Android触控事件分析

Android触控事件分析（基于Android4.1）,此文是早期写的，虽然现在android已经到了7.0了，但核心逻辑差别不大。

阅读建议：

第一节阅读之后建议看一下设置-开发者选项中的指针位置绘制的源代码。

第二节和第三节建议参照源代码来进行阅读，只需理解处理流程和设计思路就行。

一、触控事件上层（MotionEvent和状态机）

Android是个好东西，很人性化，透明度很高，对于我们想修改的都留下了接口。

一般当我们需要处理触摸事件时有两种方式：

Ø 委托式：将事件委托给监听器来进行处理。即定义一个View.onTouchListener()子类的监听器，由其onTouch()方法来处理。

Ø 回调式：通过重写View类自己的onTouchEvent()方法来处理，在执行时会回调该方法，在其中执行自定义的代码。

关键看一下参数中的MotionEvent。

1. MotionEvent 类

有人说要学好Android触控，必须先学好MotionEvent，那么下面我们就来简单学习下该类。

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InputEvent就不多说了，此为抽象类，是所有输入设备对象的抽象集。有空可以看一下NativeFramework中该类起的作用。

问题：每个触控事件触发的回调参数均为一个MotionEvent对象，而目前都是支持多点触控，每个点又有那么多特性，一个对象是如何表示的呢?

先来看一下下面几个定义和方法。

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注：nativeGetAction(mNativePtr)就是Action的类型，即原始的。该mNativePtr是JNI中的一个指针，无需考虑。Android2.2即将该方法描述为mAction。此处也这样叫。

仔细查看定义和注释有什么新发现没？

当mAction为0x00到0xff之间时getAction()返回值和getActionMasked()是一样的。这是什么原因，是因为此时只有单点触控。那么有多点触控时会怎么样，那肯定是mAction值大于0xff了。我们知道多点触控，肯定带有每个点的索引信息了，那么Android是如何设计的呢。mAction的低八位用来表示动作类型，即0x00~0xff,高八位用来表示触控点索引信息。

所以看

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即为mAction & 0xff00 >> 8 ,就是mAction的高八位值。

下面在看一下ACTION动作事件定义：在MotionEvent.java中

ACTION_DOWN = 0;

ACTION_UP = 1;

ACTION_MOVE = 2;

ACTION_CANCEL =3 ;

ACTION_POINTER_DOWN = 5; //A non-primary pointer has gone down.

ACTION_POINTER_UP = 6;

ACTION_SCROLL = 8; //the most event contains relative vertical and/or horizontal scroll offset.

术语：
主触点，副触点：发送触屏事件的时候，除了此触屏事件所对应的触点之外，如果当前触点多于一个或者等于一个，则此事件为副触点事件，发送此事件的触点叫做副触点。否则为主触点事件，发送此事件的触点为主触点。—–摘自《手势识别详细设计.doc》

另一个注意点：getX(),getY(),getRawX(),getRawY().getX()表示获取View的触摸坐标。 GetRawX()表示相对屏幕上的位置。

2. MotionEvent对象事件处理

我们常见的触摸事件除了按下，弹起，移动之外还有很多，诸如长按，双击，Scroll，Fling等，他们是怎么判断的，还有这些长按，双击等事件的时间能否自由设置。下面我们来分析下如何产生这些事件及如何自定义处理时间。

前面说过应用处理触摸事件的两种方式，其实Android源码中的view或特殊控件都是使用这两种方式来进行处理的。

下面看一下View.java对onTouchEvent()的处理。

此处只分析大概处理流程，不抠具体细节。

case MotionEvent.ACTION_DOWN:

    // a short period in case this is a scroll.

    if (isInScrollingContainer) {

        mPrivateFlags |= PFLAG_PREPRESSED;

        if (mPendingCheckForTap == null) {

            mPendingCheckForTap = new CheckForTap();

        }

        postDelayed(mPendingCheckForTap, ViewConfiguration.getTapTimeout());

    } else {

        setPressed(true);

        checkForLongClick(0);

    }

break;

事件响应是先有按下才会有后续事件。因此先查看ACTION_DOWN。

在此case中判断如果是在scrollingContainer中则等待180ms执行检查是否为Tap事件。因为可能按下之后可能会有scroll操作，如果有将丢弃长按检测。
而如果不在container中，则立即执行长按检测。

    private final class CheckForTap implements Runnable {

        public void run() {

            mPrivateFlags &= ~PFLAG_PREPRESSED;

            setPressed(true);

            checkForLongClick(ViewConfiguration.getTapTimeout());

        }

 }

在其中执行了setPressed()操作。其后执行checkForLongClick().

postDelayed(mPendingCheckForLongPress,

         ViewConfiguration.getLongPressTimeout() - delayOffset);

即等待500ms-180ms 来执行longPress操作。

在其中执行performLongClick().在该函数中处理长按需要做的事情，如

     handled = li.mOnLongClickListener.onLongClick(View.this);

    handled = showContextMenu();

performHapticFeedback(HapticFeedbackConstants.LONG_PRESS);

长按监听器中流程，显示contextMenu，处理长按震动反馈。

注意：此处有两个时间数据： tapTimeout 和 longPressTimeout.

