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【转】【Android】事件输入系统-代码层次解读

kyrinleo 2014-01-03 17:04 原文

　　本文基于Android-4.0 原文：http://www.cnblogs.com/lcw/p/3374466.html

理论层次解读

　　请看：www.cnblogs.com/lcw/p/3373214.html

如何管理各种驱动设备

　　在理论中谈到EventHub，这个一看就是一个做实事的，肯定不是领导，哪它的领导是谁呢?

　　从以下几方面来分析此问题：

  1. 每个功能模块是怎么产生的？
  2. 读取设备输入流程？
  3. 事件分发流程？

各个功能模块是怎么产生的?

　　先看一下每个模块的工作职责：EventHub, InputReader, InputManager...

模块功能

EventHub

　　它是系统中所有事件的中央处理站。它管理所有系统中可以识别的输入设备的输入事件，此外，当设备增加或删除时，EventHub将产生相应的输入事件给系统。

　　EventHub通过getEvents函数，给系统提供一个输入事件流。它也支持查询输入设备当前的状态（如哪些键当前被按下）。而且EventHub还跟踪每个输入调入的能力，比如输入设备的类别，输入设备支持哪些按键。 

InputReader

　　InputReader从EventHub中读取原始事件数据(RawEvent)，并由各个InputMapper处理之后输入对应的input listener.

　　InputReader拥有一个InputMapper集合。它做的大部分工作在InputReader线程中完成，但是InputReader可以接受任意线程的查询。为了可管理性，InputReader使用一个简单的Mutex来保护它的状态。

　　InputReader拥有一个EventHub对象，但这个对象不是它创建的，而是在创建InputReader时作为参数传入的。

InputDispatcher

　　InputDispatcher负责把事件分发给输入目标，其中的一些功能（如识别输入目标）由独立的policy对象控制。

InputManager

　　InputManager是系统事件处理的核心，它虽然不做具体的事，但管理工作还是要做的，比如接受我们客户的投诉和索赔要求，或者老板的出所筒。

     InputManager使用两个线程：

  1. InputReaderThread叫做"InputReader"线程，它负责读取并预处理RawEvent，applies policy并且把消息送入DispatcherThead管理的队列中。
  2. InputDispatcherThread叫做"InputDispatcher"线程，它在队列上等待新的输入事件，并且异步地把这些事件分发给应用程序。

　　InputReaderThread类与InputDispatcherThread类不共享内部状态，所有的通信都是单向的，从InputReaderThread到InputDispatcherThread。两个类可以通过InputDispatchPolicy进行交互。

　　InputManager类从不与Java交互，而InputDispatchPolicy负责执行所有与系统的外部交互，包括调用DVM业务。

 

创建流程

  1. 在android_server_InputManager_nativeInit中创建NativeInputManager对象，并保存到gNativeInputManager中；
  2. 在创建NativeInputManager对象时，它会创建EventHub对象<且创建是其成员mNeedToScanDevices的值为true>，然后把刚创建的EventHub对象作为参数创建InputManager对象；
  3. 在创建InputManager对象时，创建InputReader对象，然后把它作为参数创建InputReaderThread；创建InputDispatcher对象，然后把它作为参数创建InputDispatcherThread对象；（注意：以上两个线程对象都有自己的threadLoop函数，它将在Thread::_threadLoop中被调用，这个Thread::_threadLoop是线程入口函数，线程在Thread::run中被真正地创建）

创建InputReader对象

  1. 把EventHub、readerPolicy<实质为NativeInputManager对象>和创建的InputDispatcher对象作为参数创建InputReader对象:mReader = new InputReader(eventHub, readerPolicy, mDispatcher);
  2. 在创建InputReader时， 保存EventHub对象到mEventHub中，并创建QueuedInputListener对象并保存在mQueuedListener中

创建InputDispatcher对象

  1. 把传入的参数dispatcherPolicy<实质为NativeInputManager对象>作为参数创建InputDispatcher对象:mDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy);
  2. 在创建InputDispatcher时，创建了一个looper对象：mLooper = new Looper(false);

 

启动流程

  1. 在android_server_InputManager_nativeStart中调用InputManager::start,代码如下： 
    result = gNativeInputManager->getInputManager()->start();

     

  2. 在InputManager::start中，调用mDispatcherThread->run和mReaderThread->run，代码如下： 
    result = mDispatcherThread->run("InputDispatcher", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
result = mReaderThread->run("InputReader", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);

　　在上面的Thread::run中，调用createThreadEtc函数，并以Thread::_threadLoop作为入口函数，以上面的mDispatcherThread或mReaderThread作为userdata创建线程。

