【Android】事件输入系统-代码层次解读
本文基于Android-4.0
理论层次解读
请看：www.cnblogs.com/lcw/p/3373214.html
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：
struct RawEvent { nsecs_t when; //事件发生的时间 int32_t deviceId; //产生此事件的设备,比如发送FINISHED_DEVICE_SCAN,不需要填此项 int32_t type; //事件类型(如:DEVICE_ADDED,DEVICE_REMOVED,FINISHED_DEVICE_SCAN) int32_t scanCode; int32_t keyCode; int32_t value; uint32_t flags; };
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。
// Grab the next input event. bool deviceChanged = false; while (mPendingEventIndex < mPendingEventCount) { const struct epoll_event& eventItem = mPendingEventItems[mPendingEventIndex++]; if (eventItem.data.u32 == EPOLL_ID_INOTIFY) { if (eventItem.events & EPOLLIN) { mPendingINotify = true; } else { LOGW("Received unexpected epoll event 0x%08x for INotify.", eventItem.events); } continue; } if (eventItem.data.u32 == EPOLL_ID_WAKE) { if (eventItem.events & EPOLLIN) { LOGV("awoken after wake()"); awoken = true; char buffer[16]; ssize_t nRead; do { nRead = read(mWakeReadPipeFd, buffer, sizeof(buffer)); } while ((nRead == -1 && errno == EINTR) || nRead == sizeof(buffer)); } else { LOGW("Received unexpected epoll event 0x%08x for wake read pipe.", eventItem.events); } continue; } ssize_t deviceIndex = mDevices.indexOfKey(eventItem.data.u32); if (deviceIndex < 0) { LOGW("Received unexpected epoll event 0x%08x for unknown device id %d.", eventItem.events, eventItem.data.u32); continue; } Device* device = mDevices.valueAt(deviceIndex); if (eventItem.events & EPOLLIN) { int32_t readSize = read(device->fd, readBuffer, sizeof(struct input_event) * capacity); if (readSize == 0 || (readSize < 0 && errno == ENODEV)) { // Device was removed before INotify noticed. LOGW("could not get event, removed? (fd: %d size: %d bufferSize: %d capacity: %d errno: %d)\n", device->fd, readSize, bufferSize, capacity, errno); deviceChanged = true; closeDeviceLocked(device); } else if (readSize < 0) { if (errno != EAGAIN && errno != EINTR) { LOGW("could not get event (errno=%d)", errno); } } else if ((readSize % sizeof(struct input_event)) != 0) { LOGE("could not get event (wrong size: %d)", readSize); } else { int32_t deviceId = device->id == mBuiltInKeyboardId ? 0 : device->id; size_t count = size_t(readSize) / sizeof(struct input_event); for (size_t i = 0; i < count; i++) { const struct input_event& iev = readBuffer[i]; LOGV("%s got: t0=%d, t1=%d, type=%d, code=%d, value=%d", device->path.string(), (int) iev.time.tv_sec, (int) iev.time.tv_usec, iev.type, iev.code, iev.value); #ifdef HAVE_POSIX_CLOCKS // Use the time specified in the event instead of the current time // so that downstream code can get more accurate estimates of // event dispatch latency from the time the event is enqueued onto // the evdev client buffer. // // The event's timestamp fortuitously uses the same monotonic clock // time base as the rest of Android. The kernel event device driver // (drivers/input/evdev.c) obtains timestamps using ktime_get_ts(). // The systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC) function we use everywhere // calls clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC) which is implemented as a // system call that also queries ktime_get_ts(). event->when = nsecs_t(iev.time.tv_sec) * 1000000000LL + nsecs_t(iev.time.tv_usec) * 1000LL; LOGV("event time %lld, now %lld", event->when, now); #else event->when = now; #endif event->deviceId = deviceId; event->type = iev.type; event->scanCode = iev.code; event->value = iev.value; event->keyCode = AKEYCODE_UNKNOWN; event->flags = 0; if (iev.type == EV_KEY && device->keyMap.haveKeyLayout()) { status_t err = device->keyMap.keyLayoutMap->mapKey(iev.code, &event->keyCode, &event->flags); LOGV("iev.code=%d keyCode=%d flags=0x%08x err=%d\n", iev.code, event->keyCode, event->flags, err); } event += 1; } capacity -= count; if (capacity == 0) { // The result buffer is full. Reset the pending event index // so we will try to read the device again on the next iteration. mPendingEventIndex -= 1; break; } } } else { LOGW("Received unexpected epoll event 0x%08x for device %s.", eventItem.events, device->identifier.name.string()); } }
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：
#ifdef HAVE_POSIX_CLOCKS // Use the time specified in the event instead of the current time // so that downstream code can get more accurate estimates of // event dispatch latency from the time the event is enqueued onto // the evdev client buffer. // // The event's timestamp fortuitously uses the same monotonic clock // time base as the rest of Android. The kernel event device driver // (drivers/input/evdev.c) obtains timestamps using ktime_get_ts(). // The systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC) function we use everywhere // calls clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC) which is implemented as a // system call that also queries ktime_get_ts(). event->when = nsecs_t(iev.time.tv_sec) * 1000000000LL + nsecs_t(iev.time.tv_usec) * 1000LL; LOGV("event time %lld, now %lld", event->when, now); #else event->when = now; #endif event->deviceId = deviceId; event->type = iev.type; event->scanCode = iev.code; event->value = iev.value; event->keyCode = AKEYCODE_UNKNOWN; event->flags = 0; if (iev.type == EV_KEY && device->keyMap.haveKeyLayout()) { status_t err = device->keyMap.keyLayoutMap->mapKey(iev.code, &event->keyCode, &event->flags); LOGV("iev.code=%d keyCode=%d flags=0x%08x err=%d\n", iev.code, event->keyCode, event->flags, err); }
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。
void QueuedInputListener::flush() { size_t count = mArgsQueue.size(); for (size_t i = 0; i < count; i++) { NotifyArgs* args = mArgsQueue[i]; args->notify(mInnerListener); delete args; } mArgsQueue.clear(); }
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<InputListenerInterface>& 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：
for (size_t i = 0; i < mCurrentInputTargets.size(); i++) { const InputTarget& inputTarget = mCurrentInputTargets.itemAt(i); ssize_t connectionIndex = getConnectionIndexLocked(inputTarget.inputChannel); if (connectionIndex >= 0) { sp<Connection> connection = mConnectionsByReceiveFd.valueAt(connectionIndex); prepareDispatchCycleLocked(currentTime, connection, eventEntry, & inputTarget, resumeWithAppendedMotionSample); } else { #if DEBUG_FOCUS LOGD("Dropping event delivery to target with channel '%s' because it " "is no longer registered with the input dispatcher.", inputTarget.inputChannel->getName().string()); #endif } }
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
