安卓服务介绍之InputManagerService

一、常见服务

 1. 系统服务的定义

在 Android 系统中，系统服务 是由系统预定义和提供的服务，用于实现系统级别的功能。这些服务通常在 android.service 包下定义，并通过 SystemService 接口提供给应用使用。这些服务通常由Android框架提供，开发者可以直接调用它们提供的API来实现功能。

在Android系统启动过程中，会有一系列的服务被启动，以确保设备能够正常运行并提供各种功能。这些服务主要由SystemServer进程负责启动。以下是一些常见的服务及其简要说明：

ActivityManagerService (AMS)：管理应用的生命周期、堆栈和任务，并协调屏幕上的活动显示。
WindowManagerService (WMS)：处理屏幕上窗口的布局、绘制和输入事件分发等操作。
PackageManagerService (PMS)：负责解析和管理应用程序包（APK），包括安装、更新和卸载应用。
PowerManagerService：控制设备的电源状态，如唤醒锁、屏幕亮度调整等。
LightsService：管理设备上的LED灯或其他光信号设备，例如通知灯。
BatteryService：监控电池状态，包括电量水平、充电状态等信息。
UsageStatsService：跟踪应用程序的使用情况统计，为用户提供应用使用时间的信息。
InputManagerService：监听来自Linux内核的所有输入事件，并将这些事件分发给相应的应用程序或系统组件进行处理。
TelephonyRegistry：追踪电话状态变化，并向感兴趣的客户端广播这些变化。
AlarmManagerService：提供定时器功能，允许应用安排在未来某个时间点执行某些操作。
NotificationManagerService：管理通知的显示和行为，允许应用向用户发送通知。
MountService：处理外部存储设备的挂载和卸载操作。
NetworkManagementService：管理网络连接，包括Wi-Fi、移动数据等网络接口的状态。
LocationManagerService：提供位置信息服务，支持GPS和其他定位技术。
SearchManagerService：支持全局搜索功能，帮助用户快速查找内容。
以上列出的服务只是Android系统中的一部分，实际上还有更多服务根据不同的设备和Android版本可能有所不同。每个服务都有其特定的功能，共同协作以提供完整的用户体验。随着Android系统的不断演进，新的服务可能会被添加，旧的服务也可能得到优化或替换。

 二、安卓架构图

应用层	Apps	包括预装的核心应用（如电话、短信、浏览器等）以及用户安装的第三方应用。所有这些应用都是基于应用框架层提供的API开发的。
中间层	Framework应用框架层	这一层提供了构建Android应用程序所需的各种高级服务和API。常见的组件和服务包括Activity Manager、Content Providers、Resource Manager、Notification Manager等。
	Native	本地库（C/C++库）：包括SQLite（数据库管理）、WebKit（浏览器引擎）、OpenGL ES（图形渲染）等，为Android设备提供了丰富的功能支持。
底软层	HAL(Hardware Abstraction Layer)	提供标准接口，让Android框架能够与不同的硬件进行交互而不必关心硬件的具体实现细节。HAL涵盖了音频、蓝牙、摄像头等多个模块。 允许上层通过标准接口访问底层硬件。
	Linux内核	硬件驱动（如显示、相机、蓝牙等）、内存管理、进程管理和电源管理等核心服务。这是Android操作系统的基础。

 三、InputManagerService

车载物理按键在代码层面的实现逻辑主要涉及硬件抽象层、输入事件处理以及用户界面或功能模块之间的交互。

1. 硬件抽象层 (HAL)

在安卓设备中，物理按键首先通过硬件抽象层（HAL）与底层硬件进行交互。HAL提供了一个标准接口，允许上层软件与不同类型的硬件进行通信，而不需要关心具体的硬件细节。对于物理按键，这通常涉及到GPIO（通用输入输出）接口或专门的按键控制器芯片。

2. Linux 内核

当一个物理按键被按下时，内核中的驱动程序会捕获这个事件，并将其转换为Linux输入子系统的标准输入事件。这些事件通常是EV_KEY类型，表示某个键被按下或释放。每个事件都包括一个键码（例如，KEY_VOLUMEUP），代表具体哪个按键被触发。

3. Android 输入管理器

在安卓系统中，输入事件由InputManagerService负责处理。它监听来自Linux内核的所有输入事件，并将它们分发给正确的窗口或服务。对于车载系统而言，可能有特定的服务来监听和处理来自物理按键的输入事件。

4. 应用层处理

在应用层，开发者可以通过几种方式响应物理按键：

覆盖onKeyDown()和onKeyUp()方法：如果你正在开发一个Activity，可以直接重写onKeyDown()和onKeyUp()方法来监听物理按键事件。例如，你可以在这个方法中检查传入的keyCode是否是你感兴趣的按键，如音量键或电源键等。
使用BroadcastReceiver接收全局按键事件：对于一些特殊的按键，比如HOME键或者某些厂商自定义的按键，你可能需要注册一个BroadcastReceiver来监听这些按键的广播意图。
CarHardwareManager（如果适用）：在一些安卓车载环境中，可能会有专门的API用于访问汽车硬件，如CarHardwareManager。通过这种方式，可以更直接地控制和响应车载相关的物理按键。