　　至此InputReader线程和InputDispatcher线程都已经工作，详细信息见Thread::_threadLoop，在此函数中它将调用mDispatcherThread或mReaderThread的threadLoop函数来做真正的事。

mReaderThread->threadLoop

bool InputReaderThread::threadLoop() {
    mReader->loopOnce();
    return true;
}

mDispatcherThread->threadLoop

bool InputDispatcherThread::threadLoop() {
    mDispatcher->dispatchOnce();
    return true;
}

EventInput对象关系图 

　　

 

设备操作流程

　　从EventHub::getEvents读取的事件数据结构如下：

 View Code

　　读取事件时的调用流程为：

Thread::_threadLoop->

     InputReaderThread::threadLoop->

          InputReader::loopOnce->

               EventHub::getEvents->

打开设备

　　在EventHub::getEvents中，当mNeedToScanDevices为true时<当创建EventHub对象时，它就为true>，它将从/dev/input目录下查找所有设备，并进行打开，获取其相关属性，最后加入mDevices列表中。

EventHub::scanDevicesLocked->

     EventHub::scanDirLocked("/dev/input")->

         EventHub::openDeviceLocked

打开事件输入设备

　　打开事件输入设备，在用户态调用open，则在kernel态中调用evdev_open函数，evdev_open处理流程如下：

  1. 首先从参数inode中获取在evdev_table中的索引，从而获取对应的evdev对象
  2. 创建evdev_client对象，创建此对象时同时为其buffer成员分配对应的内存
  3. 把新创建evdev_client对象添加到client_list链表中
  4. 把client保存在file的private_data中
  5. 调用evdev_open_device->input_open_device->input_dev.open函数打开设备。

 

读取输入事件

　　要说EventHub::getEvents如何获取输入事件，不得不先说说它的几个相关的成员变量：

  1. mPendingEventCount：调用epoll_wait时的返回值，如果没有事件，则其值为0；
  2. mPendingEventIndex：当前需要处理的事件索引
  3. mEpollFd：epoll实例，在EventHub::EventHub中初始化此例，所有输入事件通过epoll_wait来获取，每一个事件的数据结构为：struct epoll_event

　　注：epoll_event只表明某个设备上有事件，并不包含事件内容，具体事件内容需要通过read来读取。

查看设备上是否有事件

　　在调用epoll_wait(mEpollFd, mPendingEventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis)之后，读到的epoll_event事件保存在mPendingEventItems，总共的事件数保存在mPendingEventCount，当然，在调用epoll_event之前，mPendingEventIndex被清0，直正的事件处理在下面的代码中。

 View Code

读取设备上真正的事件

　　epoll_wait只是告诉我们Device已经有事件了，让我们去读，真正读取设备输入事件的代码如上，其流程如下：

  1. 根据eventItem.data.u32获取设备索引，从而获取对应的Device
  2. 从device->fd中读取input_event事件。

　　read(device->fd, readBuffer, sizeof(struct input_event) * capacity);这些input_event是由各个注册的input_device报告给input子系统的。

　　至此，事件已经读取到用户态，现在看看EventHub怎么处理这些事件？

 

处理输入事件

　　首先通过epoll_wait查看哪些设备有事件，然后通过read从有事件的设备中读取事件，现在事件已经读取到用户态，且数据结构为input_event，保存在EventHub::getEvents的readBuffer中。

　　下面就看看这些事件下一步的东家是谁？

      1）首先把input_event的信息填入RawEvent中，其相关代码如下：

 View Code

　　2）如果是input_event的类型为EV_KEY，则需要调用device->keyMap.keyLayoutMap->mapKey函数把iput_event.code映射为RawEvent.keyCode。

　　相关数据结构关系如下图所示：

　　

　　至此，EventHub::getEvents读取事件的任务已经完成。

　　下面看看RawEvent的命运如何呢?

InputReader::loopOnce如何处理RawEvent?

　　先温习一下读取事件时的调用流程为：

Thread::_threadLoop->

     InputReaderThread::threadLoop->

          InputReader::loopOnce->

               EventHub::getEvents->

　　在InputReader::loopOnce中，当调用EventHub->getEvents获取到RawEvent之后，调用InputReader::processEventsLocked来处理这些事件，然后调用mQueuedListener->flush()把这些队列中的事件发送到Listener。

InputReader::processEventsLocked

　　在InputReader::processEventsLocked主要分两步处理：

  1. 处理来自于事件驱动设备的事件（processEventsForDeviceLocked）
  2. 处理设备增加、删除和修改事件

　　增加事件的流程为：为一个新增的Device创建一个InputDevice，并增加到InputReader::mDevices中；根据新增加设备的class类别，创建对应的消息转换器（InputMapper），然后此消息转换器加入InputDevice::mMappers中。消息转换器负责把读取的RawEvent转换成特定的事件，以供应用程序使用。