public class VirtualService { private final static String logString ="VirtualServices"; /*1.最先执行静态模块方法*/ static { /*加载虚拟键盘设备JNI库文件*/ /*Android.mk：LOCAL_MODULE:= libvirtual_key_jni*/ Log.i(logString, "load virtual_key_jni.so"); System.loadLibrary("virtual_key_jni"); /*加载虚拟鼠标设备JNI库文件*/ /*Android.mk：LOCAL_MODULE:= libvirtual_mouse_jni*/ Log.i(logString, "load virtual_mouse_jni.so"); System.loadLibrary("virtual_mouse_jni"); } /*2.然后执行构造函数方法*/ public VirtualService() { /*初始化虚拟键盘设备*/ Log.i(logString, "init virtual_key Device"); virtual_key_init(); /*打开虚拟鼠标设备*/ /*open('/dev/virtual_dev', O_RDWR)*/ Log.i(logString, "open virtual_mouse Device"); virtual_mouse_open(); } /* * 提供JNI本地方法的向上接口 * @arg :按键码，code * */ public String key_write(int arg) { virtual_key_write(arg); Log.i(logString, "KEY" +String.valueOf(arg) +" writed"); return "KEY " + String.valueOf(arg) + "writed"; } /*初始化虚拟键盘设备*/ private static native boolean virtual_key_init(); /* @author:成鹏致远 * Android层调用virtual_key_write方法，此方法为JNI向上提供的接口 * virtual_key_write方法被映射到JNI层的virtualkey_write方法 * JNI层的virtualkey_write方法调用HAL层的write_key * HAL层的write_key是一个函数指针，指向HAL层的virtualkey_write方法 * 在HAL层的virtualkey_write方法中，通过系统调用write进入内核，通知虚拟设备驱动 * 然后进入到驱动的virtual_dev_write方法，通过input_report_key上报事件，到达linux输入子系统事件处理层，唤醒read * 同时Android事件系统的WMS::InputManager->InputReaderThread->loopOnce->getEvent->epoll_wait通过轮询监测到事件发生 * 然后通过系统调用read从device->fd中读取input_event，即刚才发生的事件 * 至此就完成了Linux输入子系统与Android输入子系统的完整对接，事件已经传递到Android输入子系统中 * 将事件保存到getEvent的readBuffer结构中，事件本身为input_event结构体 * 将input_event填充到RawEvent中 * 获取到RawEvent之后，调用InputReader->processEventsLocked来处理事件 * 根据事件设备的class类别，调用对应的消息转换器（InputDevice->InputMapper）如evice->keyMap.keyLayoutMap->mapKey * InputMapper把读取的RawEvent转换成特定的事件 * 将特定的事件放入到各种NotifyArgs（如NotifyMotionArgs）之中，然后加入InputReader::mQueuedListener::mArgsQueue链表中 * 调用mQueuedListener->flush()把这些队列中的事件发送到Listener * 然后调用链表中每个NotifyArgs的notify函数，然后经过一些预处理(比如是否丢弃) * 再调用InputDispatcher::enqueueInboundEventLocked把新构造的事件添加到InputDispatcher::mInboundQueue队列中 * 然后通知此事件到InputManager中的mDispatcher * 至此就顺利的从InputReader线程跳转到InputDispatcher线程 * 然后WMS::InputManager->InputDispatcherThread->dispatchOnce->dispatchOnceInnerLocked->pollOnce被唤醒 * dispatchOnceInnerLocked从mInboundQueue从中依次取出EventEntry，即刚才添加进来的事件 * InputDispatcher调用不同的dispatch处理函数来处理此事件 * 然后就要准备DispatchEntry对象了，即通知Android的UI的原始事件结构 * 首先调用enqueueDispatchEntryLocked创建DispatchEntry对象，并把它增加到Connection::outboundQueue队列中 * 接着调用activateConnectionLocked把当前Connection增加到InputDispatcher::mActiveConnections链表中 * 然后调用InputDispatcher::startDispatchCycleLocked->Connection::inputPublisher.publishMotionEvent,发布事件到ashmem buffer中 * 至此事件已经放在Android的共享内存了，接着就需要通知DecroWindows(Android第四层Activity)的viewRoot(一个Hander)有新事件产生 * 调用Connection::inputPublisher.sendDispatchSignal发送一个dispatch信号到InputConsumer通知它有一个新的事件消息到了(通过管道通信) * 然后viewRoot的inputChannel接收管道便收到这个事件消息 * 调用Connection::inputCustomer去共享内存中取得这个事件消息 * inputCustomer取得这个事件，将这个事件发送到具有当前焦点窗口的viewRoot中 * viewRoot更新DecroWindows，然后就是我们看到的窗口界面事件响应了 * */ /*虚拟键盘写操作方法*/ /*{ "virtual_key_write", "(I)I",(void*)virtualkey_write }*/ private static native int virtual_key_write(int arg); /*声明虚拟鼠标设备向上提供的JNI本地方法*/ /*{"virtual_mouse_open", "()I" , (void*)virtual_mouse_open}*/ private static native int virtual_mouse_open(); /*{"virtual_mouse_write", "(IIII)I" , (void *)virtual_mouse_write}*/ public native int virtual_mouse_write(int type, int x, int y, int size); }
参考文章
http://blog.csdn.net/myarrow
