OpenFDE桌面环境的平行视界--基础版
- kyy
华为在其 Android 平板上率先推出了“平行视界”功能，使同一应用的不同页面能够并行显示。随后，其他平板厂商也相继推出了类似功能，直到谷歌在 Android 13 上推出了官方版本。这一功能在谷歌的实现中更加完整和强大，尽管其推出时间较晚。对于这个功能而言，产品设计的创新性挑战甚至超过了技术实现的难度。本文将介绍 OpenFDE 上平行视界的实现方法。
方案调研
Android系统的APP都是按全屏设计开发的，在屏幕尺寸较大的平板上，有些应用就会显得比较空，内容比较少，于是国产厂商率先推出了平行视界的功能。最少量开发、快速适配平板的方法。可以横屏下显示多Activity。各厂商都有，但叫法不同，如华为小米就叫平行窗口（magicWindow）。很多应用，如头条、B站、抖音均使用了平行视界，如图：
在老版本的Android上各家厂商都做了比较大的定制才实现这个功能。研究了华为Androi10上平行视界的实现方式后，发现是他是借助了一部分分屏模式的特性，另外再新增了一个Magic Window的模式，必须在横屏下手动设置开关，并且按照文档配置各种切换、页面、尺寸等内容，限制是比较多的。
而谷歌官方在Android 13推出了一个大屏幕设备显示方案：Activity嵌入（Activity Embedding)。该功能不同于分屏模式（将多个应用同时显示在屏幕上），而是类似华为平行视界将同一个应用的多个不同Activity同时显示到屏幕上。
在谷歌的方案中，特性非常丰富，切换，动画、拆分、合并，开发使用也非常方便。其原理是在framework里新增了一个TaskFrament来替代原来的Task，TaskFragment 是 可用于包含 Activity 或其他 TaskFragment 的基本容器，它还能够管理 Activity 生命周期并更新其中 Activity 的可见性。
OpenFDE的平行视界代码实现
AOSP部分的代码是基Android11版本，并没有TaskFragment 这些代码，OpenFDE使用的屏幕模式是freeform（自由窗口模式），与分屏模式不能并行。在freeform模式实现了平行显示，层级绑定和基础版平行视界功能。
ActivityRecord和Task
Activity在framework所涉及的相关数据结构如下（此处的TaskRecord在Android11上应为Task）：
与APP端的对应的关系是：
Activity-->ActivityRecord
TaskInfo-->Task
网上找到的类关系图，如果有源码肯定更加好理解：
源码功能说明
具体管理这两个数据结构的类如下，下文具体说一下怎么在这些代码中加入平行视界的功能：
记录所有activity启动定位参数的持久化数据frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/LaunchParamsPersister.java
activity启动前的参数设置
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStarter.java
task移动的控制器
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/TaskPositioningController.java
task移动操作的控制器
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/TaskPositioner.java
task启动参数修改器
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/TaskLaunchParamsModifier.java
ATMS 与应用端对应的task最全管理者，resizetask, movefront在这里
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityTaskManagerService.java
task父容器，可以遍历所有
taskframeworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowContainer.java
所有应用task的容器，其中mTmpNormalStacks按显示顺序保存了所有应用的taskframeworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/TaskDisplayArea.java
每个activity在wms对应的数据结构
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityRecord.java
每个activity栈在wms对应的数据结构
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/Task.java
任务栈管理者，全局唯一
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStackSupervisor.java
保存了所有task的数据结构，可以遍历和操作frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/RootWindowContainer.javaLaunchParamsPersister 在freeform模式下把各个activity启动的坐标持久化在这个路径
1|:/ # cat /data/system_ce/0/launch_params/com.jingdong.app.mall_.MainFrameActivity.xml
<?xml version='1.0' encoding='utf-8' standalone='yes' ?>
<launch_params display_unique_id="local:0" windowing_mode="5" bounds="610 98 1071 954" window_layout_affinity="com.jingdong.app.mall" />ActivityStarter 在每个activity启动函数executeRequest中修改documentLaunchMode为DOCUMENT_LAUNCH_ALWAYS，这样能保证配置的每个activity都会去走新建task的逻辑。
// fde start: MAGIC WINDOW
int magicType = mSupervisor.getMagicWindowType(aInfo.packageName, aInfo.name);
Task task = mRootWindowContainer.findMagicTask(aInfo.taskAffinity, MAGIC_MAIN_WINDOW);
if( magicType == MAGIC_ADDITIONAL_WINDOW) {
if(task != null){
mMagicLaunch = true;
aInfo.documentLaunchMode = DOCUMENT_LAUNCH_ALWAYS;
}
mWindowAffinity = aInfo.taskAffinity;
} else {
mMagicLaunch = false;
}
// fde end // fde start: MAGIC WINDOW
if(mMagicLaunch){
reusedTask = mRootWindowContainer.findMagicTask(mWindowAffinity, MAGIC_ADDITIONAL_WINDOW);
// Slog.e(TAG, "getmagic task:" + reusedTask);
mAddingToTask = true;
// fde end
}TaskLaunchParamsModifier 计算窗口坐标的函数中，根据过滤条件调整启动坐标
private int calculate(Task task, ActivityInfo.WindowLayout layout,
ActivityRecord activity, ActivityRecord source, ActivityOptions options, int phase,
LaunchParams currentParams, LaunchParams outParams) {
...
