Android 按键消息处理Android 按键消息处理

在android系统中，键盘按键事件是由SystemServer服务来管理的；然后在以消息的形式分发给应用程序处理。产生键盘按键事件则是有Linux kernel的相关驱动来实现。

键盘消息有别于其他类型的消息；需要从Linux kernel drivers产生由上层app来处理。同时按键有着不同的映射值，因此从模块独立性角度各个独立的模块应该拥有不同的键盘映射。这样以来，kernel产生的按键事件必然回经过不同的映射才到app。

---

1、kernel中同按键相关代码

Android 使用标准的 linux 输入事件设备(/dev/input/)和驱动按键定义在 linux 内核include/linux/input.h 中,按键的定义形式如下（仅以BACK HOME MENU为例）:

有了按键的定义，就需要产生相应的按键事件了。在kernel/arch/arm/mach-msm/xxx/xxx/xxx.c会对BACK HOME和MENU进行注册。这里使用在屏幕上的坐标来对按键进行区分。这部分代码会在系统启动的时候，将相应的数据存储，以供framework查询。

(这里以xxx代替，是因为针对不同的硬件，需要的Linux kernel不同)

当然从核心板原理图到kernel是属于驱动范畴，不讨论。

2、framework针对键盘事件的处理

上层对输入事件的侦听和分发是在InputManagerService 中实现

首先来看看InputManagerService的创建，

Step 1

在SystemServer.java

点击(此处)折叠或打开

1. class ServerThread extends Thread {
2. //省略。。
3. public void run() {
4. // Create a handler thread just for the window manager to enjoy.
5. HandlerThread wmHandlerThread = new HandlerThread("WindowManager");
6. wmHandlerThread.start();
7. Handler wmHandler = new Handler(wmHandlerThread.getLooper());
8. //此处省略5k字。。
9. Slog.i(TAG, "Input Manager");
10. inputManager = new InputManagerService(context, wmHandler);
11. }
12. }

可以看到，在系统启动的时候，会首先创建一个系统级别的Handler线程wmHandlerThread用于处理键盘消息(仅说明键盘消息)。然后在创建输入管理服务inputManager，InputManagerService 的第二个参数就是用于处理按键消息的Handler。

Step 2

在往下走到 InputManagerService.java的构造函数。

点击(此处)折叠或打开

1. public InputManagerService(Context context, Handler handler) {
2. this.mContext = context;
3. this.mHandler = new InputManagerHandler(handler.getLooper());
4. mUseDevInputEventForAudioJack =
5. context.getResources().getBoolean(R.bool.config_useDevInputEventForAudioJack);
6. Slog.i(TAG, "Initializing input manager, mUseDevInputEventForAudioJack="
7. + mUseDevInputEventForAudioJack);
8. mPtr = nativeInit(this, mContext, mHandler.getLooper().getQueue());
9. }

这里做了重要的两件事情，第一：将SystemServer级别的Handler赋值给 InputManagerService自己的消息处理Handler；第二：调用nativeInit继续进行初始化。

Step 3

com_android_server_ InputManagerService.cpp

点击(此处)折叠或打开

1. static jint nativeInit(JNIEnv* env, jclass clazz,
2. jobject serviceObj, jobject contextObj, jobject messageQueueObj) {
3. sp<MessageQueue> messageQueue = android_os_MessageQueue_getMessageQueue(env, messageQueueObj);
4. NativeInputManager* im = new NativeInputManager(contextObj, serviceObj,
5. messageQueue->getLooper());
6. im->incStrong(serviceObj);
7. return reinterpret_cast<jint>(im);
8. }

这里nativeInit直接调用了 NativeInputManager的构造函数

Step 4

点击(此处)折叠或打开

1. NativeInputManager::NativeInputManager(jobject contextObj,
2. jobject serviceObj, const sp<Looper>& looper) :
3. mLooper(looper) {
4. JNIEnv* env = jniEnv();
5. mContextObj = env->NewGlobalRef(contextObj);
6. mServiceObj = env->NewGlobalRef(serviceObj);
7. {
8. AutoMutex _l(mLock);
9. mLocked.systemUiVisibility = ASYSTEM_UI_VISIBILITY_STATUS_BAR_VISIBLE;
10. mLocked.pointerSpeed = 0;
11. mLocked.pointerGesturesEnabled = true;
12. mLocked.showTouches = false;
13. }
14. sp<EventHub> eventHub = new EventHub();
15. mInputManager = new InputManager(eventHub, this, this);
16. }

这里需要特别注意最后两行代码。第一：创建了 EventHub；第二：创建 InputManager并将 EventHub作为参数传入InputManager。

Step 5

接下来继续看看InputManager的构造函数。

点击(此处)折叠或打开

1. InputManager::InputManager(
2. const sp<EventHubInterface>& eventHub,
3. const sp<InputReaderPolicyInterface>& readerPolicy,
4. const sp<InputDispatcherPolicyInterface>& dispatcherPolicy) {
5. mDispatcher = new InputDispatcher(dispatcherPolicy);
6. mReader = new InputReader(eventHub, readerPolicy, mDispatcher);
7. initialize();
8. }
9. void InputManager::initialize() {
10. mReaderThread = new InputReaderThread(mReader);
11. mDispatcherThread = new InputDispatcherThread(mDispatcher);
12. }

