AndroidR Input子系统（2）Input子系统的启动_综合

分析Input子系统的启动主要是看InputManagerService的启动，InputManagerService是java层的一个系统服务，继承IInputManager.Stub，作为binder服务端，在SystemServer中启动：

private void startOtherServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t) {
    ......t.traceBegin("StartInputManagerService");inputManager = new InputManagerService(context);t.traceEnd();......}

InputManagerService

public InputManagerService(Context context) {
    this.mContext = context;//创建handler，运行在"android.display"线程this.mHandler = new InputManagerHandler(DisplayThread.get().getLooper());......mPtr = nativeInit(this, mContext, mHandler.getLooper().getQueue());}

InputManagerService构造函数中创建了一个InputManagerHandler，使用的是"android.display"线程的looper对象，运行在"android.display"线程。

nativeInit

// com_android_server_input_InputManagerService.cpp
static jlong nativeInit(JNIEnv* env, jclass /* clazz */,jobject serviceObj, jobject contextObj, jobject messageQueueObj) {
    //java层MessageQueue的mPtr指向native层MessageQueue，这里//就是将mPtr强转为native层MessageQueuesp<MessageQueue> messageQueue = android_os_MessageQueue_getMessageQueue(env, messageQueueObj);if (messageQueue == nullptr) {
    jniThrowRuntimeException(env, "MessageQueue is not initialized.");return 0;}//创建NativeInputManagerNativeInputManager* im = new NativeInputManager(contextObj, serviceObj,messageQueue->getLooper());im->incStrong(0);return reinterpret_cast<jlong>(im);
}

nativeInit实际上就做了一件事，拿到java层InputManagerService传递下来的"android.display"线程的Looper对应的MessageQueue获取native层MessageQueue，之后通过此native层MessageQueue的Looper创建NativeInputManager。

NativeInputManager

// com_android_server_input_InputManagerService.cpp
NativeInputManager::NativeInputManager(jobject contextObj,jobject serviceObj, const sp<Looper>& looper) :mLooper(looper), mInteractive(true) {
    JNIEnv* env = jniEnv();//java层的InputManagerService对象mServiceObj = env->NewGlobalRef(serviceObj);{
    AutoMutex _l(mLock);mLocked.systemUiVisibility = ASYSTEM_UI_VISIBILITY_STATUS_BAR_VISIBLE;mLocked.pointerSpeed = 0;mLocked.pointerGesturesEnabled = true;mLocked.showTouches = false;mLocked.pointerCapture = false;mLocked.pointerDisplayId = ADISPLAY_ID_DEFAULT;}mInteractive = true;//创建InputManagermInputManager = new InputManager(this, this);//将mInputManager添加到ServiceManager，可以通过getService获取defaultServiceManager()->addService(String16("inputflinger"),mInputManager, false);
}

NativeInputManager构造函数也很简单，就是创建了InputManager，并添加到ServiceManager，InputManager是binder服务端，它的构造函数中接收两个对象：InputReaderPolicyInterface和InputDispatcherPolicyInterface

public:InputManager(const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy);

而NativeInputManager是这两个对象的子类，所以传递的是this

class NativeInputManager : public virtual RefBase,public virtual InputReaderPolicyInterface,public virtual InputDispatcherPolicyInterface,public virtual PointerControllerPolicyInterface {

InputManager

InputManager::InputManager(const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {
    //（1）mDispatcher = createInputDispatcher(dispatcherPolicy);//（2）mClassifier = new InputClassifier(mDispatcher);//（3）mReader = createInputReader(readerPolicy, mClassifier);
}

InputManager构造函数中创建了这三个对象：

private:sp<InputDispatcherInterface> mDispatcher;sp<InputClassifierInterface> mClassifier;sp<InputReaderInterface> mReader; 
};

现在来分别看看这三个对象的初始化过程，首先看（1）：mDispatcher = createInputDispatcher(dispatcherPolicy)

createInputDispatcher

//InputDispatcherFactory.cpp
sp<InputDispatcherInterface> createInputDispatcher(const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& policy) {
    return new android::inputdispatcher::InputDispatcher(policy);
}

这里简单粗暴的直接new了一个InputDispatcher，InputDispatcher是InputDispatcherInterface的子类，InputDispatcher是一个非常重要的对象，它是Input事件发送到对应窗口的分发者

