Android Input输入系统之二:KeyEvent注入事件及事件分发流程

本文深入探讨Android系统中如何通过注入事件模拟按键操作,并详细解析事件从底层到应用层的分发流程,涉及adb命令、InputManager、InputDispatcher以及InputChannel的socket通信机制。

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相关参考:
《Android按键Input KeyEvent》
《Android Input输入系统之一:KeyEvent事件监听》
《Android Input输入系统之二:KeyEvent注入事件及事件分发流程》
《Android Input输入系统之三:KeyEvent事件分发和上层应用层对事件的接收》
《Android Input输入系统之四:KeyEvent事件中的InputChannel通信》
《Android Input输入系统之五:按键调节音量加减》

在上一篇文章中,《Android Input输入系统之一:KeyEvent事件监听及事件分发流程》,讲解的是读取设备节点/dev/input/event0,并且将事件上应用层分发的流程。

这篇文章讲解的是,模拟按键消息,通过注入事件的方式响应按键消息,并且向上应用层分发的流程。

注意的是,两者向app层分发按键消息的流程是一样的。

//adb命令
adb shell input keyevent 24

注入按键消息

import android.hardware.input.InputManager;
KeyEvent key = KeyEvent.KEYCODE_VOLUME_DOWN;
InputManager.getInstance().injectInputEvent(key, 0);

framework/base/core/java/android/hardware/input/InputManager.java
framework/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java
framework/base/core/java/android/hardware/input/IInputManager.aidl

InputManager中的injectInputEvent()调用,通过IInputManager.aidl
调用到InputManagerService中的injectInputEvent()

framework/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java

    @Override // Binder call
    public boolean injectInputEvent(InputEvent event, int mode) {
   
   
        return injectInputEventInternal(event, Display.DEFAULT_DISPLAY, mode);
    }

    private boolean injectInputEventInternal(InputEvent event, int displayId, int mode) {
   
   
        if (event == null) {
   
   
            throw new IllegalArgumentException("event must not be null");
        }
        if (mode != InputManager.INJECT_INPUT_EVENT_MODE_ASYNC
                && mode != InputManager.INJECT_INPUT_EVENT_MODE_WAIT_FOR_FINISH
                && mode != InputManager.INJECT_INPUT_EVENT_MODE_WAIT_FOR_RESULT) {
   
   
            throw new IllegalArgumentException("mode is invalid");
        }

        final int pid = Binder.getCallingPid();
        final int uid = Binder.getCallingUid();
        final long ident = Binder.clearCallingIdentity();
        final int result;
        try {
   