创建了InputDispatcher 和InputReader ,并调用了initialize函数创建了InputReaderThread和InputDispatcherThread。InputDispatcher类是负责把键盘消息分发给当前激活的Activity窗口的，而InputReader类则是通过 EventHub类来实现读取键盘事件的，InputReader实列mReader就是通过这里的 InputReaderThread线程实列mReaderThread来读取键盘事件的，而InputDispatcher实例mDispatcher 则是通过这里的InputDispatcherThread线程实例mDisptacherThread来分发键盘消息的。

到这里，相关的组件都已经被创建了；

Step 6

接下来看看他们是如何运行起来的。

在systemServer.java中创建inputManager之后。将InputManagerServer进行注册，并运行start()

点击(此处)折叠或打开

1. ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager);
2. inputManager.start();
3. //InputManager的start函数：
4. public void start() {
5. Slog.i(TAG, "Starting input manager");
6. nativeStart(mPtr);
7. //省略。。
8. }

调用nativeStart继续往下走。顺带说一下，这里的参数mPtr是指向native inputmanager service对象的，在InputManagerService构造函数中由nativeInit赋值。

Step 7

接下来又到了com_android_server_ InputManagerService.cpp中。

点击(此处)折叠或打开

1. static void nativeStart(JNIEnv* env, jclass clazz, jint ptr) {
2. NativeInputManager* im = reinterpret_cast<NativeInputManager*>(ptr);
3. status_t result = im->getInputManager()->start();
4. if (result) {
5. jniThrowRuntimeException(env, "Input manager could not be started.");
6. }
7. }

这里的im就是inputManager并且用到了上面传下来的mPtr来重新构建。

Step 8

继续往下则会调用到InputManager.cpp 的start函数

点击(此处)折叠或打开

1. status_t InputManager::start() {
2. status_t result = mDispatcherThread->run("InputDispatcher", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
3. if (result) {
4. ALOGE("Could not start InputDispatcher thread due to error %d.", result);
5. return result;
6. }
7. result = mReaderThread->run("InputReader", PRIORITY_URGENT_DISPLAY);
8. if (result) {
9. ALOGE("Could not start InputReader thread due to error %d.", result);
10. mDispatcherThread->requestExit();
11. return result;
12. }
13. return OK;
14. }

这个函数主要就是分别启动一个InputDispatcherThread线程和一个InputReaderThread线程来读取和分发键 盘消息的了。这里的InputDispatcherThread线程对象mDispatcherThread和InputReaderThread线程对 象是在前面的Step 9中创建的，调用了它们的run函数后，就会进入到它们的threadLoop函数中去，只要threadLoop函数返回true，函数 threadLoop就会一直被循环调用，于是这两个线程就起到了不断地读取和分发键盘消息的作用。

Step 9

在下来继续看loopOnce()这个函数。

点击(此处)折叠或打开

1. void InputReader::loopOnce() {
2. //......
3. size_t count = mEventHub->getEvents(timeoutMillis, mEventBuffer, EVENT_BUFFER_SIZE);
4. //......
5. if (count) {
6. processEventsLocked(mEventBuffer, count);
7. }
8. //......
9. // Flush queued events out to the listener.
10. // This must happen outside of the lock because the listener could potentially call
11. // back into the InputReader's methods, such as getScanCodeState, or become blocked
12. // on another thread similarly waiting to acquire the InputReader lock thereby
13. // resulting in a deadlock. This situation is actually quite plausible because the
14. // listener is actually the input dispatcher, which calls into the window manager,
15. // which occasionally calls into the input reader.
16. mQueuedListener->flush();
17. }

这里面需要注意像神一样的函数 mEventHub->getEvents()。其实现原理，还有点不是很清楚；但是其功能就是负责键盘消息的读取工作，如果当前有键盘事件发生或者有键盘事件等待处理，通过mEventHub的 getEvent函数就可以得到这个事件，然后交给processEventsLocked 函数进行处理。同样需要特别注意最后一行；后面回解释。我们还会回来的～～～

点击(此处)折叠或打开

1. /*
2. * Wait for events to become available and returns them.
3. * After returning, the EventHub holds onto a wake lock until the next call to getEvent.
4. * This ensures that the device will not go to sleep while the event is being processed.
5. * If the device needs to remain awake longer than that, then the caller is responsible
6. * for taking care of it (say, by poking the power manager user activity timer).
7. *
8. * The timeout is advisory only. If the device is asleep, it will not wake just to
9. * service the timeout.
10. *
11. * Returns the number of events obtained, or 0 if the timeout expired.
12. */
13. virtual size_t getEvents(int timeoutMillis, RawEvent* buffer, size_t bufferSize)

函数原型！

在成功获取input Event之后，就会用到 processEventsLocked函数来处理Event

然后在调用到 processEventsForDeviceLocked(deviceId, rawEvent, batchSize);

最后在void InputDevice::process(const RawEvent* rawEvents, size_t count)

