Android窗口系统机制之KEYGUARD机制

 Android的KEYGUARD相关类提供了屏幕锁屏等相关功能，虽然功能简单，但是相关的逻辑还是挺复杂的，要处理屏幕处于不同状态的情况，要监控各种事件（时间，电池，Sim状态，电话状态），因此GOOGLE还是对屏幕功能进行了细致的设计，架构上采用了中介模式、MVC模式等设计模式。系统类图如下：

       


      PhoneWindowManager、PowerManager、KeyguardViewMediator、KeyguardUpdateMonitor、KeyguardViewManager、KeyguardViewHost、LockPatternKeyguardView、KeyguardScreen相关类之间构成中介模式，KeyguardViewMediator对象处于模式的核心，起到中介者的角色，其它对象都通过KeyguardViewMediator对象相互交互。

      KeyguardViewMediator对象是PhoneWindowManager成员，因此PhoneWindowManage可以直接访问KeyguardViewMediator对象。KeyguardViewMediator也通过PowerManager服务创建了三个不计数WakeLock锁实现与PowerManager服务的通讯，达到锁屏操作时电源状态管理的目的（mWakeLock锁用于保证在 keyguard显示时能够显示一段时间后屏幕才能睡眠；mShowKeyguardWakeLock用于在
keyguard显示要打开时能够保持设备唤醒；mWakeAndHandOff由PhoneWindowManager截获事件进行触发，用于在用户按键或鼠标移动时唤醒设备便于对keyguard进行操作）。KeyguardUpdateMonitor、KeyguardViewManager对象作为KeyguardViewMediator对象的成员又都是由KeyguardViewMediator实例化的，KeyguardViewMediator可以直接操作KeyguardUpdateMonitor、KeyguardViewManager对象。

      而KeyguardViewHost、LockPatternKeyguardView作为视图对象通过调用KeyguardViewManager对象的show函数创建并作为视图添加到窗口上, KeyguardViewHost作为窗口得主视图, LockPatternKeyguardView是KeyguardViewHost的子视图。KeyguardScreen类是各类锁屏、解锁屏幕的接口，各类锁屏、解锁屏幕都是KeyguardScreen类的视图实现类，在调用LockPatternKeyguardView的updateScreen函数时根据不同的模式作为LockPatternKeyguardView的子视图添加到LockPatternKeyguardView视图上显示。

      KeyguardUpdateMonitor、KeyguardViewHost、LockPatternKeyguardView、KeyguardScreen接口的对象都通过回调与KeyguardViewMediator反向调用。

      KeyguardUpdateMonitor 类实现时间，电池，Sim状态，电话状态的监视，KeyguardViewMediator类是KeyguardUpdateMonitor类内部回调接口InfoCallback、SimStateCallbac的实现类，因此KeyguardViewMediator对象可以作为KeyguardUpdateMonitor对象的回调对象，通过KeyguardUpdateMonitor的registerInfoCallback和registerSimStateCallback函数把KeyguardViewMediator对象添加到KeyguardUpdateMonitor对象的回调对象列表中，当KeyguardViewMediator对象检测到时间，电池，Sim状态，电话状态变化时通过回调调用KeyguardViewMediator对象的相关接口。

      KeyguardViewMediator类也是KeyguardViewCallback接口的实现，因此在KeyguardViewManager实例化时KeyguardViewMediator对象也作为KeyguardViewCallback类型的参数传进KeyguardViewManager作为KeyguardViewManager的内部成员mCallback。然后mCallback又作为参数在KeyguardViewHost对象实例化时传进去作为KeyguardViewHost对象的成员，并通过LockPatternKeyguardView的函数setCallback设置LockPatternKeyguardView对象的回调对象，因此KeyguardViewHost、LockPatternKeyguardView都可以通过KeyguardViewCallback类型的回调对象与KeyguardViewMediator对象通讯。

      LockPatternKeyguardView对象创建了六个实现了KeyguardScreen接口的各个锁屏、解锁屏幕对象，LockScreen用于显示屏幕加锁状态，另外根据不同的unlockMode模式创建了不同的解锁屏幕：PatternUnlockScreen实现图案解锁模式，SimPukUnlockScreen屏幕实现SIM PUK码解锁模式，SimUnlockScreen实现 Sim PIN码解锁模式，AccountUnlockScreen实现
GOOGLE帐户解锁，PasswordUnlockScreen实现口令解锁模式。