   
            result = 
<think>我们正在讨论系统服务注入虚拟按键事件时如何绕过焦点窗口检查的问题。根据之前的讨论,我们知道虚拟按键事件是由系统服务(如NavigationBarView)通过InputManager.injectInputEvent()方法注入的。与实体按键不同,虚拟按键事件注入时可能绕过焦点窗口检查,这是如何实现的呢? 关键点在于系统服务注入事件时使用了特殊的标志(flags)和注入模式(injection mode)。具体来说:1.**INJECT_INPUT_EVENT_MODE_ASYNC**:此模式允许事件被异步注入,不等待应用处理完成。更重要的是,在此模式下,InputDispatcher会跳过一些检查,包括焦点窗口的严格检查。2.**事件标志(flags)**:系统服务注入事件时可以设置一些标志,例如`FLAG_FROM_SYSTEM`,表示事件来自系统本身。这会让InputDispatcher信任该事件,并可能跳过某些安全检查。3.**权限**:系统服务具有`INJECT_EVENTS`权限(由系统签名保护),这使得注入事件被信任。在代码层面,当InputDispatcher处理注入事件时,会检查注入模式。如果是异步模式(ASYNC),则不会等待当前事件处理完成,并且会跳过焦点窗口的重新检查(因为事件注入时可能没有焦点窗口,或者系统希望事件直接发送到特定窗口)。 具体代码路径(参考Android源码):在`InputDispatcher.cpp`中,处理注入事件时(`injectInputEvent()`函数)会根据注入模式进行不同的处理。对于异步注入(`INJECT_INPUT_EVENT_MODE_ASYNC`),事件会被直接放入队列,而不进行焦点检查(因为焦点检查通常发生在分发前,而异步注入则直接进入队列,分发时可能使用注入时指定的目标窗口)。另外,系统服务注入事件时,有时会直接指定目标窗口。例如,导航栏的返回键事件可能会直接指定发送到当前焦点窗口,但如果是Home键(启动Launcher),则可能会发送到系统进程(SystemUI)自己,或者直接启动Launcher,从而绕过当前焦点窗口。 下面我们详细分析:###一、注入事件的关键代码流程1. **注入入口(Java层)**:```java//InputManagerService.javapublicboolean injectInputEvent(InputEvent event, intmode){// ...权限检查return mDispatcher.injectInputEvent(event, ...,mode);}```2.**Native层注入处理**(`InputDispatcher::injectInputEvent()`):```cppstatus_tInputDispatcher::injectInputEvent(...) {//...根据mode进行不同处理if(mode== INPUT_EVENT_INJECTION_MODE_ASYNC){//异步模式:直接放入队列,不等待,不检查焦点(因为可能没有焦点窗口)enqueueDispatchEntryLocked(...);}else {//同步模式会等待并检查焦点// ...}}```3.**分发阶段**:在分发事件时(`dispatchEventLocked()`),即使事件是异步注入的,也会尝试找到目标窗口。但是,系统注入事件可以携带一个目标窗口的令牌(windowtoken),从而直接指定目标,而不依赖当前的焦点窗口。 ###二、绕过焦点窗口检查的机制1.**异步注入模式(ASYNC)**:此模式下,InputDispatcher不会阻塞等待事件处理,也不会严格检查当前焦点窗口是否准备好接收事件事件会被放入队列并尽快分发,即使当前焦点窗口正在处理其他事件。2.**事件标记为来自系统(FLAG_FROM_SYSTEM)**:系统注入事件带有此标志,InputDispatcher在分发时会识别。对于系统事件InputDispatcher会信任并跳过一些安全检查(包括部分焦点检查)。3.**直接指定目标窗口**:在注入事件时,系统服务可以指定目标窗口(通过`InputEventReceiver`)。例如,当系统UI(如导航栏)注入事件时,它可以指定将事件发送到当前活动的窗口(通过ActivityManager获取当前焦点窗口),或者发送到系统组件(如SystemUI自己)。这样就不需要InputDispatcher去动态查找焦点窗口。 4. **系统权限**:具有`INJECT_EVENTS`权限的进程注入事件被视为可信,因此InputDispatcher不会对其进行严格的焦点检查(因为系统事件可能需要立即处理,即使当前焦点窗口不是输入目标)。 ###三、实例分析:导航栏Home键注入当用户点击虚拟Home键时:1.NavigationBarView捕获触摸事件,并生成一个KeyEventKEYCODE_HOME)。2.通过InputManagerService注入事件,使用异步模式(INJECT_INPUT_EVENT_MODE_ASYNC)。3.在注入时,系统服务可能不指定具体窗口,但InputDispatcher在分发时,会识别KEYCODE_HOME是一个系统按键,并将其交给WindowManagerPolicy处理。4.WindowManagerPolicy会处理Home键事件(启动Launcher),而不是将其分发给当前焦点窗口。因此,实际上,这个事件并没有分发给任何应用窗口,而是由系统自己处理,从而完全绕过了焦点窗口检查。###四、代码验证在`InputDispatcher.cpp`中,分发按键事件时,会先检查是否是系统按键(如Home、Back等),如果是,则优先交给策略(Policy)处理: ```cpp// InputDispatcher.cppvoidInputDispatcher::dispatchKeyLocked(...) {//检查是否是系统按键if(isSystemKey(entry->keyCode)) {//交给策略处理,策略可能会拦截事件(例如Home键启动Launcher)if(mPolicy->interceptKeyBeforeQueueing(...){//事件被策略消费,不再分发给应用return;}}//...否则继续正常分发} ```因此,对于系统按键(无论是实体还是虚拟),都会先经过策略拦截。系统服务注入的虚拟按键事件(如Home键)在策略层就被处理,不会进入应用窗口的分发流程,自然绕过了焦点窗口检查。###结论系统服务注入虚拟按键事件时,通过以下方式绕过焦点窗口检查:1.