Android Window機制學習筆記

在使用Window Flag實現界面全屏功能時，發現自身對Android Window機制缺乏系統認知，因此進行了專項學習與整理。
本文主要參考以下優質資料：

• Android的Window詳解
• Android官方Window文檔

Window基本概念

1. Window的定義與特性

Window（窗口）是用戶熟悉的圖形界面元素，類似于Windows操作系統中的視窗概念。在Android中，Window作為系統與用戶交互的界面載體，其核心特性包括：

1. 層級結構：采用Z-order排序管理，層級通過WindowManager.LayoutParams.type屬性指定。
2. 顯示區域：定義內容顯示的位置和范圍。
3. 輸入事件處理：負責接收和處理觸摸、按鍵等用戶輸入事件。

2. Window的核心作用

Window的核心作用是內容呈現載體。它本質上是一個顯示區域，具體內容依賴于View體系（如EditText、ImageView等）填充。多個View在Window上組合排列，最終構成用戶界面。Window與View的關系特點：

• 容器與內容：Window是容器，View是內容。
• 一對一關系：每個Activity默認對應一個Window。
• 樹形結構：Window包含View樹的根節點DecorView。

3. Window的實現機制

Window的實現依賴于以下關鍵系統組件：

1. WindowManager：作為應用層接口，負責管理Window的添加、刪除和更新操作。
2. WindowManagerService (WMS)：系統核心服務，實際執行Window的管理、布局和層級調度。
3. SurfaceFlinger：負責將各個Window的Surface合成并最終渲染到顯示設備。

4. Window的類型

Android系統定義了多種Window類型，主要分為三類：

1. 應用Window (TYPE_APPLICATION)：應用程序主窗口。
2. 子Window (TYPE_APPLICATION_PANEL, TYPE_APPLICATION_SUB_PANEL等)：必須依附于父應用Window。
3. 系統Window (TYPE_SYSTEM_ALERT, TYPE_TOAST, TYPE_STATUS_BAR等)：具有特殊權限或系統級別的窗口。

注：在查閱資料時注意到"View樹"概念，這與Android繪制機制緊密相關。View樹的遍歷和測量涉及measure、layout、draw三個階段，直接影響Window的最終渲染效果。這些內容將在后續深入學習渲染原理時詳細研究，本文重點聚焦Window本身。

Window的層級結構

WindowManager的核心功能之一是管理窗口的顯示層級（Z-order）。Android系統的窗口采用樹形結構進行管理，每個Window的層級屬性決定了其顯示順序和交互優先級。

窗口層級的基本原理

當多個界面元素疊加時，Z-order數值較大的窗口會覆蓋在數值較小的窗口之上（越靠近用戶）。WindowManager根據此數值決定窗口的堆疊順序。

常見界面元素的層級規則

常見界面元素遵循特定的層級規則（按Z-order由低到高）：

窗口類型 (WindowManager.LayoutParams.type)	典型代表	描述
TYPE_BASE_APPLICATION	主界面窗口	應用程序的基礎界面層（如Activity的主視圖）。
TYPE_APPLICATION_PANEL	彈窗窗口	應用程序內的對話框、提示框（如確認對話框）。
TYPE_INPUT_METHOD	輸入窗口	軟鍵盤等輸入法窗口，具有較高優先級以保證輸入體驗。
TYPE_STATUS_BAR_PANEL	下拉菜單 / 通知中心	展開的系統級下拉菜單或通知面板，通常覆蓋整個界面。
TYPE_NAVIGATION_BAR	導航欄	屏幕底部的三鍵虛擬導航欄，顯示層級處于最高級別（即使在全屏狀態下）。

層級應用實例

層級管理在具體場景中的應用：

• 輸入場景：輸入框獲得焦點時，系統自動提升相關窗口層級，確保軟鍵盤不遮擋輸入區域。
• 彈出通知：系統通知（如TYPE_SYSTEM_ALERT)臨時提升至最高層級，保證用戶及時可見。
• 全屏游戲：游戲畫面（TYPE_APPLICATION)占據全屏，但導航欄（TYPE_NAVIGATION_BAR)仍可在需要時顯示在最上層。
• 支付安全：支付密碼界面設置FLAG_SECURE并保持較高層級，防止被惡意覆蓋或截屏。

WindowManager的操作接口

開發者主要通過WindowManager接口操作Window：

1. addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params)：添加新的窗口視圖。
2. removeView(View view)：移除窗口視圖。
3. updateViewLayout(View view, ViewGroup.LayoutParams params)：更新窗口布局參數。
4. getDefaultDisplay()：獲取顯示設備相關信息（如尺寸、旋轉狀態）。

典型用法示例：

// 獲取WindowManager實例
val wm = context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE) as WindowManager// 創建布局參數 (示例：創建一個懸浮窗)
val params = WindowManager.LayoutParams(WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT, // 寬度WindowManager.LayoutParams.WRAP_CONTENT, // 高度WindowManager.LayoutParams.TYPE_APPLICATION_OVERLAY, // 類型 (系統懸浮窗，需權限)WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE // 標志 (不獲取焦點)or WindowManager.LayoutParams.FLAG_LAYOUT_IN_SCREEN, // 標志 (允許延伸至狀態欄下)PixelFormat.TRANSLUCENT // 像素格式 (支持透明)
)// 添加窗口視圖
wm.addView(myCustomView, params)

