SystemUI 開發總結

後續：SystemUI 能否脫離對系統源碼依賴？

SystemUI 有哪內容

從表面上看，我們看到的狀態欄、通知欄、下拉菜單、導航欄、鎖屏、最近任務、低電提示等系統頁面都是 SystemUI 的。SystemUI，在源碼目錄中位於： framework/base/packages 目錄下，可見 SystemUI 和 framework 是關聯的， SystemUI 依賴了很多內部 API ，系統資源， SystemUI 編譯是要依賴系統源碼的。

SystemUI 也是一個應用，不過這個應用特殊之處在於他沒有啓動圖標、也沒有入口 Activity 。他的入口程序是一個服務:SystemUIService。這個服務會被系統服務拉起來，這個服務起來， SystemUI 應用進程就創建起來了，具體啓動過程後面會分析。除了 SystemUIService ， SystemUI 還有很多服務，例如：負責鎖屏的KeyguardService、負責最近任務的 RecentsSystemUserService、負責壁紙的 ImageWallpaper 、負責截屏的TakeScreenshotService 等。

系統移植、UI 改造

如果要做系統移植， SystemUI 改造這塊的資料還是挺少，大部分情況下都是啃源碼，連蒙帶猜的修改，然後再編譯出來驗證。通常我們會從佈局着手看看哪個佈局長得像就着手去改，不過這塊完全是可以沉澱一下經驗出來讓後人去節省時間的。這裏我也不再贅述了，有人已經梳理過了，我借花獻佛吧：https://blog.csdn.net/azhengye/article/details/50419409。

架構關係

在系統服務中，有一個服務是專門爲 SystemUI 的狀態欄服務的，這個服務就是 StatusbarManagerService （簡稱：SMS），和這個服務關係比較密切的服務是 WindowManagerService（簡稱：WMS）， SMS 主要管控的是狀態欄、導航欄，例如：我們可以設置全屏、沉浸式狀態欄都是 SMS 在起作用。

初次開發 SystemUI 有哪些彎路（環境上的坑）

失敗方案1

IDE獨立編譯 SystemUI ，把 SystemUI 所依賴的系統 jar 都拷貝帶 IDE 下，使用 provided 方式依賴。在 6.0 以下版本還勉強可行， 8.0 以後就基本不可能了， 8.0 以後 SystemUI 合入了鎖屏模塊，依賴了太多的系統資源，編譯不過是一個問題，就算編譯過了，所依賴的系統資源 ID 也會不一致。經過 1~2 兩天的嘗試，這個方案失敗了。

失敗方案2

使用 Google 源碼編譯，然後在源碼中修改 SystemUI , 將編譯的 SystemUI 安裝到 MTK 系統的版子上。發現安裝到 MTK 的板子以後跑不起來，原因是某些服務啓動不了，同時也存在資源 ID 不一致的問題。經過 2~3 天的這條這個方案失敗了。

最終方案

最終不得不麻煩系統同學，幫忙提供源碼：在 MTK 源碼中編譯。

爲了提高效率，使用一臺昨晚編譯機，另一臺作爲編輯機，通過 ssh 搭建通道配合完成開發、編譯、安裝三個流程。

SystemUI 是如何啓動的？

前面介紹過 SystemUIService 是 SystemUI 的入庫程序。 SystemUIService 是在服務進程中啓動的，我們來看下源碼：

SystemServer.java 中 SystemServer 是 zygote 進程起來的啓動的第一個服務，然後在這個服務的 run 方法方法中會一次啓動 Android 系統服務。

private void run() {
    
         // ... 省略一堆代碼
         startBootstrapServices();
         startCoreServices();
         startOtherServices();
         // ... 省略一堆代碼
    
    }

 其中 AMS 是在 startOtherServices() 這個方法中啓動的：

private void startOtherServices() {
    
         // ... 省略一堆代碼
         mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
         ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
         // ... 省略一堆代碼
         mActivityManagerService.systemReady(() -> {
             
             // ... 省略一堆代碼
             try {
                startSystemUi(context, windowManagerF);
             } catch (Throwable e) {
                reportWtf("starting System UI", e);
             } 
             // ... 省略一堆代碼
         });
    