5、InputManagerService工作原理

InputManagerService 主要由两个核心部分组成：运行在各自线程中的InputReader 和 InputDispatcher。

核心功能保持一致：监听来自Linux内核的所有输入事件，并将这些事件分发给正确的应用或系统组件进行处理。 

InputManagerService的生命周期紧密跟随整个Android系统的生命周期，从系统启动开始一直持续到系统关闭。它的主要任务是确保所有输入事件都能被正确地捕获、解析并及时分发给正确的接收者，从而提供流畅的用户体验。

1. 事件收集：

   • 当用户与设备交互（如触摸屏幕、按下物理按键等），硬件会生成相应的电信号。
   • 这些信号通过驱动程序转换成Linux输入子系统的标准事件格式，并通过/dev/input下的设备节点报告给操作系统。

2. 事件读取与预处理：

   • InputManagerService内部包含一个InputReader线程，它负责从Linux内核提供的输入设备节点（如/dev/input/eventX）中读取输入事件。
   • InputReader会对原始输入数据进行解析，识别出事件类型（比如触摸、按键）、事件代码（具体哪个键或触点）以及事件值（按下、释放等状态）。

3. 事件分发：

   • 一旦输入事件被正确解析，InputManagerService中的InputDispatcher部分就会接手这些事件，并根据当前的窗口焦点决定将事件发送到哪个应用程序或系统组件。
   • 如果是触摸事件，InputDispatcher会查找当前活动的应用程序窗口，并将事件转发给该应用的视图层次结构中适当的视图对象进行处理。
   • 对于全局快捷键或者特定的物理按键事件，可能会直接由系统级别的服务处理，而不是转发给前台应用。

4. 与应用层的交互：

   • 应用程序可以通过重写Activity或View类中的相关方法（如onTouchEvent()、onKeyDown()等）来接收并响应这些输入事件。
   • 开发者也可以注册广播接收器来监听某些特殊的按键事件，尤其是那些不直接关联到某个UI元素的按键（比如电源键、音量键等）。

5. 反馈机制：

   • 根据事件类型和应用逻辑，系统或应用可能会提供即时反馈给用户，如视觉上的界面更新、声音提示或振动反馈等。

6、InputReader 线程

1. 功能:

   • InputReader 的主要职责是从输入设备读取原始输入事件。它通过与 Linux 内核提供的输入设备接口（例如 /dev/input/eventX 文件节点）交互来实现这一目标。
   • 它解析这些原始输入数据，识别出实际发生的事件类型（比如按键按下、触摸动作等），并创建对应的 Event 对象。

2. 线程模型:

   • InputReader 运行在一个独立的后台线程中，这样可以确保即使在处理复杂或耗时的输入事件时也不会阻塞主线程或其他关键操作。
   • 该线程持续监听输入设备的变化，一旦检测到有新的输入事件，就会迅速对其进行处理，并将处理后的事件传递给 InputDispatcher。

3. 事件处理:

   • 在 InputReader 中，事件首先被分类和过滤。例如，它会区分是触摸事件、按键事件还是其他类型的输入事件。
   • 经过初步处理后，这些事件会被发送给 InputDispatcher，后者进一步决定如何将这些事件分发给当前活动的应用程序或者系统服务。

4. 与InputDispatcher协作:

   • InputReader 和 InputDispatcher 之间通过共享队列进行通信。InputReader 将处理过的事件放入队列中，而 InputDispatcher 则从队列中取出事件并根据当前的UI状态将其转发给正确的接收者。

5. 配置和动态调整:

   • InputReader 支持多种配置选项，允许对不同类型的输入设备进行定制化处理。例如，开发者可以通过修改配置文件来调整某些输入设备的行为特性。

7、 InputDispatcher 线程

功能与职责

• 事件分发: InputDispatcher的主要任务是接收从InputReader传递过来的输入事件，并决定如何以及何时将这些事件分发到当前前台的应用程序或其他感兴趣的系统组件。这意味着它负责确定哪个窗口或应用程序应该接收到特定的输入事件。

• 策略决策: InputDispatcher不仅简单地转发事件，还会根据当前系统的状态、用户交互模式和其他因素来做出一些策略性决策。例如，它会判断触摸事件是否应该被发送给一个特定的视图，或者是否需要触发特殊的系统行为（如长按电源键显示关机菜单）。

• 同步与异步处理: 为了确保输入事件能够及时得到处理，同时避免阻塞关键操作，InputDispatcher在线程内部实现了复杂的同步机制。它可以处理同步输入事件（如按键）和异步输入事件（如触摸），并保证即使是在高负载情况下也能平滑地进行事件分发。

线程模型

• 独立线程: InputDispatcher运行在一个独立的后台线程中，这样做的好处是可以避免因等待应用程序处理事件而造成的延迟或卡顿。由于输入事件需要即时响应，使用单独的线程可以让InputDispatcher专注于快速接收和初步处理事件，然后尽快地将它们发送出去。