我们可以查看ViewConfiguration类：

private static final int TAP_TIMEOUT = 180;

    private static final int DOUBLE_TAP_TIMEOUT = 300;

private static final int DEFAULT_LONG_PRESS_TIMEOUT = 500;

所以这就回答了上面那个问题，时间是可以自定义的，但最好采用google提供的，这是经过大量积累得来的数据。而此处的longTimeout是设置辅助功能界面中’触摸和按住延迟’选项可设置的，如果没有设置那就是用默认的，500ms。

case MotionEvent.ACTION_MOVE:

如果有move操作即移除Tap和LongPress回调。

case MotionEvent.ACTION_UP:

如果不是长按操作，则执行performClick();–播放声音，处理点击。

其实所有事件的处理都是一个状态机过程，大家如有兴趣可以看下面几个文件对onTouchEvent的处理。

ListView.java  即AbsListView.java

ScrollView.java

Android还提供了部分单点和多点检测， GestureDetector, ScaleGestureDetector.

NUBIA 还自定义了很多手势检测，ZTEGesture*.

此处看一下GestureDetector为我们提供了哪些触控事件：

OnGestureListener:

onDown()

onShowPress();//当用户按触屏幕，并且在抬起或移动手指之前触发

onSingleTap();

onScroll();//用户按下手指并且匀速移动手指后，在抬起手指前调用.--dragging

onLongPress();

onFling();//在用户按下并且加速移动手指后，在抬起手指前调用. --- flick.

OnDoubleTapListener:

onSingleTapConfirmed();

onDoubleTap();//双击(double-tap)事件发生时调用

onDoubleTapEvent();//在任何双击手势发生时调用，包括按下(down),移动,或抬起(up)MotionEvent.

用户可继承适配器SimpleOnGestureDetector来处理需要处理的事件。

下图为两点双击事件状态机 —–摘自《手势识别详细设计.doc》

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3. MotionEvent 底层事件获取

看过了上层的处理，我们来看下面数据是如何获取的。
JNI只是对应了一个转调用，而事实上Android在NativeFramework中有一个真正的MotionEvent对象，用来存储触摸事件的信息，包括PointerCoords和PointerProperties。

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在该文件中有对MotionEvent类的定义，而我们发现该类也只是一个转发作用，我们查看构造函数，发现对上层提供接口的所有数据均来自此类的初始化函数，那么到底在什么地方创建的该对象，怎么赋值的。想知道，估计你还得看第二节。

二、触控事件分发机制

在阅读本节之前可以先看看一篇博文，http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/7091061，讲解了一部分，是基于Android4.0的。与4.1有些差异，但不是很大。

该从什么地方说起呢？好难啊。先想一下吧，任何触摸事件表现形式均在顶层view上，而该view是依赖于activity的。话说在onResume时会将view显示出来，那就从这里开始。

在执行时会调用ActivityThread的handleResumeActivity(),

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看到没，获取window的DecorView，即整个window的顶层View。调用流程为:WindowManager.addView(), 在实现类WindowManagerImpl中实现addView(),最后一行通过root.setView()。在ViewRootImpl中实现setView(),在其中调用windowSession.add()。 windowSession为客户端，而服务器端为Session.java,在Session中转而调用WindowManagerService的addWindow()来实现add方法。

下面我们来分析一下WindowManagerService中addWindow都做了哪些事情。其实这里实现了事件信息传递和交互的通道，内部采用socketpair，通过InputChannel来实现。

有兴趣可以看一下openInputChannelPair(), 在其中创建socketpair,一个匿名的已连接套接字，一个为发送端，一个为接收端，可以进行双工通讯。(参考UNIX网络编程，注意和PIPE的区别，下面第三节中有使用到PIPE)

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获取InputChannel, 一个置为Input，一个置为output。RegisterInputChannel中调用nativeRegisterInputChannel。而这个outInputChannel哪里来的呢，往回看，发现是在ViewRootImpl中创建，然后做了这样的处理。

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这里有待继续分析…..涉及到View的知识，可以参考下面的InputConsumer来分析。

到这里我们就来看看到底事件是如何分发了：

看看InputManagerService.java ，在WindowManagerService中创建InputManagerService类对象，并start。参考JNI流程分析，在native中执行

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并执行InputManager的start方法。

看一下InputManager 类

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此处仔细看，对应的一个reader和readerThread, dispatcher和dispatcherThread。

看一下构造函数和start吧。

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创建读取线程和分发线程，并使其run起来。

此时再看这个

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实质是调用：

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此处的inputChannel 就是上面定义的inputchannel[0]。创建Connection，并将其和fd和对应的connection加入数组中。

Connection:

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Connection就是一个对应关系表，将fd, InputChannel对应起来。

看看上面InputManager和start方法：

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这种设计模式叫？忘了，不管了。关注一下在创建InputReader 时将dispatcher传入。