    }

在 AMS 啓動啓動完成之後，會回調一個 systemReady() 傳遞進去的方法，在其中調用 startSystemUi() 方法啓動了 SystemUI ：

static final void startSystemUi(Context context, WindowManagerService windowManager) {
        Intent intent = new Intent();
        intent.setComponent(new ComponentName("com.android.systemui",
                    "com.android.systemui.SystemUIService"));
        intent.addFlags(Intent.FLAG_DEBUG_TRIAGED_MISSING);
        //Slog.d(TAG, "Starting service: " + intent);
        context.startServiceAsUser(intent, UserHandle.SYSTEM);
        windowManager.onSystemUiStarted();
    }

SystemUIService 邏輯也是相當簡單，啓動之後主要調用 SystemUIApplication 的 startServicesIfNeeded()|

@Override
public void onCreate() {
    super.onCreate();
    ((SystemUIApplication) 
   getApplication()).startServicesIfNeeded();

    // For debugging RescueParty
    if (Build.IS_DEBUGGABLE && 
        SystemProperties.getBoolean("debug.crash_sysui", false)) {
        throw new RuntimeException();
     }
 }

在 SystemUIApplication 中啓動了 SystemUI 的各個 UI 模塊：

public void startServicesIfNeeded() {
        startServicesIfNeeded(SERVICES);
    }

例如： SERVICES 包含了狀態欄、電量、畫中畫、鎖屏等。

通知視圖是如何誇進程顯示的？

跨進程通訊的基礎是 IPC ，通知服務（NotificationManagerService, 簡稱 NMS）也不離開 IPC ，核心架構還是 IPC 架構。

消息通道

應用做作爲通知的發送端，需要調用 NMS ，發通知。例如：

String channelId = "channel_1";
          String tag = "ailabs";
          int id = 10086;
          int importance = NotificationManager.IMPORTANCE_LOW;
          NotificationChannel channel = new NotificationChannel(channelId, "123", importance);
          NotificationManager manager = (NotificationManager) getSystemService(NOTIFICATION_SERVICE);
          manager.createNotificationChannel(channel);
          Notification notification = new Notification.Builder(MainActivity.this, channelId)
                  .setCategory(Notification.CATEGORY_MESSAGE)
                  .setSmallIcon(R.mipmap.ic_launcher)
                  .setContentTitle("This is a content title")
                  .setContentText("This is a content text")
                  .setAutoCancel(true)
                  .build();
           // 通知欄要顯示的視圖佈局
          RemoteViews remoteViews = new RemoteViews(getPackageName(), R.layout.layout_remoteviews);                 
          notification.contentView = remoteViews;
          manager.notify(tag, id , notification);

SystemUI 作爲通知的接收放需要註冊監聽器 INotificationListener 是監聽通通知的一個 AIDL 接口，
NotificationListenerService 是一個監聽管理服務，他的內部類 NotificationListenerWrapper 實現了
INotificationListener 接口。例如：

/** @hide */
        protected class NotificationListenerWrapper extends INotificationListener.Stub {
            @Override
            public void onNotificationPosted(IStatusBarNotificationHolder sbnHolder,
                    NotificationRankingUpdate update) {
                     // 接收通知
                      ....
                     省略了很多代碼
            }
    
            @Override
            public void onNotificationRemoved(IStatusBarNotificationHolder sbnHolder,
                    NotificationRankingUpdate update, NotificationStats stats, int reason) {
                    // 刪除通知
                          ....
                     // 省略了很多代碼
            }

這個通知監聽需要向 NMS 註冊：

@SystemApi
          public void registerAsSystemService(Context context, ComponentName componentName,
                  int currentUser) throws RemoteException {
              if (mWrapper == null) {
                  mWrapper = new NotificationListenerWrapper();
              }
              mSystemContext = context;
              INotificationManager noMan = getNotificationInterface();
              mHandler = new MyHandler(context.getMainLooper());
              mCurrentUser = currentUser;
              noMan.registerListener(mWrapper, componentName, currentUser);
          }

 以上是 Android 爲我們提供的通知接收管理服務類， SystemUI 有個NotificationListenerWithPlugins 類繼承了 NotificationListenerService

類。並在 SystemUI 進程起來的時候調用 registerAsSystemService() 方法完成了註冊：

NotificationListenerWithPlugins mNotificationListener = new NotificationListenerWithPlugins();
    mNotificationListener.registerAsSystemService();