      每个锁屏、解锁屏幕对象在创建时都传进去一个实现了KeyguardScreenCallback接口的回调对象mKeyguardScreenCallback（LockPatternKeyguardView的一个成员），KeyguardScreenCallback接口派生自KeyguardViewCallback接口。在mKeyguardScreenCallback回调对象中实现了KeyguardViewCallback类型的回调对象mCallback的包装（装饰模式的采用），因此各个锁屏、解锁屏幕对象可以通过KeyguardScreenCallback接口与KeyguardViewMediator对象通讯。

      另外KeyguardUpdateMonitor、KeyguardViewManager、LockPatternKeyguardView、KeyguardScreen类还构成了MVC模式。KeyguardUpdateMonitor实现了MVC模式中的模式角色，用来提供模式状态数据。KeyguardViewManager担当MVC模式中的控制器角色，通过KeyguardViewManager生成视图，生成和控制视图的表现。LockPatternKeyguardView、KeyguardScreen接口类对象担当视图角色，模式可以直接向视图传送状态（通过把LockPatternKeyguardView和锁屏、解锁屏幕的内部对象作为回调对象登记到KeyguardUpdateMonitor对象的回调对象列表中），视图也可以直接读取KeyguardUpdateMonitor模式的状态数据，因此LockPatternKeyguardView、KeyguardScree类对象视图中都有一个KeyguardUpdateMonitor对象的引用。

      LockPatternKeyguardView对象由LockPatternKeyguardViewProperties对象采用了工厂方法进行实例化。

      各个对象的实例化代码片断：

         PhoneWindowManager对象WindowManagerService.java中实例化，并在WindowManagerService的PolicyThread线程运行时初始化。

 

[java] view
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final WindowManagerPolicy mPolicy = PolicyManager.makeNewWindowManager();  

  

     public PolicyThread(WindowManagerPolicy policy,  

  

             WindowManagerService service, Context context,  

  

             PowerManagerService pm) {  

  

         super("WindowManagerPolicy");  

  

         mPolicy = policy;  

  

         mService = service;  

  

         mContext = context;  

  

         mPM = pm;  

  

     }  

  

     public void run() {  

  

         Looper.prepare();  

  

         mPolicy.init(mContext, mService, mService, mPM);  

  

  

  

         synchronized (this) {  

  

   

  

         }  

  

         Looper.loop();  

  

     }  

  

 }  

        final WindowManagerPolicy mPolicy = PolicyManager.makeNewWindowManager(); public PolicyThread(WindowManagerPolicy policy, WindowManagerService service, Context context, PowerManagerService pm) { super("WindowManagerPolicy");
mPolicy = policy; mService = service; mContext = context; mPM = pm; } public void run() { Looper.prepare(); mPolicy.init(mContext, mService, mService, mPM); synchronized (this) { } Looper.loop(); } }

         在PhoneWindowManager对象init函数调用时实例化KeyguardMediator对象

  

[java] view
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public void init(Context context, IWindowManager windowManager,  

  

            WindowManagerFuncs windowManagerFuncs,  

  

            LocalPowerManager powerManager) {      

  

 …  

  

   mKeyguardMediator = new KeyguardViewMediator(context, this, powerManager);  

  

}  

       KeyguardViewMediator构造函数中实例化PowerManager的三个锁及KeyguardUpdateMonitor、LockPatternKeyguardViewProperties、KeyguardViewManager对象。

    

[java] view
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public KeyguardViewMediator(Context context, PhoneWindowManager callback,  

  

           LocalPowerManager powerManager) {  

  

       mPM = (PowerManager) context.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);  

  

       mWakeLock = mPM.newWakeLock(PowerManager.FULL_WAKE_LOCK | PowerManager.ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP, "keyguard");  

  

       mWakeLock.setReferenceCounted(false);  

  

       mShowKeyguardWakeLock=mPM.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK, "show keyguard");  

  

       mShowKeyguardWakeLock.setReferenceCounted(false);  

  

  

