android 输入系统

一、输入系统的核心角色与分层架构

Android 输入系统的本质是桥梁：一端连接硬件驱动产生的原始事件，另一端将事件精准派发给应用窗口。整个过程涉及三层架构和多个关键组件，可类比为 “快递分拣系统”：

1. 硬件与内核层（源头）

• 角色：当用户触摸屏幕或按下按键时，硬件驱动将事件写入设备节点（如/dev/input），生成原始的内核事件（类似 “快递包裹的原始数据”）。
• 技术实现：通过EventHub（事件枢纽）监听设备路径，使用epoll和inotify机制高效检测事件变化和设备插拔。

  系统内容：

  驱动上报

  struct RawEvent{

  nsecs_t when;

  nsecs_t readtime;

  int32_t deviceId; 输入设备唯一标识符

  int32_t type;  事件类型 如EV_KEY， EV_ABS

  int32_t code;  事件码

  int32_t value; 事件值

  }

  frameworks/native/services/inputflinger/reader/include/EventHub.h

  
  （图片来源网络，侵删）

  2. Native 层（事件处理与分发）

  • InputReader（事件快递员） ：

    
    （图片来源网络，侵删）
    • • 从EventHub读取原始事件（如触摸坐标、按键码），按规则封装为标准事件（如MotionEvent、KeyEvent）。
      • 类比：将 “原始包裹数据” 解析为 “标准化快递单”。

      • InputDispatcher（事件分拣员） ：

        • • 接收InputReader处理后的事件，结合窗口信息（如焦点窗口），将事件派发给对应的应用窗口。
          • 类比：根据 “快递单地址” 将包裹分拣到正确的配送路线。

          • InputManager（调度中心） ：

            • • 管理InputReader和InputDispatcher，创建并启动它们的工作线程。
                1. 按键事件类型

                RawEvent的 type ==EV_KEY:

                rawEvent 的code 对应android的scanCode,

                scanCode  通过  Generic.kl 映射到android 的keycode。

                frameworks/base/data/keyboards/Generic.kl

                1. 触摸事件类型

                RawEvent的type ==EV_ABS (绝对坐标事件)

                在 Linux 输入子系统（Input Subsystem）中，多点触控（Multi-Touch）事件通过一系列以 ABS_MT_ 开头的绝对坐标类事件代码（ABS 代表 Absolute Position）来描述每个触摸点（Slot）的属性。以下是你列出的各个 ABS_MT_ 事件的详细说明：

                1. ABS_MT_SLOT

                • 作用：标识当前操作的触摸点槽位（Slot）。

                  多点触控设备通过 “槽位” 机制管理多个触摸点（类似数组索引），每个槽位对应一个独立的触摸点。当设备报告某个触摸点的属性时，需先通过 ABS_MT_SLOT 指明操作的是哪个槽位。

                • 值范围：通常从 0 开始递增（如 0、1、2...），具体取决于设备支持的最大触摸点数（如 5 点触控则槽位为 0~4）。

                  2. ABS_MT_TRACKING_ID

                  • 作用：为每个触摸点分配唯一的追踪 ID，用于在触摸点生命周期内（按下、移动、抬起）标识其身份。
                    • 当触摸点按下时，系统分配一个非负整数 ID（如 1、2...）；
                    • 当触摸点抬起时，ID 会被重置为 -1（表示该槽位不再被占用）。
                    • 值范围：
                      • 有效触摸点：>= 0（如 1, 2）；
                      • 无效 / 释放的槽位：-1。
                      • 用途：区分不同触摸点（即使槽位重用），例如：
                        • 槽位 0 先用于触摸点 A（ID=1），抬起后 ID 重置为 -1；
                        • 新触摸点 B 按下时，可能再次使用槽位 0，但分配新 ID=2。

                          通过 ID 可确保触摸点的移动轨迹不会因槽位重用而混淆。

                          3. ABS_MT_TOUCH_MAJOR

                          • 作用：表示触摸点接触面积的主轴长度（椭圆的长轴，单位为像素或设备特定单位）。

                            可粗略理解为触摸点的 “宽度” 或 “接触区域大小”，例如手指按下时的接触面积。

                          • 值范围：通常为正整数，值越大表示接触面积越大。
                          • 示例：手指轻轻触摸时值为 20，用力按下时值为 30

                            4. ABS_MT_WIDTH_MAJOR

                            • 作用：表示触摸点接触面积的次轴长度（椭圆的长轴，单位与 ABS_MT_TOUCH_MAJOR 一致）。

                              在某些设备中，TOUCH_MAJOR 和 WIDTH_MAJOR 可能分别对应椭圆的长轴和短轴，用于描述触摸点的形状。

                            • 值范围：正整数，通常与 ABS_MT_TOUCH_MAJOR 成比例。

                              5. ABS_MT_POSITION_X 和 ABS_MT_POSITION_Y

                              • 作用：
                                • ABS_MT_POSITION_X：触摸点在屏幕坐标系中的 X 轴坐标（水平位置）。
                                • ABS_MT_POSITION_Y：触摸点在屏幕坐标系中的 Y 轴坐标（垂直位置）。
                                • 坐标原点：通常为屏幕左上角（X=0, Y=0），向右 / 向下递增。
                                • 单位：设备特定的逻辑单位（如像素、毫米等），需通过输入子系统校准后映射到屏幕像素。