我就在想：问什么不直接到process函数呢？其实我觉得这里体现了设计模式中的单一职责原则；这种设计可以有效的控制函数粒度(有个类粒度，这里自创函数粒度)的大小，函数承担的职责越多其复用的可能性就越小，并且当期中某一个职责发生变化，可能会影响其他职责的运作！

Step 10

接下来继续看 InputDevice::process函数。

点击(此处)折叠或打开

1. void InputDevice::process(const RawEvent* rawEvents, size_t count) {
2. //。。。。
3. InputMapper* mapper = mMappers[i];
4. mapper->process(rawEvent);
5. }

走到这里才算是真真正正的知道了有按键发生了，调用 KeyboardInputMapper::process(const RawEvent*)处理input event； KeyboardInputMapper 继承自 InputMapper。那为什么调用的是KeyboardInputMapper而不是SwitchInputMapper等等。。

请留意

点击(此处)折叠或打开

1. InputDevice* InputReader::createDeviceLocked(int32_t deviceId,
2. const InputDeviceIdentifier& identifier, uint32_t classes)

函数中的片段：

点击(此处)折叠或打开

1. if (keyboardSource != 0) {
2. device->addMapper(new KeyboardInputMapper(device, keyboardSource, keyboardType));
3. }

这里Event Type有必要提一下，以下是一些常用的Event。在kernel/Documentation/input/event-codes.txt中有详细的描述。

* EV_SYN:

- Used as markers to separate events. Events may be separated in time or in space, such as with the multitouch protocol.

* EV_KEY:

- Used to describe state changes of keyboards, buttons, or other key-like devices.

* EV_REL:

- Used to describe relative axis value changes, e.g. moving the mouse 5 units to the left.

* EV_ABS:

- Used to describe absolute axis value changes, e.g. describing the coordinates of a touch on a touchscreen.

* EV_MSC:

- Used to describe miscellaneous input data that do not fit into other types.

* EV_SW:

-           Used to describe binary state input switches.

Step 11

点击(此处)折叠或打开

1. void KeyboardInputMapper::process(const RawEvent* rawEvent) {
2. switch (rawEvent->type) {
3. case EV_KEY: {
4. int32_t scanCode = rawEvent->code;
5. int32_t usageCode = mCurrentHidUsage;
6. mCurrentHidUsage = 0;
7. if (isKeyboardOrGamepadKey(scanCode)) {
8. int32_t keyCode;
9. uint32_t flags;
10. if (getEventHub()->mapKey(getDeviceId(), scanCode, usageCode, &keyCode, &flags)) {
11. keyCode = AKEYCODE_UNKNOWN;
12. flags = 0;
13. }
14. processKey(rawEvent->when, rawEvent->value != 0, keyCode, scanCode, flags);
15. }
16. break;
17. }
18. }
19. }

在这里，先判断isKeyboardOrGamepadKey(scanCode)，然后在用getEventHub()->mapKey()检测 提供的key是否正确，在然后就开始处理了processKey

Step 12

点击(此处)折叠或打开

1. void KeyboardInputMapper::processKey(nsecs_t when, bool down, int32_t keyCode,
2. int32_t scanCode, uint32_t policyFlags) {
3. //忽略到所有的。。只看最后两行。。
4. NotifyKeyArgs args(when, getDeviceId(), mSource, policyFlags,
5. down ? AKEY_EVENT_ACTION_DOWN : AKEY_EVENT_ACTION_UP,
6. AKEY_EVENT_FLAG_FROM_SYSTEM, keyCode, scanCode, newMetaState, downTime);
7. getListener()->notifyKey(&args);
8. }

不用多解释了，直接notifyKey了。。但需要注意，这里的notifyKey 仅仅是 NotifyKeyArgs  push到消息队列中去；并没有通知上层！那到底在那儿通知的呢？

 

还记不记得在void InputReader::loopOnce()这个函数的最后一行代码，其实质是在这个函数中通知上层有按键事件发生。

这个flush()很明显，notify了之后，就delete，不存在了。问什么不是在getListener()->notifyKey(&args);的时候就真正的notify？我觉得可以做如下角度予以考虑：

第一：线程是最小的执行单位；因此每当inputThread.start()的时候，如果不flush，回造成数据混乱。

第二：flush操作是必须的，同时在loopOnce的最后操作也是最恰当的。其实这里的Listener也就是充当了一个事件分发者的角色。

这说明，到这里已经完全识别了按键了，并按照自己的键盘映射映射了一个值保存在args中，notifyKey给上层应用了。。

Step 13

其实针对BACK  HOME MENU这三个按键来说，其实质就是TouchScreen；因此在inputReader.cpp中获取Touch映射是在函数bool TouchInputMapper::consumeRawTouches(nsecs_t when, uint32_t policyFlags)  中。这里同上面的Step 12相同。

首先检测不是多点Touch。然后使用const TouchInputMapper::VirtualKey* TouchInputMapper::findVirtualKeyHit( int32_t x, int32_t y)依据坐标值查找出Touch的映射值。
到最后了啊。。。
呵呵，看看是怎么实现的。。