  

       mWakeAndHandOff = mPM.newWakeLock(  

  

               PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK,  

  

               "keyguardWakeAndHandOff");  

  

       mWakeAndHandOff.setReferenceCounted(false);  

  

  

  

       mUpdateMonitor = new KeyguardUpdateMonitor(context);  

  

       mUpdateMonitor.registerInfoCallback(this);  

  

       mUpdateMonitor.registerSimStateCallback(this);、  

  

  

  

       mKeyguardViewProperties=new LockPatternKeyguardViewProperties(mLockPatternUtils, mUpdateMonitor);  

  

  

  

       mKeyguardViewManager = new KeyguardViewManager(  

  

               context, WindowManagerImpl.getDefault(), this,  

  

               mKeyguardViewProperties, mUpdateMonitor);  

  

  

  

   }  

      在KeyguardViewManager的show中实例化KeyguardViewHost、LockPatternKeyguardView对象。

     

[java] view
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public synchronized void show() {  

  

          if (mKeyguardHost == null) {  

  

               mKeyguardHost = new KeyguardViewHost(mContext, mCallback);  

  

               WindowManager.LayoutParams lp = new WindowManager.LayoutParams(  

  

                   stretch, stretch, WindowManager.LayoutParams.TYPE_KEYGUARD,  

  

                   flags, PixelFormat.TRANSLUCENT);  

  

   

  

               mViewManager.addView(mKeyguardHost, lp);  

  

       }  

  

  

  

       if (mKeyguardView == null) {  

  

           mKeyguardView = mKeyguardViewProperties.createKeyguardView(mContext, mUpdateMonitor, this);  

  

           mKeyguardView.setCallback(mCallback);  

  

  

  

           final ViewGroup.LayoutParams lp = new FrameLayout.LayoutParams(  

  

                   ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT,  

  

                   ViewGroup.LayoutParams.MATCH_PARENT);  

  

  

  

           mKeyguardHost.addView(mKeyguardView, lp);  

  

   }  

   在LockPatternKeyguardView的createLockScreen和createUnlockScreenFor函数中创建加锁和解锁屏幕。

       

[java] view
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View createLockScreen() {  

  

        View lockView = new LockScreen(  

  

                mContext,  

  

                mConfiguration,  

  

                mLockPatternUtils,  

  

                mUpdateMonitor,  

  

                mKeyguardScreenCallback);  

  

        return lockView;  

  

    }  

  

   

  

    View createUnlockScreenFor(UnlockMode unlockMode) {  

  

        if (unlockMode == UnlockMode.Pattern) {  

  

            PatternUnlockScreen view = new PatternUnlockScreen(  

  

                    mContext,  

  

                    mConfiguration,  

  

                    mLockPatternUtils,  

  

                    mUpdateMonitor,  

  

                    mKeyguardScreenCallback,  

  

                    mUpdateMonitor.getFailedAttempts());  

  

        } else if (unlockMode == UnlockMode.SimPuk) {  

  

            unlockView = new SimPukUnlockScreen(  

  

                    mContext,  

  

                    mConfiguration,  

  

                    mUpdateMonitor,  

  

                    mKeyguardScreenCallback,  

  

                    mLockPatternUtils);  

  

        } else if (unlockMode == UnlockMode.SimPin) {  

  

            unlockView = new SimUnlockScreen(  

  

                    mContext,  

  

                    mConfiguration,  

  

                    mUpdateMonitor,  

  

                    mKeyguardScreenCallback,  

  

                    mLockPatternUtils);  

  

        } else if (unlockMode == UnlockMode.Account) {  

  

     

  

                unlockView = new AccountUnlockScreen(  

  

                        mContext,  

  

                        mConfiguration,  

  

                        mUpdateMonitor,  

  

                        mKeyguardScreenCallback,  

  

                        mLockPatternUtils);  

  

             

  

        } else if (unlockMode == UnlockMode.Password) {  

  

            unlockView = new PasswordUnlockScreen(  

  

                    mContext,  

  

                    mConfiguration,  

  

                    mLockPatternUtils,  

  

                    mUpdateMonitor,  

  

                    mKeyguardScreenCallback);  

  

        }  

  

        return unlockView;  

  

    }