// --- InputDispatcher ---InputDispatcher::InputDispatcher(const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& policy): mPolicy(policy),mPendingEvent(nullptr),mLastDropReason(DropReason::NOT_DROPPED),mIdGenerator(IdGenerator::Source::INPUT_DISPATCHER),mAppSwitchSawKeyDown(false),mAppSwitchDueTime(LONG_LONG_MAX),mNextUnblockedEvent(nullptr),mDispatchEnabled(false),mDispatchFrozen(false),mInputFilterEnabled(false),// mInTouchMode will be initialized by the WindowManager to the default device config.// To avoid leaking stack in case that call never comes, and for tests,// initialize it here anyways.mInTouchMode(true),mFocusedDisplayId(ADISPLAY_ID_DEFAULT) {
    //创建自己的LoopermLooper = new Looper(false);mReporter = createInputReporter();mKeyRepeatState.lastKeyEntry = nullptr;//获取java层的一些配置参数，写到mConfig中，主要就是如下两个值： //public static final int DEFAULT_LONG_PRESS_TIMEOUT = 400;//private static final int KEY_REPEAT_DELAY = 50;policy->getDispatcherConfiguration(&mConfig);
}

接着再看第二个对象：（2）
mClassifier = new InputClassifier(mDispatcher);

// --- InputClassifier ---
InputClassifier::InputClassifier(const sp<InputListenerInterface>& listener): mListener(listener), mHalDeathRecipient(new HalDeathRecipient(*this)) {
    }

它的构造函数非常简单，将前面创建的InputDispatcher保存在了mListener中，并创建了一个监听HAL的死亡回调对象，InputClassifierM是一个空壳子，它提供的如下函数内部实现都是调用到了InputDispatcher中去：

class InputClassifier : public InputClassifierInterface {
    
public:explicit InputClassifier(const sp<InputListenerInterface>& listener);virtual void notifyConfigurationChanged(const NotifyConfigurationChangedArgs* args) override;virtual void notifyKey(const NotifyKeyArgs* args) override;virtual void notifyMotion(const NotifyMotionArgs* args) override;virtual void notifySwitch(const NotifySwitchArgs* args) override;virtual void notifyDeviceReset(const NotifyDeviceResetArgs* args) override;

再看第三个对象（3）
mReader = createInputReader(readerPolicy, mClassifier);

sp<InputReaderInterface> createInputReader(const sp<InputReaderPolicyInterface>& policy,const sp<InputListenerInterface>& listener) {
    return new InputReader(std::make_unique<EventHub>(), policy, listener);
}

同样是直接new的一个InputReader，它接收了一个EventHub对象，这个对象非常重要，它是读取驱动原始Input事件的主要类，InputReader构造函数比较简单，代码不多，所以我们先来分析EventHub的初始化。

// --- InputReader ---InputReader::InputReader(std::shared_ptr<EventHubInterface> eventHub,const sp<InputReaderPolicyInterface>& policy,const sp<InputListenerInterface>& listener): mContext(this),mEventHub(eventHub),mPolicy(policy),mGlobalMetaState(0),mGeneration(1),mNextInputDeviceId(END_RESERVED_ID),mDisableVirtualKeysTimeout(LLONG_MIN),mNextTimeout(LLONG_MAX),mConfigurationChangesToRefresh(0) {
    mQueuedListener = new QueuedInputListener(listener);{
     // acquire lockAutoMutex _l(mLock);refreshConfigurationLocked(0);updateGlobalMetaStateLocked();} // release lock
}