即InputReader的成员变量mQueuedListener为dispatcher的执行者，具体代码分析flush函数，关注Args，例如MotionArgs, flush执行后，将调用dispatcher->notifyMotion();

看一下start函数后的结果。

  InputReader :调用InputReaderThread::ThradLoop()，调用InputReader::loopOnce(),在其中有重要的三步，我们分析一下：

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第一步要想理解，估计你得看第三节了，主要是从驱动设备节点中读取事件信息。

第三部估计你已经清楚了，如果只关注Motion的话，那么就是调用InputDispatcher->notifyMotion().一般为用来进行强制刷新的作用吧？

下面我们来仔细分析一下第二步：

看一下读取的mEventBuffer为一个数组，在其中调用processEventsDeviceLocked();

—à InputDevice::Process();-à mapper->process();此时注意mapper的初始化，我们只关注多点触控，即MultiTouchInputMapper -> process()。对每一个RawEvent执行process操作。

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由于是逐一处理RawEvent，所以在TouchInputMapper::process()中最终会执行sync操作。

那么我们先来看看MultiTouchMotionAccumulator.process(); 此处用了一个Slot，将所有的RawEvent数据信息放入Slot数组中。

看sync， TouchInputMapper::sync(),在其中调用syncTouch().看syncTouch的实现者，只有MultiTouchInputMapper::syncTouch().在其中将slot中的值又逐个赋给mCurrentRawPointerData。而在sync之中，又有

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将raw变成cooked的(命名很有意思，把生的变成熟的)，并执行dispatchTouch,

并在其中dispatchMotion()并传入相关数据。

而在此处将执行getListener()->notifyMotion(&args).即InputDispatcher->notifyMotion().

2. InputDispatcher ：

调用InputDispatcher::dispatchOnce() -à mLooper->pollOnce();

此时我们就需要关注两个队列了。mInBoundQueue, 和 outBoundQueue.

先看mInBoundQueue:

上面InputReader的结果是调用InputDispatcher::notifyMotion(),看一下里面做了什么事

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入队列。

在看InputDispatcher::dispatchOnce() 中的代码，调用dispatchOnceInnerLocked并执行

在没有pendingEvent时出队列、

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并执行dispatchMotionLocked().-> dispatchEventLocked()

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在该函数中做了一些split操作，最后执行Enqueue，注意入的队列已经变了。

看outBoundQueue：

在上面enuque操作中执行enqueueDispatchEntryLocked,

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此时我们看mLooper->pollOnce()，他和上层的looper是不一样的。转调用pollInner,内部实现为epoll调用。 (和select类似的调用，不懂可以研究一下linux系统编程，这里主要用于对该fd的监测，即相关的Connection，outboundQueue。)。

此时回过头来看看前面的registerInputChannel()。在add connection到mConnectionByFd之后

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我们关注一下hanleReceiveCallback函数在InputDispatcher中, 调用

finishDispatchCycleLocked(),

-> onDispatchCycleFinishLocked()

-> doDispatchCycleFinishedLockedInterruptible()

->startDispatchCycleLocked()->

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而在publisMotionEvent中执行如下操作：mChannel->sendMessage();

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而我们知道该channel即为之前传递的channel[0],此为socketpair的一端,那么输出端肯定是channel[1]。而输出端是在ViewRootImpl中传入的，我们要理解输出端获取和解析数据还有很长的路程。

此处就有两个类：InputPublisher 和 InputConsumer。

刚才看到InputPublisher 是发送端，那么InputConsumer是接收端，在InputConsumer::consume()函数中执行如下：

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下面的涉及到View的一些东西，没有仔细研究，再次简单提及一下。

上面有提到inputChannel[1]即那个outInputChannel, 涉及到InputQueue,又是一个队列.在ViewRootImpl中处理，最后可能是调用InputEventReceiver的consumeBatchedInputEvents(),

这个方法调用JNI代码，调用receiver->consumeEvents(),在其中执行

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即上面所说的接受socket的数据。

此时，基本已经明了，你可以继续分析ViewRootImpl.java, 在该文件中会处理调用上面的consumeBatchedInputEvents, 最终指向的地方就是View.onTouchEvent().将我们需要的数据传递上来，代码可以自己跟踪。下图为网上找到类图，类图继承的箭头方向画错了，但不影响理解，与4.1的变化不大，部分细节自己查看，如4.1没有了gNativeInputManager，而是放在java中，用一个指针来保存等：

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Android系统真是复杂，在input事件的读取和分发上下了大工夫，这里面不仅仅是触控的，还有各种其他输入的处理。它使用了一个读取器，然后又有一个分发器，在分发过程中做了大量的处理，例如丢弃，分离，解决阻塞等等，在分发过程中又使用了两个队列，队列1从reader入，出到队列2，队列2从队列1入，出时以socket形式进行发送，作为生产者，而在window中，socket接收端又以消费者的身份出现，对该事件进行消费，然后进一步解析传递处理，最终传入我们常见的onTouchEvent中。如下图：