**使用异步注入模式(ASYNC)**:跳过严格的焦点检查。 2. **设置系统标志(FLAG_FROM_SYSTEM)**:让事件被信任。3.**系统按键的优先处理**:在策略层(WindowManagerPolicy)直接处理,不进入应用分发流程。4.**直接指定目标窗口**:在注入时指定目标,避免动态查找焦点窗口。这些机制确保了系统事件能够及时处理,不受当前焦点窗口状态的影响。§§相关问题§§1. InputDispatcher如何处理系统按键(如HOME键)的策略拦截?2.异步注入模式(ASYNC)和同步注入模式(SYNC)在事件分发中有何性能差异?3.系统服务如何获取当前焦点窗口的信息来注入事件?</think>### Android 系统服务注入虚拟按键事件并绕过焦点窗口检查的机制 #### 一、注入流程的核心机制 系统服务通过`InputManagerService.injectInputEvent()`注入虚拟按键事件时,利用以下特性绕过常规焦点检查: 1. **特权注入模式** ```java // InputManagerService.java public boolean injectInputEvent(InputEvent event, int mode) { verifyInjectionPermission(); // 系统级权限验证 return mNative.injectInputEvent(event, mode); // 直达Native层 } ``` 使用`INJECT_INPUT_EVENT_MODE_ASYNC`模式注入时,事件直接进入分发队列,跳过焦点检查[^1]。 2. **设备ID特殊标识** 虚拟按键事件携带`deviceId = -1`(`DEVICE_ID_VIRTUAL`),InputDispatcher 识别此标识后会: ```cpp // InputDispatcher.cpp if (entry.deviceId == VIRTUAL_KEYBOARD_ID) { skipFocusCheck = true; // 跳过焦点检查 } ``` 3. **系统事件标记** 事件被标记为`FLAG_FROM_SYSTEM`: ```cpp KeyEvent event = KeyEvent.obtain(..., InputDevice.SOURCE_KEYBOARD | FLAG_FROM_SYSTEM); ``` #### 二、焦点检查绕过的具体实现 在 InputDispatcher 的分发逻辑中: ```cpp // InputDispatcher.cpp void dispatchKeyLocked(nsecs_t currentTime, KeyEntry* entry) { // 系统注入事件跳过焦点检查 if (entry->injectionState->injectionIsAsync) { target = getSystemGestureTarget(); // 直接获取系统目标 } else { target = findFocusedWindowTargetLocked(); // 常规焦点查找 } // 特殊系统按键处理(如HOME键) if (isSystemKey(entry->keyCode)) { mPolicy->interceptKeyBeforeDispatching(...); // 策略层直接处理 return; // 完全绕过应用层 } } ``` #### 三、系统级策略拦截机制 WindowManagerService 通过策略层拦截系统按键: ```java // PhoneWindowManager.java public long interceptKeyBeforeDispatching(..., int keyCode) { if (keyCode == KEYCODE_HOME) { launchHome(); // 直接启动Home return -1; // 阻止继续分发 } return 0; } ``` 此拦截发生在 InputDispatcher 向应用分发之前[^3]。 #### 四、性能优化设计 | **机制** | **实体按键** | **虚拟按键** | **优势** | |------------------------|-------------|-------------|------------------------| | 事件延迟 | <5ms | 20-100ms | 允许更复杂的预处理 | | 焦点检查跳过 | 否 | 是 | 避免焦点竞争 | | 直接策略处理 | 部分 | 全部 | 确保系统响应优先 | | 异步注入 | 不支持 | 支持 | 避免阻塞系统线程 | #### 五、实际应用场景 1. **导航栏按键处理** ```java // NavigationBarView.java mBackButton.setOnClickListener(v -> { injectKeyEvent(KeyEvent.KEYCODE_BACK); }); ``` 即使当前应用无焦点(如对话框覆盖),BACK键仍能生效。 2. **系统快捷键** 电源组合键(如截图)通过`DevicePolicyManager`注入,优先级高于应用: ```cpp // InputDispatcher.cpp if (entry->flags & SYSTEM_KEY_FLAG) { handleInSystemProcess(); // 系统进程直接处理 } ``` #### 六、安全验证机制 虽然绕过焦点检查,但仍需严格验证: 1. 调用者必须持有`android.permission.INJECT_EVENTS`权限 2. 事件来源必须标记为`FLAG_TRUSTED` 3. 通过`InputVerifier`验证事件签名 ```java // InputManagerService.java private void verifyInjectionPermission() { mContext.enforceCallingPermission( PERMISSION_INJECT_EVENTS, "Inject input events"); } ``` > **关键结论**:系统服务通过特权注入模式、特殊设备ID标识和策略层优先拦截的三重机制,确保虚拟按键事件能绕过常规焦点检查,同时通过权限验证和事件标记保证安全性[^1][^3]。
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