Android Window机制学习笔记

在使用Window Flag实现界面全屏功能时，发现自身对Android Window机制缺乏系统认知，因此进行了专项学习与整理。
本文主要参考以下优质资料：

• Android的Window详解
• Android官方Window文档

Window基本概念

1. Window的定义与特性

Window（窗口）是用户熟悉的图形界面元素，类似于Windows操作系统中的视窗概念。在Android中，Window作为系统与用户交互的界面载体，其核心特性包括：

1. 层级结构：采用Z-order排序管理，层级通过WindowManager.LayoutParams.type属性指定。
2. 显示区域：定义内容显示的位置和范围。
3. 输入事件处理：负责接收和处理触摸、按键等用户输入事件。

2. Window的核心作用

Window的核心作用是内容呈现载体。它本质上是一个显示区域，具体内容依赖于View体系（如EditText、ImageView等）填充。多个View在Window上组合排列，最终构成用户界面。Window与View的关系特点：

• 容器与内容：Window是容器，View是内容。
• 一对一关系：每个Activity默认对应一个Window。
• 树形结构：Window包含View树的根节点DecorView。

3. Window的实现机制

Window的实现依赖于以下关键系统组件：

1. WindowManager：作为应用层接口，负责管理Window的添加、删除和更新操作。
2. WindowManagerService (WMS)：系统核心服务，实际执行Window的管理、布局和层级调度。
3. SurfaceFlinger：负责将各个Window的Surface合成并最终渲染到显示设备。

4. Window的类型

Android系统定义了多种Window类型，主要分为三类：

1. 应用Window (TYPE_APPLICATION)：应用程序主窗口。
2. 子Window (TYPE_APPLICATION_PANEL, TYPE_APPLICATION_SUB_PANEL等)：必须依附于父应用Window。
3. 系统Window (TYPE_SYSTEM_ALERT, TYPE_TOAST, TYPE_STATUS_BAR等)：具有特殊权限或系统级别的窗口。

注：在查阅资料时注意到"View树"概念，这与Android绘制机制紧密相关。View树的遍历和测量涉及measure、layout、draw三个阶段，直接影响Window的最终渲染效果。这些内容将在后续深入学习渲染原理时详细研究，本文重点聚焦Window本身。

Window的层级结构

WindowManager的核心功能之一是管理窗口的显示层级（Z-order）。Android系统的窗口采用树形结构进行管理，每个Window的层级属性决定了其显示顺序和交互优先级。

窗口层级的基本原理

当多个界面元素叠加时，Z-order数值较大的窗口会覆盖在数值较小的窗口之上（越靠近用户）。WindowManager根据此数值决定窗口的堆叠顺序。

常见界面元素的层级规则

常见界面元素遵循特定的层级规则（按Z-order由低到高）：

窗口类型 (WindowManager.LayoutParams.type)	典型代表	描述
TYPE_BASE_APPLICATION	主界面窗口	应用程序的基础界面层（如Activity的主视图）。
TYPE_APPLICATION_PANEL	弹窗窗口	应用程序内的对话框、提示框（如确认对话框）。
TYPE_INPUT_METHOD	输入窗口	软键盘等输入法窗口，具有较高优先级以保证输入体验。
TYPE_STATUS_BAR_PANEL	下拉菜单 / 通知中心	展开的系统级下拉菜单或通知面板，通常覆盖整个界面。
TYPE_NAVIGATION_BAR	导航栏	屏幕底部的三键虚拟导航栏，显示层级处于最高级别（即使在全屏状态下）。

层级应用实例

层级管理在具体场景中的应用：

• 输入场景：输入框获得焦点时，系统自动提升相关窗口层级，确保软键盘不遮挡输入区域。
• 弹出通知：系统通知（如TYPE_SYSTEM_ALERT)临时提升至最高层级，保证用户及时可见。
• 全屏游戏：游戏画面（TYPE_APPLICATION)占据全屏，但导航栏（TYPE_NAVIGATION_BAR)仍可在需要时显示在最上层。
• 支付安全：支付密码界面设置FLAG_SECURE并保持较高层级，防止被恶意覆盖或截屏。

WindowManager的操作接口

开发者主要通过WindowManager接口操作Window：

1. addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params)：添加新的窗口视图。
2. removeView(View view)：移除窗口视图。
3. updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params)：更新窗口布局参数。
4. getDefaultDisplay()：获取显示设备相关信息（如尺寸、旋转状态）。

典型用法示例：

// 获取WindowManager实例
val wm = context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE) as WindowManager// 创建布局参数 (示例：创建一个悬浮窗)
val params = WindowManager.LayoutParams(WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT, // 宽度WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT, // 高度WindowManager.LayoutParams.TYPE_APPLICATION_OVERLAY, // 类型 (系统悬浮窗，需权限)WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE // 标志 (不获取焦点)or WindowManager.LayoutParams.FLAG_LAYOUT_IN_SCREEN, // 标志 (允许延伸至状态栏下)PixelFormat.TRANSLUCENT // 像素格式 (支持透明)
)// 添加窗口视图
wm.addView(myCustomView, params)

