                 const InputDeviceIdentifier& identifier, uint32_t classes)

函數(shù)中的片段：

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. if (keyboardSource != 0) {
  2.         device->addMapper(new KeyboardInputMapper(device, keyboardSource, keyboardType));
  3.     }

這里Event Type有必要提一下，以下是一些常用的Event。在kernel/Documentation/input/event-codes.txt中有詳細(xì)的描述。

* EV_SYN:

  - Used as markers to separate events. Eventsmay be separated in time or in space, such as with the multitouch protocol.

* EV_KEY:

  - Used to describe state changes ofkeyboards, buttons, or other key-like devices.

* EV_REL:

  - Used to describe relative axis value changes,e.g. moving the mouse 5 units to the left.

* EV_ABS:

  - Used to describe absolute axis valuechanges, e.g. describing the coordinates of a touch on a touchscreen.

* EV_MSC:

  - Used to describe miscellaneous input datathat do not fit into other types.

* EV_SW:

-           Used to describe binary stateinput switches.

Step 11

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)


  1. void KeyboardInputMapper::process(const RawEvent* rawEvent) {
  2.     switch (rawEvent->type) {
  3.     case EV_KEY: {
  4.         int32_t scanCode = rawEvent->code;
  5.         int32_t usageCode = mCurrentHidUsage;
  6.         mCurrentHidUsage = 0;

  8.         if (isKeyboardOrGamepadKey(scanCode)) {
  9.             int32_t keyCode;
  10.             uint32_t flags;
  11.             if (getEventHub()->mapKey(getDeviceId(), scanCode, usageCode, &keyCode, &flags)) {
  12.                 keyCode = AKEYCODE_UNKNOWN;
  13.                 flags = 0;
  14.             }
  15.             processKey(rawEvent->when, rawEvent->value != 0, keyCode, scanCode, flags);
  16.         }
  17.         break;
  18.     }
  19.     }
  20. }

在這里，先判斷isKeyboardOrGamepadKey(scanCode)，然后在用getEventHub()->mapKey()檢測(cè) 提供的key是否正確，在然后就開(kāi)始處理了processKey

Step 12

點(diǎn)擊(此處)折疊或打開(kāi)

  1. void KeyboardInputMapper::processKey(nsecs_t when, bool down, int32_t keyCode,
  2.         int32_t scanCode, uint32_t policyFlags) {
  3.     //忽略到所有的。。只看最后兩行。。
  4.     NotifyKeyArgs args(when, getDeviceId(), mSource, policyFlags,
  5.         down ? AKEY_EVENT_ACTION_DOWN : AKEY_EVENT_ACTION_UP,
  6.          AKEY_EVENT_FLAG_FROM_SYSTEM, keyCode, scanCode, newMetaState, downTime);

  8.      getListener()->notifyKey(&args);
  9. }


    不用多解釋了，直接notifyKey了。。但需要注意，這里的notifyKey 僅僅是 NotifyKeyArgs  push到消息隊(duì)列中去；并沒(méi)有通知上層！那到底在那兒通知的呢？


還記不記得在void InputReader::loopOnce()這個(gè)函數(shù)的最后一行代碼，其實(shí)質(zhì)是在這個(gè)函數(shù)中通知上層有按鍵事件發(fā)生。

這個(gè)flush()很明顯，notify了之后，就delete，不存在了。問(wèn)什么不是在getListener()->notifyKey(&args);的時(shí)候就真正的notify？我覺(jué)得可以做如下角度予以考慮：


第一：線程是最小的執(zhí)行單位；因此每當(dāng)inputThread.start()的時(shí)候，如果不flush，回造成數(shù)據(jù)混亂。

第二：flush操作是必須的，同時(shí)在loopOnce的最后操作也是最恰當(dāng)?shù)摹Ｆ鋵?shí)這里的Listener也就是充當(dāng)了一個(gè)事件分發(fā)者的角色。

這說(shuō)明，到這里已經(jīng)完全識(shí)別了按鍵了，并按照自己的鍵盤(pán)映射映射了一個(gè)值保存在args中，notifyKey給上層應(yīng)用了。。


Step 13

         其實(shí)針對(duì)BACK  HOME MENU這三個(gè)按鍵來(lái)說(shuō)，其實(shí)質(zhì)就是TouchScreen；因此在inputReader.cpp中獲取Touch映射是在函數(shù)boolTouchInputMapper::consumeRawTouches(nsecs_t when, uint32_t policyFlags)  中。這里同上面的Step 12相同。


首先檢測(cè)不是多點(diǎn)Touch。然后使用const TouchInputMapper::VirtualKey*TouchInputMapper::findVirtualKeyHit( int32_t x, int32_t y)依據(jù)坐標(biāo)值查找出Touch的映射值。
到最后了啊。。。
呵呵，看看是怎么實(shí)現(xiàn)的。。

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