EventHub继承EventHubInterface，这是它的构造函数：


EventHub::EventHub(void): mBuiltInKeyboardId(NO_BUILT_IN_KEYBOARD),mNextDeviceId(1),mControllerNumbers(),mOpeningDevices(nullptr),mClosingDevices(nullptr),mNeedToSendFinishedDeviceScan(false),mNeedToReopenDevices(false),mNeedToScanDevices(true),mPendingEventCount(0),mPendingEventIndex(0),mPendingINotify(false) {
    ensureProcessCanBlockSuspend();//创建epoll，对EPOLL_CLOEXEC个fd进行监听mEpollFd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);//创建inotifymINotifyFd = inotify_init();//对"/dev/input"目录下的文件进行监听，监听事件是文件的创建与删除mInputWd = inotify_add_watch(mINotifyFd, DEVICE_PATH, IN_DELETE | IN_CREATE);if (isV4lScanningEnabled()) {
    //对"/dev"目录进行监听mVideoWd = inotify_add_watch(mINotifyFd, VIDEO_DEVICE_PATH, IN_DELETE | IN_CREATE);} else {
    mVideoWd = -1;}//创建epoll事件结构体struct epoll_event eventItem = {
    };//监听事件：//EPOLLIN ：表示对应的文件描述符可以读（包括对端SOCKET正常关闭）；//EPOLLWAKEUP:系统会在事件排队时就保持唤醒，从epoll_wait调用开始，持续要下一次epoll_wait调用eventItem.events = EPOLLIN | EPOLLWAKEUP;//epoll监听的fd为mINotifyFdeventItem.data.fd = mINotifyFd;//将mINotifyFd添加到epollint result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mINotifyFd, &eventItem);int wakeFds[2];//创建管道result = pipe(wakeFds);//读管道mWakeReadPipeFd = wakeFds[0];//写管道mWakeWritePipeFd = wakeFds[1];//将读写管道都设置为非阻塞result = fcntl(mWakeReadPipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);result = fcntl(mWakeWritePipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK);eventItem.data.fd = mWakeReadPipeFd;//将读管道添加到epollresult = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeReadPipeFd, &eventItem);}

如果有看过我前一篇文章AndroidR Input子系统（1）INotify与Epoll机制就会对上面这段代码非常熟悉了，简单总结下INotify与Epoll：
INotify的用法分为三步：

使用inotify_init创建一个inotify对象
使用inotify_add_watch对文件路径进行监听
使用read读取监听到的事件

Epoll的使用步骤也很简单：

通过epoll_create创建epoll对象
为需要监听的fd构建一个epoll_event结构体，并注册到epoll_ctl进行监听
调用epoll_wait进入监听状态，传入一个epoll_event结构体数组，用于收集监听到的事件
遍历第三步的epoll_event结构体数组，依次取出事件处理

EventHub构造函数中结合INotify与Epoll对"/dev/input"目录进行监听，以及创建了一对管道，将读端mWakeReadPipeFd添加到Epoll进行监听，之后只需要调用epoll_wait等待事件发生就行了，至于在哪里调的epoll_wait，我们后面再看。

EventHub创建完之后再回来看InputReader，它的构造函数就比较简单了。

InputReader::InputReader(std::shared_ptr<EventHubInterface> eventHub,const sp<InputReaderPolicyInterface>& policy,const sp<InputListenerInterface>& listener): mContext(this),mEventHub(eventHub),mPolicy(policy),mGlobalMetaState(0),mGeneration(1),mNextInputDeviceId(END_RESERVED_ID),mDisableVirtualKeysTimeout(LLONG_MIN),mNextTimeout(LLONG_MAX),mConfigurationChangesToRefresh(0) {
    //创建QueuedInputListener，并传入InputClassifiermQueuedListener = new QueuedInputListener(listener);{
     // acquire lockAutoMutex _l(mLock);refreshConfigurationLocked(0);updateGlobalMetaStateLocked();} // release lock
}

到此InputManager的构造函数中创建的三个对象InputDispatcher，InputClassifier，InputReader就分析完了，即InputManagerService构造方法中调用的nativeInit函数就结束了，接着再回到SystemService中，InputManagerService创建完成之后，会调用它的start方法：

//SystemService.javaprivate void startOtherServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t) {
    ......inputManager = new InputManagerService(context);		......inputManager.start();.....}

InputManagerService.start

//InputManagerService.java
public void start() {
    Slog.i(TAG, "Starting input manager");nativeStart(mPtr);// 添加Watchdog的监听Watchdog.getInstance().addMonitor(this);//注册一系列Settings数据库值的监听.....}

这个方法中我们关注的是nativeStart这个方法，mPtr指向nativeInit中创建的NativeInputManager，

static void nativeStart(JNIEnv* env, jclass /* clazz */, jlong ptr) {
    NativeInputManager* im = reinterpret_cast<NativeInputManager*>(ptr);status_t result = im->getInputManager()->start();if (result) {
    jniThrowRuntimeException(env, "Input manager could not be started.");}
}