這種層級管理機制確保了界面元素的有序呈現和流暢交互，為開發者提供了靈活的控制能力。

Window的屬性

Window的屬性共同定義了其顯示特性和行為。以下是在原有分類基礎上補充細節、擴展場景及實用案例的完整解析：

1. type屬性（窗口類型）

type屬性決定窗口的基本類別和層級，除基礎分類外，補充系統級場景及典型類型：

• 應用窗口：
  • TYPE_APPLICATION：普通應用程序主窗口（如微信聊天頁），依附于Activity生命周期。
  • TYPE_APPLICATION_STARTING：應用啟動過渡窗口（閃屏頁），提升加載感知。
• 系統級窗口（通常需要特殊權限）：
  • TYPE_STATUS_BAR：系統狀態欄窗口（顯示時間、電量等），層級高于普通應用窗口。
  • TYPE_SYSTEM_ALERT：系統警告窗口（權限請求、系統更新彈窗），需SYSTEM_ALERT_WINDOW權限。
• 特殊用途窗口：
  • TYPE_TOAST：Toast提示窗口（臨時懸浮的輕量級提示如“操作成功”），自動消失且不阻塞交互。
  • TYPE_APPLICATION_PANEL：子窗口（依附于父窗口的面板如下拉菜單、彈窗選項），不可獨立存在。

2. flag屬性（窗口標志）

flag通過位掩碼（|）組合控制窗口行為，補充進階標志及應用場景：

• 視覺與交互控制：
  • FLAG_SECURE：禁止截圖/錄屏（保護支付密碼等敏感內容）。
  • FLAG_KEEP_SCREEN_ON：保持屏幕常亮（適用于視頻播放、導航應用）。
• 系統欄與布局延伸：
  • FLAG_DRAWS_SYSTEM_BAR_BACKGROUNDS：允許應用繪制狀態欄/導航欄背景（實現透明狀態欄效果，需配合View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_*）。
  • FLAG_LAYOUT_NO_LIMITS：允許窗口內容延伸至屏幕外（適用于側滑菜單、全屏手勢交互區域）。
• 焦點與輸入管理：
  • FLAG_NOT_FOCUSABLE：窗口不可獲取焦點（如半透明背景蒙層，點擊事件穿透到底層窗口）。
  • FLAG_NOT_TOUCH_MODAL：非模態窗口，觸摸事件可傳遞到后面的窗口（常用于懸浮窗）。

3. 軟鍵盤屬性（windowSoftInputMode）

控制軟鍵盤與窗口的交互邏輯，典型場景及組合：

• SOFT_INPUT_ADJUST_RESIZE：窗口整體尺寸調整（高度壓縮）以適應鍵盤（聊天界面底部輸入框）。
• SOFT_INPUT_ADJUST_PAN：平移窗口內容避免輸入框被遮擋（長列表中的表單輸入）。
• SOFT_INPUT_STATE_HIDDEN | SOFT_INPUT_ADJUST_NOTHING：頁面加載時主動隱藏鍵盤，且不進行任何布局調整（適用于純展示型界面）。
• SOFT_INPUT_STATE_ALWAYS_VISIBLE：當窗口獲得焦點時，強制顯示鍵盤（適用于搜索頁等）。

4. 系統UI可見性控制（systemUiVisibility - View級別）

注意：systemUiVisibility是設置在DecorView（屬于View層級）上的標志，用于控制沉浸式體驗：

• View.SYSTEM_UI_FLAG_FULLSCREEN：隱藏狀態欄，內容延伸至屏幕頂部（視頻全屏播放）。
• View.SYSTEM_UI_FLAG_HIDE_NAVIGATION：隱藏導航欄（底部虛擬按鍵），適用于游戲、電子書等全沉浸場景。
• View.SYSTEM_UI_FLAG_IMMERSIVE_STICKY：粘性沉浸模式 - 手勢滑動臨時顯示系統欄，松手后自動隱藏（如YouTube全屏播放邏輯）。
• View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_STABLE：保持布局穩定，防止系統欄顯隱導致內容跳動。
• View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_HIDE_NAVIGATION / View.SYSTEM_UI_FLAG_LAYOUT_FULLSCREEN：允許內容布局延伸至被隱藏的系統欄區域，避免出現突兀黑邊。

組合使用示例 (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. 其他重要屬性（視覺與交互）

• 透明度與模糊：
  • alpha (0.0f - 1.0f)：設置窗口整體透明度（0.5f用于半透明蒙層）。
  • dimAmount (0.0f - 1.0f)：配合FLAG_DIM_BEHIND使用，控制窗口后面內容的模糊（變暗）程度（0.3f為輕度模糊背景）。
• 動畫與樣式：
  • 窗口過渡動畫：通過Activity主題配置android:windowAnimationStyle（如@android:style/Animation.Dialog實現彈窗縮放效果）。
  • 隱藏默認標題欄：在onCreate()中調用requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE)。
• 尺寸與布局：
  • width / height：可使用MATCH_PARENT, WRAP_CONTENT或具體像素值（對話框常用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使對話框居中）。
  • x / y：指定窗口的絕對位置（常用于懸浮窗定位）。