本文基于Android-4.0 原文:
理论层次解读
请看:
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:
- 每个功能模块是怎么产生的?
- 读取设备输入流程?
- 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:
- 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。
- 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
- 在android_server_InputManager_nativeInit中创建NativeInputManager对象,并保存到gNativeInputManager中;
- 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;
- 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
- 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);
- 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
- 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);
- 在创建InputDispatcher时,创建了一个looper对象:mLooper = new Looper(false);
启动流程
- 在android_server_InputManager_nativeStart中调用InputManager::start,代码如下:
result = gNativeInputManager->getInputManager()->start();
- 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:
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:
- 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
- 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
- 把新创建evdev_client对象添加到client_list链表中
- 把client保存在file的private_data中
- 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:
- mPendingEventCount:调用epoll_wait时的返回值,如果没有事件,则其值为0;
- mPendingEventIndex:当前需要处理的事件索引
- 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。
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:
- 根据eventItem.data.u32获取设备索引,从而获取对应的Device
- 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:
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:
- 处理来自于事件驱动设备的事件(processEventsForDeviceLocked)
- 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
- EventHub管理一堆Device,每一个Device与Kernel中一个事件输入设备对应
- InputReader管理一堆InputDevice,每一个InputDevice与EventHub中的Device对应
- 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。
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& 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:
- 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。
- 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。
- 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
- 从mInboundQueue从中依次取出EventEntry<MotionEntry的基类>,
- 调用InputDispatcher::dispatchMotionLocked处理此MotionEntry
- 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:
InputDispatcher::prepareDispatchCycleLocked
- 调用enqueueDispatchEntryLocked创建DispatchEntry对象,并把它增加到Connection::outboundQueue队列中。
- 调用activateConnectionLocked把当前Connection增加到InputDispatcher::mActiveConnections链表中
- 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