NativeInputManager的getInputManager返回nativeStart创建的InputManager，调用其start函数：

status_t InputManager::start() {
    //（1）status_t result = mDispatcher->start();if (result) {
    ALOGE("Could not start InputDispatcher thread due to error %d.", result);return result;}//（2）result = mReader->start();if (result) {
    ALOGE("Could not start InputReader due to error %d.", result);mDispatcher->stop();return result;}return OK;
}

这个函数中非常重要的两步就是分别调用了InputDispatcher和InputReader的start函数，首先来看（1）：

//InputDispatcher.cpp
status_t InputDispatcher::start() {
    if (mThread) {
    return ALREADY_EXISTS;}mThread = std::make_unique<InputThread>("InputDispatcher", [this]() {
     dispatchOnce(); }, [this]() {
     mLooper->wake(); });return OK;
}

mThread如果已经存在则返回，否则创建，mThread类型为InputThread，InputThread内部有一个Thread，InputThread的构造函数中接受三个参数：

class InputThread {
    
public:explicit InputThread(std::string name, std::function<void()> loop,std::function<void()> wake = nullptr);

一个string，代表此线程名称，还有两个std::function，传递的则是两个Lambda表达式，这两个Lambda表达式中分别调用dispatchOnce()和mLooper->wake()这两个函数，接着再看InputThread构造函数的具体实现：

//InputThread.cpp
InputThread::InputThread(std::string name, std::function<void()> loop, std::function<void()> wake): mName(name), mThreadWake(wake) {
    mThread = new InputThreadImpl(loop);mThread->run(mName.c_str(), ANDROID_PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
}

InputThread构造函数中将接收的两个Lambda表达式一个传递给了InputThreadImpl，另一个保存在了自己mThreadWake中，
InputThreadImpl继承Thread，是一个线程，
接着调用run函数启动线程，线程启动之后就会调用自己的threadLoop函数：

class InputThreadImpl : public Thread {
    
public:explicit InputThreadImpl(std::function<void()> loop): Thread(/* canCallJava */ true), mThreadLoop(loop) {
    }~InputThreadImpl() {
    }private:std::function<void()> mThreadLoop;bool threadLoop() override {
    mThreadLoop();return true;}
};

InputThreadImpl的threadLoop函数很简单，调用了自己的mThreadLoop函数，mThreadLoop接收了一个Lambda表达式：（[this]() { dispatchOnce(); }），即InputThreadImpl线程启动时就会调用InputDispatcher的dispatchOnce函数，至于dispatchOnce的细节我们在后面再分析。

接着我们再来看看InputReader的start函数：

status_t InputReader::start() {
    if (mThread) {
    return ALREADY_EXISTS;}mThread = std::make_unique<InputThread>("InputReader", [this]() {
     loopOnce(); }, [this]() {
     mEventHub->wake(); });return OK;
}

InputReader的start函数就和InputDispatcher有异曲同工之妙了，只不过线程的名字和两个Lambda表达式不一样，所以我们知道最终这个线程启动之后会调用InputReader的loopOnce()函数。

到此Input系统的启动篇就分析完了，我们大致总结一下：

SystemServer创建InputManagerService这个系统服务。
InputManagerService构造方法中创建"android.display"线程，调用nativeInit函数，将"android.display"线程的Looper对应的MessageQueue传递到native层。
nativeInit函数中创建NativeInputManager对象，并将其指针返回到java层mPtr保存。
NativeInputManager构造函数中创建InputManager对象，并将其注册到ServiceManager，其服务名称为：“inputflinger”，InputManager构造函数中创建三个重要对象：InputDispatcher，InputClassifier，InputReader，比较重要的是在构造InputReader是创建了EventHub对象。
EventHub构造函数中通过inotify和epoll机制对目录"/dev/input"监听，主要监听此目录下文件的创建和删除，到此nativeInit函数完毕。
SystemServer中会接着调用InputManagerService的start方法，此方法中调用nativeStart作进一步初始化，nativeStart函数中调用InputManager的start函数。
InputManager的start函数中分别调用了InputDispatcher和InputReader的start函数，即分别启动了其内部线程InputThreadImpl，InputDispatcher内部线程（名字：“InputDispatcher”）启动调用了自己的dispatchOnce()函数，InputReader内部线程（名字：“InputReader”）启动调用了自己的loopOnce()函数。