这种层级管理机制确保了界面元素的有序呈现和流畅交互，为开发者提供了灵活的控制能力。

Window的属性

Window的属性共同定义了其显示特性和行为。以下是在原有分类基础上补充细节、扩展场景及实用案例的完整解析：

1. type属性（窗口类型）

type属性决定窗口的基本类别和层级，除基础分类外，补充系统级场景及典型类型：

• 应用窗口：
  • TYPE_APPLICATION：普通应用程序主窗口（如微信聊天页），依附于Activity生命周期。
  • TYPE_APPLICATION_STARTING：应用启动过渡窗口（闪屏页），提升加载感知。
• 系统级窗口（通常需要特殊权限）：
  • TYPE_STATUS_BAR：系统状态栏窗口（显示时间、电量等），层级高于普通应用窗口。
  • TYPE_SYSTEM_ALERT：系统警告窗口（权限请求、系统更新弹窗），需SYSTEM_ALERT_WINDOW权限。
• 特殊用途窗口：
  • TYPE_TOAST：Toast提示窗口（临时悬浮的轻量级提示如“操作成功”），自动消失且不阻塞交互。
  • TYPE_APPLICATION_PANEL：子窗口（依附于父窗口的面板如下拉菜单、弹窗选项），不可独立存在。

2. flag属性（窗口标志）

flag通过位掩码（|）组合控制窗口行为，补充进阶标志及应用场景：

• 视觉与交互控制：
  • FLAG_SECURE：禁止截图/录屏（保护支付密码等敏感内容）。
  • FLAG_KEEP_SCREEN_ON：保持屏幕常亮（适用于视频播放、导航应用）。
• 系统栏与布局延伸：
  • FLAG_DRAWS_SYSTEM_BAR_BACKGROUNDS：允许应用绘制状态栏/导航栏背景（实现透明状态栏效果，需配合View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_*）。
  • FLAG_LAYOUT_NO_LIMITS：允许窗口内容延伸至屏幕外（适用于侧滑菜单、全屏手势交互区域）。
• 焦点与输入管理：
  • FLAG_NOT_FOCUSABLE：窗口不可获取焦点（如半透明背景蒙层，点击事件穿透到底层窗口）。
  • FLAG_NOT_TOUCH_MODAL：非模态窗口，触摸事件可传递到后面的窗口（常用于悬浮窗）。

3. 软键盘属性（windowSoftInputMode）

控制软键盘与窗口的交互逻辑，典型场景及组合：

• SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE：窗口整体尺寸调整（高度压缩）以适应键盘（聊天界面底部输入框）。
• SOFT_INPUT_ADJUST_PAN：平移窗口内容避免输入框被遮挡（长列表中的表单输入）。
• SOFT_INPUT_STATE_HIDDEN | SOFT_INPUT_ADJUST_NOTHING：页面加载时主动隐藏键盘，且不进行任何布局调整（适用于纯展示型界面）。
• SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_VISIBLE：当窗口获得焦点时，强制显示键盘（适用于搜索页等）。

4. 系统UI可见性控制（systemUiVisibility - View级别）

注意：systemUiVisibility是设置在DecorView（属于View层级）上的标志，用于控制沉浸式体验：

• View.SYSTEM_UI_FLAG_FULLSCREEN：隐藏状态栏，内容延伸至屏幕顶部（视频全屏播放）。
• View.SYSTEM_UI_FLAG_HIDE_NAVIGATION：隐藏导航栏（底部虚拟按键），适用于游戏、电子书等全沉浸场景。
• View.SYSTEM_UI_FLAG_IMMERSIVE_STICKY：粘性沉浸模式 - 手势滑动临时显示系统栏，松手后自动隐藏（如YouTube全屏播放逻辑）。
• View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_STABLE：保持布局稳定，防止系统栏显隐导致内容跳动。
• View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_HIDE_NAVIGATION / View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_FULLSCREEN：允许内容布局延伸至被隐藏的系统栏区域，避免出现突兀黑边。

组合使用示例 (Kotlin)：

window.decorView.systemUiVisibility = (View.SYSTEM_UI_FLAG_FULLSCREENor View.SYSTEM_UI_FLAG_HIDE_NAVIGATIONor View.SYSTEM_UI_FLAG_IMMERSIVE_STICKYor View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_STABLEor View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_HIDE_NAVIGATIONor View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_FULLSCREEN)

5. 其他重要属性（视觉与交互）

• 透明度与模糊：
  • alpha (0.0f - 1.0f)：设置窗口整体透明度（0.5f用于半透明蒙层）。
  • dimAmount (0.0f - 1.0f)：配合FLAG_DIM_BEHIND使用，控制窗口后面内容的模糊（变暗）程度（0.3f为轻度模糊背景）。
• 动画与样式：
  • 窗口过渡动画：通过Activity主题配置android:windowAnimationStyle（如@android:style/Animation.Dialog实现弹窗缩放效果）。
  • 隐藏默认标题栏：在onCreate()中调用requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE)。
• 尺寸与布局：
  • width / height：可使用MATCH_PARENT, WRAP_CONTENT或具体像素值（对话框常用WRAP_CONTENT，Activity主窗口用MATCH_PARENT）。
  • gravity：控制窗口在屏幕上的初始位置（如Gravity.CENTER使对话框居中）。
  • x / y：指定窗口的绝对位置（常用于悬浮窗定位）。