                                  6. ABS_MT_PRESSURE

                                  • 作用：表示触摸点的压力值，用于检测触摸力度（如手指按下的轻重）。
                                    • 值为 0 时表示无压力（触摸点抬起）；
                                    • 值越大表示压力越大。
                                    • 值范围：通常为 0 到设备支持的最大值（如 255、1024 等）。
                                    • 用途：实现压感功能，例如绘图应用中根据压力调整笔触粗细。

                                      3.EV_SYN（同步事件）​​

                                      • ​​核心作用​​：标记事件数据包的边界，确保用户空间程序能完整处理一组事件

                                        ·  ​​子类型​​：

                                        • ​​SYN_REPORT​​：表示当前数据包结束，触发用户空间处理累积事件（如鼠标移动后必须发送该事件完成坐标更新）

                                          ·  ​​SYN_DROPPED​​：内核缓冲区溢出时通知用户丢弃数据包并重新查询设备状态

                                          ·  ​​SYN_MT_REPORT​​：多点触控协议中分隔不同触点的数据包（Type A协议使用）

                                          ·  ​​底层依赖​​：驱动必须正确发送该事件，否则用户空间无法识别事件边界

                                          4.EV_REL（相对坐标事件）​​

                                          • ​​功能​​：报告相对位移变化，适用于鼠标等设备

                                            5.EV_SW（开关事件）​​

                                            • ​​功能​​：报告二进制状态切换，如设备休眠/唤醒、盖子开合等

                                              6.EV_MSC（杂项事件）​​

                                              • ​​功能​​：处理无法归类到其他类型的事件，如硬件特定状态或补充信息

                                                3. Java 层（系统服务与交互）

                                                • InputManagerService（IMS，总控中心） ：

                                                  • • 作为 Android 系统服务（运行于system_server进程），通过 JNI 与 Native 层交互。
                                                    • 与窗口管理服务（WMS）同步窗口信息，为InputDispatcher提供派发依据（如哪个窗口当前可见）。
                                                    • 类比：“快递总控中心”，协调底层分拣与上层应用的对接。

                                                      二、启动流程详解：从 IMS 初始化到线程启动

                                                      IMS 的启动伴随system_server进程启动，整个过程可分为对象创建和线程启动两个阶段，涉及 Java 层、JNI 层和 Native 层的跨层调用。

                                                      1. 初始化阶段：搭建组件链路

                                                      / /Java层：IMS初始化（InputManagerService.java）inputManager = new InputManagerService(context);

                                                      • 步骤 1：创建 Java 层 IMS 对象

                                                        • 初始化mHandler，运行在 “android.display” 线程（负责处理 Java 层消息）。

                                                          通过nativeInit调用 JNI，进入 Native 层初始化。

                                                          // JNI层：nativeInit（com_android_server_input_InputManagerService.cpp）NativeInputManager* im = new NativeInputManager(...);

                                                          步骤 2：创建 NativeInputManager（JNI 桥梁）

                                                          • 持有 Java 层 IMS 对象的引用（mServiceObj），作为 Native 层与 Java 层交互的桥梁。

                                                            • 创建EventHub（监听设备事件）和InputManager（管理读写线程）。

                                                              • // Native层：InputManager构造（InputManager.cpp）

                                                                mDispatcher = new InputDispatcher(...); // 分拣员

                                                                mReader = new InputReader(...); // 快递员

                                                                步骤 3：创建 InputDispatcher 和 InputReader

                                                                • InputDispatcher关联NativeInputManager（获取派发策略，如超时参数）。
                                                                • InputReader通过QueuedInputListener与InputDispatcher建立连接（事件传递的枢纽）。

                                                                  2. 启动阶段：激活工作线程

                                                                  inputManager.start(); // 调用nativeStart

                                                                  · 启动 Native 层线程

                                                                  通过InputManager.start()启动两个核心线程：

                                                                  • ·  InputReaderThread：循环调用EventHub.getEvents()读取事件，交由InputReader处理。
                                                                  • InputDispatcherThread：循环处理事件队列，将事件派发给目标窗口。

                                                                    ·  关键线程分工：

                                                                    • ·  android.display 线程（Java 层）：处理 IMS 的消息（如配置变更、ANR 通知）。
                                                                    • InputReaderThread（Native 层）：专注读取硬件事件，不阻塞其他操作。
                                                                    • InputDispatcherThread（Native 层）：专注事件派发，确保实时性。

                                                                      。

                                                                      三、事件如何从硬件传到应用？

                                                                      事件分发链：InputReader → InputDispatcher → 应用窗口

                                                                      InputReader → InputDispatcher：

                                                                      1. 1. 通过QueuedInputListener将封装好的事件传递给InputDispatcher，存入mInboundQueue队列。

                                                                      InputDispatcher 派发事件：

                                                                      1. 1. 从 WMS 获取焦点窗口信息（通过 IMS 同步），确定事件目标窗口。
                                                                         2. 通过InputChannel（跨进程通信通道）将事件发送给应用的InputConsumer，最终由ViewRootImpl处理并传递给界面组件（如按钮、文本框）。