• 队列机制: 在InputDispatcher线程中，有一个或多个队列用于暂存从InputReader收到的事件。当新的输入事件到达时，它们首先被放入队列中。然后，InputDispatcher按照一定的顺序从队列中取出事件，并根据当前的上下文环境（比如哪个应用正在前台运行）将其分发给对应的接收者。

• 性能优化: 使用独立线程还允许InputDispatcher实现更高效的事件处理逻辑。例如，通过批量处理相似类型的事件，可以减少跨进程通信的开销，提高整体系统性能。

 四、SystemServer

SystemServer 是 Android 系统启动过程中的一个关键进程，它在系统启动的早期阶段由 Zygote 进程孵化出来，并负责启动和管理系统的核心服务。这些核心服务对于 Android 设备的正常运行至关重要，包括窗口管理、包管理、电源管理等。以下是关于 SystemServer 的详细解释：

启动流程

1. Zygote 初始化: 当设备启动时，init 进程会启动 Zygote 进程。Zygote 进程初始化了虚拟机（Dalvik 或 ART），并加载了一些必要的类和资源。然后，Zygote 通过执行 startSystemServer 方法来孵化出 SystemServer 进程。

2. SystemServer 启动: SystemServer 进程启动后，首先会进行一些基本的初始化工作，如设置线程优先级、初始化本地服务等。之后，它会调用 SystemServer#main() 方法进入主循环，开始启动各种系统服务。

主要职责

• 启动系统服务: SystemServer 负责启动几乎所有重要的系统服务。这包括但不限于：

  • ActivityManagerService (AMS): 管理应用的生命周期、任务栈以及屏幕上的活动。
  • WindowManagerService (WMS): 管理屏幕上的窗口，处理输入事件分配给正确的应用程序。
  • PackageManagerService (PMS): 管理应用程序的安装、卸载、权限检查等。
  • PowerManagerService: 控制设备的电源状态，包括唤醒锁定、亮度调整等。
  • BatteryService: 监控电池状态和电量变化。
  • 其他服务: 包括 LocationManagerService, NotificationManagerService 等等。

• 服务间通信: 大多数系统服务都运行在 SystemServer 进程中，它们之间可以通过 Binder IPC（Inter-Process Communication）机制相互通信。这种方式保证了不同服务之间的高效协作。

架构与设计

• 模块化设计: SystemServer 中的服务被设计为相对独立的模块，每个服务专注于特定的功能领域。这种模块化的设计不仅有助于代码维护，也使得添加或修改功能变得更加容易。

• 安全性: 由于 SystemServer 拥有较高的权限，因此其内部实现了严格的安全策略，以防止未授权访问或操作。例如，敏感操作通常需要经过权限检查。

• 稳定性: 鉴于 SystemServer 对系统的重要性，任何在此进程中发生的严重错误都可能导致整个系统的不稳定甚至崩溃。因此，Android 在设计上尽量确保 SystemServer 的稳定性和健壮性，比如通过异常捕获和恢复机制减少系统故障的风险。

五、Broadcast

服务与广播的关系

• 服务的角色: 在处理物理按键的过程中，服务（如PowerManagerService、PhoneWindowManager等）主要负责执行具体的逻辑操作。例如，当电源键被按下时，PowerManagerService可能会决定是否让设备进入休眠模式或者点亮屏幕。这些服务通常是系统级别的，具有较高的权限来控制设备的核心功能。

• 广播的角色: 广播机制主要用于跨应用或组件之间传递消息。虽然大多数物理按键事件不由广播机制处理，但在某些特殊情况下，如果制造商为某些物理按键提供了自定义的广播支持，则可以通过注册BroadcastReceiver来监听这些广播意图。例如，某些设备可能允许通过广播通知其他应用关于特定物理按键的按下事件。

数据流转流程

1. 输入事件产生: 用户按下物理按键 -> 硬件生成中断 -> 内核捕获并转化为输入事件。

2. 事件解析与分发: 输入事件被InputReader线程读取并解析 -> InputDispatcher线程根据当前的UI状态决定事件的去向（可能是系统服务或前台应用）。

3. 系统服务处理: 如果是特定的物理按键（如电源键），则由相应的系统服务处理（如PowerManagerService）-> 执行具体的操作（如开关屏幕）。

4. 广播通知（可选）: 如果存在针对特定物理按键的广播支持，则系统服务可能会发送一条广播 -> 注册了对应BroadcastReceiver的应用接收到这条广播 -> 应用根据广播内容执行相应的逻辑。

综上所述，在物理按键场景下，服务和广播各司其职。服务主要负责执行具体的逻辑操作，特别是那些涉及到系统级别控制的任务；而广播则提供了一种机制，用于在不同应用或组件之间共享信息，尽管在物理按键处理中使用得相对较少。理解这两者的角色和它们如何协同工作有助于更好地开发和调试涉及物理按键的应用程序。