　　InputMapper关系如下图所示

　　

EventHub与InputReader各自管理功能
  1. EventHub管理一堆Device，每一个Device与Kernel中一个事件输入设备对应
  2. InputReader管理一堆InputDevice，每一个InputDevice与EventHub中的Device对应
  3. InputDevice管理一些与之相关的InputMapper，每一个InputMapper与一个特定的应用事件相对应，如：SingleTouchInputMapper。
InputReader::mQueuedListener->flush()

　　

　　processEventsLocked已经把来自于事件设备的事件煮熟之后放入到各种NotifyArgs（如NotifyMotionArgs）之中，然后把这些各种NotifyArgs加入InputReader::mQueuedListener::mArgsQueue链表中。本Flush函数就是要把mArgsQueue中的所有NotifyArgs进行处理。

 View Code

 

　　调用链表中每个NotifyArgs的notify函数，且有一个有意思的参数 mInnerListener，这个参数在前面多次提到过，它是在创建mQueuedListener时提供的，它其实就是InputManager中的mDispatcher，前面一直在InputReader中打转转，现在终于看到InputDispatcher登场了，说明事件很快就可以谢幕了。

　　再向下看一下，这么多类NotifyArgs，为描述方便，以NotifyMotionArgs为例，其代码为： 

void NotifyMotionArgs::notify(const sp<InputListenerInterface>& listener) const {  
    listener->notifyMotion(this);  
}

　　下面就看看InputDispatcher(mDispatcher)的notifyMotion函数做了些什么。

　　这个InputDispatcher::notifyMotion(const NotifyMotionArgs* args)可就不简单了。

　　在InputDispatcher::notifyMotion中:

  1. 根据NotifyMotionArgs提供的信息，构造一个MotionEvent，再调用mPolicy->filterInputEvent看是否需要丢弃此事件，如果需要丢弃则马上返加。其中mPolicy为NativeInputManager实例，在构造InputDispatcher时提供的参数。
  2. 对于AMOTION_EVENT_ACTION_UP或AMOTION_EVENT_ACTION_DOWN事件，则直接根据NotifyMotionArgs提供的信息，构造一个MotionEntry。
  3. 调用InputDispatcher::enqueueInboundEventLocked把新构造的MotionEntry添加到InputDispatcher::mInboundQueue中，并返回是否需要唤醒mLooper<向pipe中写入数据>的标识。

　　以上操作都是在InputReader线程中完成的，现在应该InputDispatcher线程开始工作了。

 

分发输入事件

　　InputDispatcherThread主循环如下：

Thread::_threadLoop->

   InputDispatcherThread::threadLoop->

      mDispatcher->dispatchOnce(InputDispatcher::dispatchOnce)->

          dispatchOnceInnerLocked then

          mLooper->pollOnce

　　先看看简单的mLooper->pollOnce

mLooper->pollOnce 

　　其功能为等待超时或被pipe唤醒(InputReader线程调用InputDispatcher::notifyMotion时， InputDispatcher::notifyMotion根据情况调用mLooper->wake)。

　　其调用流程如下：

mLooper->pollOnce(int timeoutMillis)->

　　Looper::pollOnce(int timeoutMillis, int* outFd, int* outEvents, void** outData)->

dispatchOnceInnerLocked  

  1. 从mInboundQueue从中依次取出EventEntry<MotionEntry的基类>，
  2. 调用InputDispatcher::dispatchMotionLocked处理此MotionEntry
  3. 调用InputDispatcher::dispatchEventToCurrentInputTargetsLocked

　　对于InputDispatcher::mCurrentInputTargets中的每一个InputTarget，并获取对应的Connection，调用InputDispatcher::prepareDispatchCycleLocked，

　　其相关代码如下：

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InputDispatcher::prepareDispatchCycleLocked

  1. 调用enqueueDispatchEntryLocked创建DispatchEntry对象，并把它增加到Connection::outboundQueue队列中。
  2. 调用activateConnectionLocked把当前Connection增加到InputDispatcher::mActiveConnections链表中
  3. 调用InputDispatcher::startDispatchCycleLocked，接着它调用Connection::inputPublisher.publishMotionEvent来发布事件到ashmem buffer中，调用Connection::inputPublisher.sendDispatchSignal发送一个dispatch信号到InputConsumer通知它有一个新的消息到了，快来消费吧！

　　至此，整个Android事件处理系统就介绍完了。

 

分析总结

　　下面是我做"电视棒远程万能遥控器"项目时写的分析，只列出了关键步骤

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