// fde start MAGIC WINDOW
if(task != null && task.type == MAGIC_ADDITIONAL_WINDOW && source != null
&& source.getTask() != null
&& TextUtils.equals(source.getTask().mWindowLayoutAffinity, task.mWindowLayoutAffinity)
&& source.getTask().type == MAGIC_MAIN_WINDOW) {
Rect rect = new Rect(source.getConfiguration().windowConfiguration.getBounds());
if(rect != null ){
rect.offset(rect.right - rect.left, 0);
outParams.mBounds.set(rect);
return RESULT_CONTINUE;
}
}
// fde endActivityTaskManagerService 移动task实际是执行的resizeTask函数，在移动同一应用的平行视察时，同步移动另一个task
@Override
public boolean resizeTask(int taskId, Rect bounds, int resizeMode) {
...
// fde start MAGIC WINDOW
if(task.type == MAGIC_MAIN_WINDOW || task.type == MAGIC_ADDITIONAL_WINDOW ){
Task bMostTask = mRootWindowContainer.getBottomMostTask();
Task relative = null;
while(bMostTask != null ){
if( TextUtils.equals(task.affinity, bMostTask.affinity)){
relative = bMostTask;
break;
}
Task above = mRootWindowContainer.getTaskAbove(bMostTask);
// Slog.e(TAG, "resizeTask: bMostTask=" + bMostTask + " above=" + above);
bMostTask = above;
}
if(relative != null && relative != task){
Rect b = new Rect(bounds);
if(relative.type == MAGIC_ADDITIONAL_WINDOW){
b.left = b.left + bounds.right - bounds.left;
b.right = b.right + bounds.right - bounds.left;
} else if(relative.type == MAGIC_MAIN_WINDOW){
b.left = b.left - bounds.right + bounds.left;
b.right = b.right - bounds.right + bounds.left;
}
relative.resize(b, resizeMode, preserveWindow);
}
}
// fde endActivityStackSupervisor 中增加了读入配置文件的代码配置文件如下，即每一个应用有一个主task，其他task显示在他的副task里
:/ # cat system_ext/etc/magicwindow_config/magic_config.xml
<?xml version='1.0' encoding='utf-8' standalone='yes' ?>
<packages>
<package packagename="com.jingdong.app.mall" main="MainFrameActivity" />
<package packagename="com.ss.android.article.news" main="MainActivity" />
<package packagename="com.zhihu.android" main="MainActivity" />
<package packagename="com.xingin.xhs" main="IndexActivityV2" />
<package packagename="com.sina.weibo" main="VisitorMainTabActivity" />
<package packagename="com.moji.mjweather" main="MainActivity" />
<package packagename="com.kuaishou.nebula" main="HomeActivity" />
<package packagename="ctrip.android.view" main="CtripHomeActivity" />
<package packagename="com.Qunar" main="MainActivity" />
<package packagename="com.tencent.mm" main="LauncherUI" />窗口层级
在 Android 窗口管理中，所有的窗口都是以树形数据结构进行组织管理的，认知这棵 WMS 的树有助于我们理解窗口的管理和显示，同时，WMS 的层级也决定了其在 SurfaceFlinger 的层级结构，这恰恰决定了它的显示规则。
实际上所有应用的窗口都属于TaskDisplayArea，在TaskDisplayArea内部管理Task的层级是一个列表mTmpNormalStacks，保存的下标就是窗口的层级。
// fde start MAGIC WINDOW
// reorder if magic window on top
private void recheckStackOrdering() {
int size = mTmpNormalStacks.size();
if(size == 0 ){
return;
}
ActivityStack topTask = mTmpNormalStacks.get(size - 1);
if(topTask.type == MAGIC_MAIN_WINDOW || topTask.type == MAGIC_ADDITIONAL_WINDOW){
Task magicTask = mRootWindowContainer.findMagicTask(topTask.mWindowLayoutAffinity,
topTask.type == MAGIC_MAIN_WINDOW ? MAGIC_ADDITIONAL_WINDOW : MAGIC_MAIN_WINDOW);
if(mTmpNormalStacks.contains(magicTask)){
mTmpNormalStacks.remove(magicTask);
mTmpNormalStacks.remove(topTask);
mTmpNormalStacks.add((ActivityStack)magicTask);
mTmpNormalStacks.add(topTask);
}
}
}
// fde end经过这些改动，基本实现了如下效果：
另外，对微信进行操作的时候，发现微信的LaunchUI上不能多次点击，推测是在freeform模式生命周期的问题，在ActivityTaskManagerService中强制执行一次pauseActivity
@Override
public final void activityIdle(IBinder token, Configuration config, boolean stopProfiling) {
...
// fde start MAGIC WINDOW
// com.tencent.mm LaunchUI need a pause lifecycle to ensure focus update
if(task.type == MAGIC_ADDITIONAL_WINDOW && task.affinity.contains("com.tencent.mm")){
Task magicMainTask = mRootWindowContainer.findMagicTask(task.mWindowLayoutAffinity, MAGIC_MAIN_WINDOW);
if(magicMainTask != null && magicMainTask.getTopNonFinishingActivity() != null ){
magicMainTask.getTopNonFinishingActivity().pauseActivityLockedOnly(true);
}
}
// fde endActivityRecord执行最小功能的PauseActivity
void pauseActivityLockedOnly(boolean preserveWindow) {
try {
final ActivityLifecycleItem lifecycleItem = PauseActivityItem.obtain();
final ClientTransaction transaction = ClientTransaction.obtain(app.getThread(), appToken);
transaction.setLifecycleStateRequest(lifecycleItem);
mAtmService.getLifecycleManager().scheduleTransaction(transaction);
// Note: don't need to call pauseIfSleepingLocked() here, because the caller will only
// request resume if this activity is currently resumed, which implies we aren't
// sleeping.
removePauseTimeout();
setState(PAUSED, "relaunchActivityLockedOnly");
} catch (RemoteException e) {
if (DEBUG_SWITCH || DEBUG_STATES) Slog.i(TAG_SWITCH, "relaunchActivityLockedOnly failed", e);
}
}