Android 4.0 input touch解析（一）
前言
在网上看到好多关于android input device流程分析，但是都不全，有的只是从linux内核那边分析，有的从android上层分析，而且分析的代码也比较老，都是在android2.3以下，最近在做android4.0下的多点触摸以及校准程序，多点触摸的驱动很好写，在linux内核里面都有现成的例子，照着改就可以了。但是android下的校准程序比较复杂，一种是在android Framework层进行，一种是在linux 内核层进行。
对于校准程序来说，需要全屏校准。但是在android4.0下面，下面的导航栏是system ui画的，无法去掉，因此在校准程序里面通过display际的小得到分辨率高度比实，差的那部分就是导航栏的高度。如果以小的高度进行校准，但使用实际的高度进行触摸坐标到屏幕坐标转换，就会导致触摸点偏下的问题。
为了解决这个问题，在网上找了很多资料，第一种就是想办法在校准程序里面得到整个屏幕的分辨率，进而让校准程序全屏显示，即把导航栏隐藏，在网上看到又网友用下面例子实现：
1 //for phone 2 getWindow().getDecorView().setSystemUiVisibility(View.SYSTEM_UI_FLAG_HIDE_NAVIGATION); 3 //for pad View.SYSTEM_UI_FLAG_SHOW_FULLSCREEN= 4 4 getWindow().getDecorView().setSystemUiVisibility(View.SYSTEM_UI_FLAG_SHOW_FULLSCREEN);
经过自己实验，这两个都无法隐藏下面的导航栏，而且在最新的sdk里面也没有 SYSTEM_UI_FLAG_SHOW_FULLSCREEN 的定义。第二种就是在jni种通过fb0得到系统的分辨率，这个是真实的分辨率，这种方法需要apk有root或者graphics组权限，才能打开fb0，而且android4.0根据触摸屏类型是否使用外部显示分辨率，如果使用外部display的话，那么就不能用fb0的分辨率。为了解决这个问题，把整个input touch流程都看了一边。废话少说，进入正题。
1、Android input touch 流程
Android inout touch流程分两部分，一部分是从android framework开始，如何读取touch设备的事件并分发。一部分是从linux 内核开始，如何从触摸屏读取触摸坐标并送给touch设备。
2、Android framework 层
2.1、文件结构
首先看看Event Input文件结构吧，在frameworks/base/services/input之下
2.2、模块介绍
- 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。
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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，或者老板的出气筒。
InputManager使用两个线程：
1）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。
2）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。
看看下图理解input下面几个模块的关系
2.3、线程创建
SystemServer大家熟悉吧，它是android init进程启动的，它的任务就是启动android里面很多服务，并管理起来，如果大家不熟悉，请参考andorid启动流程分析
SystemServer.java (frameworks\base\services\java\com\android\server)里面ServerThread::run调用
1 Slog.i(TAG, "Window Manager"); 2 wm = WindowManagerService.main(context, power, 3 factoryTest != SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL, 4 !firstBoot); 5 ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm);
WindowManagerService.java (frameworks\base\services\java\com\android\server\wm) 里面 WindowManagerService main调用
1 WMThread thr = new WMThread(context, pm, haveInputMethods, allowBootMsgs); 2 thr.start();
接着调用WMThread:: run调用
1 WindowManagerService s = new WindowManagerService(mContext, mPM, 2 mHaveInputMethods, mAllowBootMessages);
接着在WindowManagerService里面调用
1 mInputManager = new InputManager(context, this);
至此我们创建了一个java层input设备管理器。
InputManager.java (frameworks\base\services\java\com\android\server\wm) 里面InputManager调用
1 nativeInit(mContext, mCallbacks, looper.getQueue());
从下面开始就进入native空间
com_android_server_InputManager.cpp (frameworks\base\services\jni)里面nativeInit对应android_server_InputManager_nativeInit调用
1 gNativeInputManager = new NativeInputManager(contextObj, callbacksObj, looper);
在NativeInputManager里面调用
1 sp<EventHub> eventHub = new EventHub(); 2 mInputManager = new InputManager(eventHub, this, this);
这个函数创建一个EventHub对象，然后把它作为参数来创建InputManager对象。特别注意，InputManager是在C++里，具体在InputManager.cpp里。EventHub类在EventHub.cpp里，这个类和input事件获取有关。
至此我们创建了一个native层input设备管理器，具体作用见上面说明。
首先是去InputManager.cpp (frameworks\base\services\input) 文件里面InputManager::InputManager调用
1 mDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy); 2 mReader = new InputReader(eventHub, readerPolicy, mDispatcher); 3 initialize();