這樣通道就建立起來了。

消息傳遞過程，大家可以按照這個思路器走讀源碼

RemoteViews

以上只是講解了應用怎麼把一個消息傳遞到 SystemUI , 理解 IPC 通訊的不難理解。而神奇之處在於顯示的視圖佈局明明是定義在一個應用中，爲何能跨進程顯示到 SystemUI 進程中呢？

發送通知，傳遞的通知實體是 Notification 的實例， Notification 實現了 Parcelable 接口。 Notification 有個 RemoteViews 的成員變量

RemoteViews remoteViews = new RemoteViews(getPackageName(), R.layout.layout_remoteviews); notification.contentView = remoteViews;

RemoteViews 也實現了 Parcelable 接口，主要是封裝了通知欄要展示的視圖信息，例如，應用包名、佈局ID。我們都知道實現了 Parcelable 這個接口就可以在 IPC 通道上誇進程傳遞。 RemoteView 支持的佈局類型也是有限的，例如在 8.0 上僅支持如下類型：

android.widget.AdapterViewFlipper
*android.widget.FrameLayout
android.widget.GridLayout
android.widget.GridView
android.widget.LinearLayout
android.widget.ListView
android.widget.RelativeLayout
android.widget.StackView
android.widget.ViewFlipper

RemoteView 攜帶了視圖信息，進程間傳遞的並不是真實的視圖對象，而主要是佈局的 id ，那麼顯示在通知欄上的視圖對象又是如何創建出來的呢？

通知視圖創建

在通知的接收端創建的，上文說過 NotificationManagerService 內部類 NotificationListenerWrapper 監聽通知消息，在收到消息之後就在裏面解析消息，並創建視圖了。

protected class NotificationListenerWrapper extends INotificationListener.Stub {
          
          @Override
          public void onNotificationPosted(IStatusBarNotificationHolder sbnHolder,
                  NotificationRankingUpdate update) {
              StatusBarNotification sbn;
              try {
                  sbn = sbnHolder.get();
              } catch (RemoteException e) {
                  Log.w(TAG, "onNotificationPosted: Error receiving StatusBarNotification", e);
                  return;
              }
  
              try {
                  // convert icon metadata to legacy format for older clients
                  createLegacyIconExtras(sbn.getNotification());
                  // 創建視圖
                  maybePopulateRemoteViews(sbn.getNotification());
                  
                  maybePopulatePeople(sbn.getNotification());
              } catch (IllegalArgumentException e) {
                  // warn and drop corrupt notification
                  Log.w(TAG, "onNotificationPosted: can't rebuild notification from " +
                          sbn.getPackageName());
                  sbn = null;
              }
  
              // ... 省略代碼
  
          }
  
          @Override
          public void onNotificationRemoved(IStatusBarNotificationHolder sbnHolder,
                  NotificationRankingUpdate update, NotificationStats stats, int reason) {
              StatusBarNotification sbn;
              //... 省略代碼
  
          }
      }

  在 maybePopulateRemoteViews  這個方法中會去檢查佈局是否要加載， **其實我們比較好奇的是佈局資源在應用進程中，

SystemUI 如何加載遠程進程的佈局資源？**
有兩個關鍵的信息：包名、佈局ID。知道了包名 SystemUI 進程是有權限創建對應包名的上下文對象的，進而可以拿到對應應用的
資源管理器，然後就可以加載佈局資源創建對象了。 maybePopulateRemoteViews 方法跟蹤下去，會走到 RemoteViews 的

private View inflateView(Context context, RemoteViews rv, ViewGroup parent) {
         // RemoteViews may be built by an application installed in another
         // user. So build a context that loads resources from that user but
         // still returns the current users userId so settings like data / time formats
         // are loaded without requiring cross user persmissions.
         final Context contextForResources = getContextForResources(context);
         Context inflationContext = new RemoteViewsContextWrapper(context, contextForResources);
 
         // If mApplyThemeResId is not given, Theme.DeviceDefault will be used.
         if (mApplyThemeResId != 0) {
             inflationContext = new ContextThemeWrapper(inflationContext, mApplyThemeResId);
         }
         LayoutInflater inflater = (LayoutInflater)
                 context.getSystemService(Context.LAYOUT_INFLATER_SERVICE);
 
         // Clone inflater so we load resources from correct context and
         // we don't add a filter to the static version returned by getSystemService.
         inflater = inflater.cloneInContext(inflationContext);
         inflater.setFilter(this);
         View v = inflater.inflate(rv.getLayoutId(), parent, false);
         v.setTagInternal(R.id.widget_frame, rv.getLayoutId());
         return v;
     }