它创建了InputDispatcher对象，同时也创建了InputReader对象。并分别暂存于mDispatcher和mReader变量中。注意eventHub和mDispatcher都作为参数创建InputReader对象。后面还用initialize来初始化。下面是initialize函数的定义：
1 void InputManager::initialize() { 2 mReaderThread = new InputReaderThread(mReader); 3 mDispatcherThread = new InputDispatcherThread(mDispatcher); 4 }
它创建两个线程对象，一个是InputReaderThread线程对象，负责input事件的获取；另一个是InputDispatcherThread线程对象，负责input消息的发送。
（注：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）
InputDispatcher.cpp (frameworks\base\services\input) 里面InputDispatcher::InputDispatcher做一些准备工作。
InputReader.cpp (frameworks\base\services\input)里面InputReader::InputReader做一些准备工作。
2.4、线程启动
在上面讲到在WindowManagerService里面调用
1 mInputManager = new InputManager(context, this);
创建input 管理器，紧接着调用
1 mInputManager.start();
InputManager.java (frameworks\base\services\java\com\android\server\wm) 里面start调用
1 Slog.i(TAG, "Starting input manager"); 2 nativeStart();
从下面开始就进入native空间
com_android_server_InputManager.cpp (frameworks\base\services\jni)里面nativeStart对应android_server_InputManager_nativeStart调用
1 status_t result = gNativeInputManager->getInputManager()->start();
InputManager.cpp (frameworks\base\services\input) 文件里面InputManager::start调用
1 status_t result = mDispatcherThread->run("InputDispatcher", PRIORITY_URGENT_DISPLAY); 2 result = mReaderThread->run("InputReader", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
上面两个线程对象是Thread子类，于是继承它的run方法，在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，然后会调用threadLoop()，在Thread类中它是虚函数，得由子类来复写。
因此会调用InputReader.cpp (frameworks\base\services\input)里面的threadLoopInputReaderThread::threadLoop调用
1 mReader->loopOnce();
mReader就是上面创建的inputreader对象，作为参数传给mReaderThread
InputReader::loopOnce调用
1 count = mEventHub->getEvents(timeoutMillis, mEventBuffer, EVENT_BUFFER_SIZE);
得到input 输入事件， processEventsLocked处理input输入事件
因此会调用InputDispatcher.cpp (frameworks\base\services\input)里面的threadLoopInputDispatcherThread::threadLoop调用
1 mDispatcher->dispatchOnce ();
mDispatcher就是上面创建的InputDispatcher对象，作为参数传给mDispatcherThread。
InputDispatcher::dispatchOnce调用dispatchOnceInnerLocked(&nextWakeupTime)
dispatchOnceInnerLocked函数处理input输入消息，mLooper->pollOnce是等待下一次输入事件。
1 mLooper->pollOnce(timeoutMillis):
这个请看Looper.cpp文件中的Looper::pollOnce()函数。Looper里主要通过linux管道方式实现进程间通信，通过epoll机制实现外界事件请求作出响应。
至此整个android input event框架已经运转起来了，好像到现在还没有提到touch，别着急，且看下面的分析。
2.5、event初始化
还记得android_server_InputManager_nativeInit里面创建sp<EventHub> eventHub = new EventHub();
EventHub.cpp (frameworks\base\services\input) 里面
1 EventHub::EventHub(void) : 2 mBuiltInKeyboardId(-1), 3 mNextDeviceId(1), 4 mOpeningDevices(0), //表示需要打开的设备链表，为NULL 5 mClosingDevices(0), //表示需要关闭的设备链表，为NULL 6 mNeedToSendFinishedDeviceScan(false), //表示需要发送设备扫描完成，默认为0 7 mNeedToReopenDevices(false), //表示需要重新打开设备，默认为0 8 mNeedToScanDevices(true), //表示需要扫描设备，默认为1 9 mNeedToSendHeadPhoneEvent(false), 10 mNeedToSendMicroPhoneEvent(false), 11 mHeadsetDeviceId(-1), 12 mPendingEventCount(0), //表示需要处理event个数，默认为0 13 mPendingEventIndex(0), //表示当前需要处理event的索引，默认为0 14 mPendingINotify(false) { //表示需要处理的通知，默认为0 15 acquire_wake_lock(PARTIAL_WAKE_LOCK, WAKE_LOCK_ID); 16 17 mNumCpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN); 18 19 mEpollFd = epoll_create(EPOLL_SIZE_HINT); //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 20 //创建mINotifyFd，用于监控/dev/input目录下删除和创建设备节点的事件 21 mINotifyFd = inotify_init(); 22 int result = inotify_add_watch(mINotifyFd, DEVICE_PATH, IN_DELETE | IN_CREATE); 23 24 struct epoll_event eventItem; 25 memset(&eventItem, 0, sizeof(eventItem)); 26 eventItem.events = EPOLLIN; 27 eventItem.data.u32 = EPOLL_ID_INOTIFY; 28 result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mINotifyFd, &eventItem); //将mINotifyFd注册到mEpollFd里面，通过epoll来监听mINotifyFd的变化 29 // 创建唤醒管道，并设置为非阻塞，如果向mWakeWritePipeFd写，那么mWakeReadPipeFd就会有变化 30 int wakeFds[2]; 31 result = pipe(wakeFds); 32 mWakeReadPipeFd = wakeFds[0]; 33 mWakeWritePipeFd = wakeFds[1]; 34 result = fcntl(mWakeReadPipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK); 35 result = fcntl(mWakeWritePipeFd, F_SETFL, O_NONBLOCK); 36 //将mWakeReadPipeFd注册到mEpollFd里面，通过epoll来监听mWakeReadPipeFd的变化 37 eventItem.data.u32 = EPOLL_ID_WAKE; 38 result = epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, mWakeReadPipeFd, &eventItem); 39 } 40
至此EventHub对象以及构造完成了，mEpollFd监听mINotifyFd和mWakeReadPipeFd的变化。
2.6、读取事件
在上面2.4节最后我们看到InputReaderThread线程里面会循环调用InputReader::loopOnce 接着调用
1 count = mEventHub->getEvents(timeoutMillis, mEventBuffer, EVENT_BUFFER_SIZE);
这里的mEventHub就是上节实例化的eventhub，我们来看getEvents
EventHub.cpp (frameworks\base\services\input) 里面EventHub::getEvents
1 for (;;) { 2 nsecs_t now = systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC); 3 // Reopen input devices if needed. 4 // 检查mNeedToReopenDevices是否为ture，如果为true，在closeAllDevicesLocked里面关闭所有打开的硬件设备描述符，并把需要删除的设备放在
mClosingDevices链表里面，如果这个设备是在mOpeningDevices里面，就忽略跳过，并删除eventhub层的device对象。然后设置mNeedToScanDevices为true，
因为mNeedToReopenDevices默认为false，所以不会执行这段代码 5 if (mNeedToReopenDevices) { 6 mNeedToReopenDevices = false; 7 LOGI("Reopening all input devices due to a configuration change."); 8 closeAllDevicesLocked(); 9 mNeedToScanDevices = true; 10 break; // return to the caller before we actually rescan 11 } 12 13 // Report any devices that had last been added/removed. 14 // 检查mClosingDevices链表是否存在，如果存在，循环把需要删除的设备信息放在event里面，同时设置event type为DEVICE_REMOVED，
并删除eventhub层的device对象。设置mNeedToSendFinishedDeviceScan为true。每循环一次，capacity减1，capacity等于0，就退出for循环，
表明这次getEvents已经取得256个event事件了，返回给inputreader处理。因为一开始mClosingDevices不存在，所以不会执行这段代码，
只有上面的closeAllDevicesLocked执行了，才会执行这段代码。 15 while (mClosingDevices) { 16 Device* device = mClosingDevices; 17 LOGV("Reporting device closed: id=%d, name=%s\n", 18 device->id, device->path.string()); 19 mClosingDevices = device->next; 20 event->when = now; 21 event->deviceId = device->id == mBuiltInKeyboardId ? 0 : device->id; 22 event->type = DEVICE_REMOVED; 23 event += 1; 24 delete device; 25 mNeedToSendFinishedDeviceScan = true; 26 if (--capacity == 0) { 27 break; 28 } 29 } 30 31 // 检查mNeedToScanDevices是否为true，如果为true，就执行设备扫描。在scanDevicesLocked里面，会打开/dev/input目录，并把循环调用
openDeviceLocked，在openDeviceLocked里面int fd = open(devicePath, O_RDWR)打开一个input 设备 32 if (mNeedToScanDevices) { 33 mNeedToScanDevices = false; 34 scanDevicesLocked(); 35 mNeedToSendFinishedDeviceScan = true; 36 } 37 38 // Check to see if the device is on our excluded list 39 // 判断这个设备是否已经存在，如果存在，就关闭退出。 40 for (size_t i = 0; i < mExcludedDevices.size(); i++) { 41 const String8& item = mExcludedDevices.itemAt(i); 42 if (identifier.name == item) { 43 LOGI("ignoring event id %s driver %s\n", devicePath, item.string()); 44 close(fd); 45 return -1; 46 } 47 }
下面得到设备一系列信息。
1 // 创建一个eventhub层的device对象 2 Device* device = new Device(fd, deviceId, String8(devicePath), identifier); 3 4 // Load the configuration file for the device. 5 // 得到设备的idc配置文件，这就是为什么android4.0需要idc文件 6 loadConfigurationLocked(device); 7 8 // Figure out the kinds of events the device reports. 9 ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_KEY, sizeof(device->keyBitmask)), device->keyBitmask); 10 ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_ABS, sizeof(device->absBitmask)), device->absBitmask); 11 ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_REL, sizeof(device->relBitmask)), device->relBitmask); 12 ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_SW, sizeof(device->swBitmask)), device->swBitmask); 13 ioctl(fd, EVIOCGBIT(EV_LED, sizeof(device->ledBitmask)), device->ledBitmask); 14 ioctl(fd, EVIOCGPROP(sizeof(device->propBitmask)), device->propBitmask);
得到设备各种配置，接下设置device的class，就设备的类型
1 // See if this is a touch pad. 2 // Is this a new modern multi-touch driver? 3 if (test_bit(ABS_MT_POSITION_X, device->absBitmask) 4 && test_bit(ABS_MT_POSITION_Y, device->absBitmask)) { 5 // Some joysticks such as the PS3 controller report axes that conflict 6 // with the ABS_MT range. Try to confirm that the device really is 7 // a touch screen. 8 if (test_bit(BTN_TOUCH, device->keyBitmask) || !haveGamepadButtons) { 9 device->classes |= INPUT_DEVICE_CLASS_TOUCH | INPUT_DEVICE_CLASS_TOUCH_MT; 10 } 11 // Is this an old style single-touch driver? 12 } else if (test_bit(BTN_TOUCH, device->keyBitmask) 13 && test_bit(ABS_X, device->absBitmask) 14 && test_bit(ABS_Y, device->absBitmask)) { 15 device->classes |= INPUT_DEVICE_CLASS_TOUCH; 16 }
上面就是根据驱动程序里面的设置来判断input device是多点触摸还是单点触摸，现在是不是看到和触摸屏有点关系了。
1 // Determine whether the device is external or internal. 2 if (isExternalDeviceLocked(device)) { 3 device->classes |= INPUT_DEVICE_CLASS_EXTERNAL; 4 }
判断是不是外部设备，根据两个条件判断，一是在idc文件里面如果有“device.internal”存在，就是内部设备，否则是外部设备。如果没有这个域存在，根据硬件设备的总线判断，如果是usb和bluetooth bus，就是外部设备。这个留着后面有作用。
1 if (epoll_ctl(mEpollFd, EPOLL_CTL_ADD, fd, &eventItem)) 2 // 将设备加入到mEpollFd监控里面 3 4 device->next = mOpeningDevices; 5 mOpeningDevices = device; 6 // 将设备加入需要打开设备链表里面
至此，/dev/input/下面所有的设备对于linux层都已经打开，并且都添加到了mEpollFd监控里面，但是android层面的device还没有添加和初始化，只是放在需要打开设备链表里面。接着设置mNeedToSendFinishedDeviceScan为true。因为mNeedToScanDevices初始化为true，因此第一次进入getEvents就会执行这部分代码。
1 while (mOpeningDevices != NULL) { 2 Device* device = mOpeningDevices; 3 LOGV("Reporting device opened: id=%d, name=%s\n", 4 device->id, device->path.string()); 5 mOpeningDevices = device->next; 6 event->when = now; 7 event->deviceId = device->id == mBuiltInKeyboardId ? 0 : device->id; 8 event->type = DEVICE_ADDED; 9 event += 1; 10 mNeedToSendFinishedDeviceScan = true; 11 if (--capacity == 0) { 12 break; 13 } 14 }
检查mOpeningDevices链表是否存在，如果存在，循环把需要添加的设备信息放在event里面，同时设置event type为DEVICE_ADDED。设置mNeedToSendFinishedDeviceScan为true。每循环一次，capacity减1，capacity等于0，就退出for循环，表明这次getEvents已经取得256个event事件了，返回给inputreader处理。因为一开始会执行mNeedToScanDevices 代码，只要/dev/input下面有设备节点存在，mOpeningDevices也会存在，所以开始就会执行这段代码。
1 if (mNeedToSendFinishedDeviceScan) { 2 mNeedToSendFinishedDeviceScan = false; 3 event->when = now; 4 event->type = FINISHED_DEVICE_SCAN; 5 event += 1; 6 if (--capacity == 0) { 7 break; 8 } 9 }
如果mNeedToSendFinishedDeviceScan为true，就把FINISHED_DEVICE_SCAN信息放在event里面，同时capacity减1，capacity等于0，就退出for循环，表明这次getEvents已经取得256个event事件了，返回给inputreader处理。