其中 getContextForResources 中的 context 對象就是通過應用包名創建的上下文對象，創建過程：

private static ApplicationInfo getApplicationInfo(String packageName, int userId) {
          if (packageName == null) {
              return null;
          }
  
          // Get the application for the passed in package and user.
          Application application = ActivityThread.currentApplication();
          if (application == null) {
              throw new IllegalStateException("Cannot create remote views out of an aplication.");
          }
  
          ApplicationInfo applicationInfo = application.getApplicationInfo();
          if (UserHandle.getUserId(applicationInfo.uid) != userId
                  || !applicationInfo.packageName.equals(packageName)) {
              try {
                  Context context = application.getBaseContext().createPackageContextAsUser(
                          packageName, 0, new UserHandle(userId));
                  applicationInfo = context.getApplicationInfo();
              } catch (NameNotFoundException nnfe) {
                  throw new IllegalArgumentException("No such package " + packageName);
              }
          }
  
          return applicationInfo;
    }

只有 SystemUI 才能接收通知嗎？

答案是否定的，只要有權限註冊通知監聽的應用都可以。具體權限是： <uses-permission android:name="android.permission.STATUS_BAR_SERVICE"/>
只要應用有這個權限就可以註冊通知監聽了，這個權限只有系統應用才能申請，也就是說，只要是系統應用都可以監聽並顯示通知的。可以寫一個簡單的 demo 測試一下：
一、申請權限
<uses-permission android:name="android.permission.STATUS_BAR_SERVICE"/>
二、在佈局中定義一個容器來裝遠程通知視圖

...
     <FrameLayout
         android:layout_width="match_parent"
         android:layout_height="92px"
         android:id="@+id/notification">
 
     </FrameLayout>
     ...

 三、註冊監聽並處理通知顯示邏輯。

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        final ViewGroup notificationContainer = findViewById(R.id.notification);
        NotificationListenerService listenerService = new NotificationListenerService() {
            @SuppressLint("LongLogTag")
            @Override
            public void onNotificationPosted(StatusBarNotification sbn) {
                super.onNotificationPosted(sbn);
                Log.d("NotificationListenerService", "onNotificationPosted" + sbn);
                if (sbn.getNotification().contentView != null) {
                    View view =  sbn.getNotification().contentView.apply(MainActivity.this, null);
                    notificationContainer.addView(view);
                    view.setVisibility(View.VISIBLE);
                    Log.d("NotificationListenerService", "add contentView");
                }

                if (sbn.getNotification().bigContentView != null) {
                    View view =  sbn.getNotification().bigContentView.apply(MainActivity.this, null);
                    notificationContainer.addView(view);
                    view.setVisibility(View.VISIBLE);
                    Log.d("NotificationListenerService", "add bigContentView");
                }

                if (sbn.getNotification().headsUpContentView != null) {
                    sbn.getNotification().headsUpContentView.apply(MainActivity.this, null);
                    Log.d("NotificationListenerService", "add headsUpContentView");
                }

            }
            @SuppressLint("LongLogTag")
            @Override
            public void onNotificationRemoved(StatusBarNotification sbn) {
                super.onNotificationRemoved(sbn);
                Log.d("NotificationListenerService", "onNotificationRemoved" + sbn);
            }

            @SuppressLint("LongLogTag")
            @Override
            public void onListenerConnected() {
                super.onListenerConnected();
                Log.d("NotificationListenerService", "onNotificationRemoved");
            }

            @Override
            public void onListenerDisconnected() {
                super.onListenerDisconnected();
            }
        };

    // 調用註冊方法 registerAsSystemService 不是公開的 API 反射

try {
            Method method =
                    NotificationListenerService.class.getMethod("registerAsSystemService", Context.class, ComponentName.class, int.class);

            method.setAccessible(true);
            method.invoke(listenerService, this,
                    new ComponentName(getPackageName(), getClass().getCanonicalName()),
                    -1);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

運行起來後，註冊成功，然後任意應用發通知，這裏就能顯示出來了。

應用窗口的 flag 是如何狀態欄？

通常我們這樣添加窗口屬性，例如設置 flag 讓 SystemUI 狀態欄支持繪製背景：

Window window = activity.getWindow();
        window.addFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_DRAWS_SYSTEM_BAR_BACKGROUNDS);

我們都知道 Android 系統爲我們提供的 window 實現類是 PhoneWindow （不清楚的可以參考文章：https://www.jianshu.com/p/b4c23dee9206）， flag 其實被僅僅是 WindowManager.LayoutParams 的一個標記而已。

public void setFlags(int flags, int mask) {
        final WindowManager.LayoutParams attrs = getAttributes();
        attrs.flags = (attrs.flags&~mask) | (flags&mask);
        mForcedWindowFlags |= mask;
        dispatchWindowAttributesChanged(attrs);
    }

所有窗口的 View 和 LayoutParams 最終會被添加到 WindowManagerService 中，WindowManagerService 會記錄着窗口信息，包括 flag 屬性。（View、Window 和 ViewRootImpl 的關係：參考：https://www.jianshu.com/p/47421ec56795）
每次窗口布局、焦點發生變化的時候，都會去重新計算當前窗口的屬性，包括 flag。

public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq,
            WindowManager.LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId,
            Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, Rect outOutsets,
            InputChannel outInputChannel) {
            //...省略一堆代碼
            // 計算屬性
            mPolicy.adjustWindowParamsLw(win.mAttrs);
            //...省略一堆代碼
            updateFocusedWindowLocked(UPDATE_FOCUS_WILL_ASSIGN_LAYERS,
                                    false /*updateInputWindows*/);
        }

mPolicy 是 PhoneWindowManager 的一個實例， adjustWindowParamsLw 主要是根據窗口的屬性來決定接下來要展示什麼樣的
SystemUI。例如：

@Override
      public void adjustWindowParamsLw(WindowManager.LayoutParams attrs) {
          // 省略一堆代碼
          if ((attrs.flags & FLAG_DRAWS_SYSTEM_BAR_BACKGROUNDS) != 0
                  || forceWindowDrawsStatusBarBackground
                          && attrs.height == MATCH_PARENT && attrs.width == MATCH_PARENT) {
              attrs.subtreeSystemUiVisibility |= View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_FULLSCREEN;
          }
      }

接下來，會調用 PhoneWindowManager 的 focusChangedLw()，在這裏調用了更新 SystemUI 樣式的方法 updateSystemUiVisibilityLw。

@Override
      public int focusChangedLw(WindowState lastFocus, WindowState newFocus) {
          mFocusedWindow = newFocus;
          if ((updateSystemUiVisibilityLw()&SYSTEM_UI_CHANGING_LAYOUT) != 0) {
              // If the navigation bar has been hidden or shown, we need to do another
              // layout pass to update that window.
              return FINISH_LAYOUT_REDO_LAYOUT;
          }
          return 0;
      }

private int updateSystemUiVisibilityLw() {
          
          mHandler.post(new Runnable() {
                  @Override
                  public void run() {
                      StatusBarManagerInternal statusbar = getStatusBarManagerInternal();
                      if (statusbar != null) {
                          statusbar.setSystemUiVisibility(visibility, fullscreenVisibility,
                                  dockedVisibility, 0xffffffff, fullscreenStackBounds,
                                  dockedStackBounds, win.toString());
                          statusbar.topAppWindowChanged(needsMenu);
                      }
                  }
              });
          return diff;
      }

statusbar 就是 StatusbarManagerService 的一個實例。在 SystemUI 的啓動過程中， SystemUI 會向 StatusbarManagerService
服務註冊一個回調，專門用來接收 StatusbarManagerService 的調用，這個回調器就是 CommandQueue。

public void setSystemUiVisibility(int vis, int fullscreenStackVis, int dockedStackVis,
              int mask, Rect fullscreenStackBounds, Rect dockedStackBounds) {
          synchronized (mLock) {
              // Don't coalesce these, since it might have one time flags set such as
              // STATUS_BAR_UNHIDE which might get lost.
              SomeArgs args = SomeArgs.obtain();
              args.argi1 = vis;
              args.argi2 = fullscreenStackVis;
              args.argi3 = dockedStackVis;
              args.argi4 = mask;
              args.arg1 = fullscreenStackBounds;
              args.arg2 = dockedStackBounds;
              mHandler.obtainMessage(MSG_SET_SYSTEMUI_VISIBILITY, args).sendToTarget();
          }
      }

CommandQueue 收到調用之後就會將消息發送到 SystemUI 的視圖，視圖再根據收到的 vis 屬性改變樣式。

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