Android SystemUI组件（07）锁屏KeyguardViewMediator分析

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本章关键点总结 & 说明：

说明：本章节持续迭代之前章节的思维导图，主要关注左侧上方锁屏分析部分即可。

为了更好理解本文的内容，优先说明下SystemUI中与Keyguard（锁屏）相关的类，主要包括：

  • KeyguardViewMediator：这是一个中介类，它负责管理锁屏的状态，包括锁屏的显示和隐藏，以及与锁屏相关的各种事件处理。它还负责在系统启动时初始化锁屏界面，并在设备准备好时启动锁屏。
  • KeyguardService：这个类是锁屏服务的入口点，它接收来自系统其他部分的请求，如启动锁屏或结束锁屏动画。
  • StatusBarKeyguardViewManager：负责管理状态栏中的锁屏视图，包括显示和隐藏锁屏界面。
  • KeyguardUpdateMonitor：监控系统的各种状态变化，如电池状态、时间变化等，并在这些变化发生时更新锁屏界面。
  • KeyguardBouncer：负责显示解锁界面，包括图案、PIN、密码等解锁方式。它处理用户的解锁尝试，并在成功或失败时提供反馈。
  • KeyguardHostView：是锁屏界面的根视图，它承载了所有的解锁方式视图。
  • KeyguardSecurityContainer：包含解锁方式的容器，如图案、PIN、密码等。
  • KeyguardPatternView、KeyguardPINView、KeyguardPasswordView：这些类分别对应不同的解锁方式，它们实现了用户与锁屏界面的交互。
  • KeyguardManager：系统服务，用于管理系统锁屏的状态，如启用或禁用锁屏。

这些类共同工作，提供了一个完整的锁屏体验，包括显示锁屏界面、处理用户解锁尝试、以及在设备准备好时启动锁屏。这些类构成了锁屏功能的核心。

接下来我们从KeyguardViewMediator.start开始分析，一直到KeyguardViewMediator的关键逻辑：doKeyguardLocked方法的内部实现，想了解为什么要从这里开始分析的，可以查看文章：Android SystemUI组件（01）SystemUIService启动。

1 KeyguardViewMediator start启动分析

锁屏KeyguardViewMediator是在systemUI中启动的，从KeyguardViewMediator.start()开始分析。对应代码实现如下：

public class KeyguardViewMediator extends SystemUI {private static final int KEYGUARD_DISPLAY_TIMEOUT_DELAY_DEFAULT = 30000;private static final long KEYGUARD_DONE_PENDING_TIMEOUT_MS = 3000;private static final boolean DEBUG = KeyguardConstants.DEBUG;private static final boolean DEBUG_SIM_STATES = KeyguardConstants.DEBUG_SIM_STATES;private final static boolean DBG_WAKE = false;private final static String TAG = "KeyguardViewMediator";//...@Overridepublic void start() {synchronized (this) {setupLocked();//初始化与锁屏相关的状态和组件}//将当前实例（this）注册到一个组件管理系统中，以便其他部分的代码可以访问和使用这个实例putComponent(KeyguardViewMediator.class, this);}//...
}

其中关于putComponent方法具体解释如下：

  1. 组件管理：putComponent方法通常是一个用于注册组件的工具方法。它将当前的KeyguardViewMediator实例存储在一个全局或共享的组件容器中，使得其他类或模块可以通过这个容器来获取这个实例。

  2. 依赖注入：这种做法类似于依赖注入（Dependency Injection），允许系统中的其他部分在需要时获取KeyguardViewMediator的实例，而不需要直接创建它。这样可以减少类之间的耦合，提高代码的可维护性。

  3. 方便访问：通过将KeyguardViewMediator实例放入组件管理系统，其他类可以方便地访问锁屏的相关功能和状态。例如，其他类可能会调用getComponent(KeyguardViewMediator.class)来获取当前的锁屏管理器实例，以便进行锁屏状态的检查或更新。

接下来我们详细分析代码setupLocked的实现，具体如下：

public class KeyguardViewMediator extends SystemUI {//...private void setupLocked() {// 初始化系统服务和锁屏相关的WakeLockmPM = (PowerManager) mContext.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);mWM = WindowManagerGlobal.getWindowManagerService();mTrustManager = (TrustManager) mContext.getSystemService(Context.TRUST_SERVICE);mShowKeyguardWakeLock = mPM.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK, "show keyguard");mShowKeyguardWakeLock.setReferenceCounted(false);// 注册一个广播接收器，用于处理延迟锁屏的动作mContext.registerReceiver(mBroadcastReceiver, new IntentFilter(DELAYED_KEYGUARD_ACTION));// 初始化锁屏显示管理器和闹钟管理器服务mKeyguardDisplayManager = new KeyguardDisplayManager(mContext);mAlarmManager = (AlarmManager) mContext.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);// 获取锁屏更新监控实例和锁屏图案工具mUpdateMonitor = KeyguardUpdateMonitor.getInstance(mContext);mLockPatternUtils = new LockPatternUtils(mContext);mLockPatternUtils.setCurrentUser(ActivityManager.getCurrentUser());// 根据设备设置和用户状态决定是否显示锁屏，并通知信任管理器锁屏显示状态已改变setShowingLocked(!shouldWaitForProvisioning() && !mLockPatternUtils.isLockScreenDisabled());mTrustManager.reportKeyguardShowingChanged();// 创建状态栏锁屏视图管理器，用于管理锁屏界面的显示和交互mStatusBarKeyguardViewManager = new StatusBarKeyguardViewManager(mContext,mViewMediatorCallback, mLockPatternUtils);// 获取内容解析器，用于访问系统设置final ContentResolver cr = mContext.getContentResolver();// 检查屏幕是否已经开启mScreenOn = mPM.isScreenOn();// 加载锁屏声音等mLockSounds = new SoundPool(1, AudioManager.STREAM_SYSTEM, 0);String soundPath = Settings.Global.getString(cr, Settings.Global.LOCK_SOUND);if (soundPath != null) {mLockSoundId = mLockSounds.load(soundPath, 1);}if (soundPath == null || mLockSoundId == 0) {Log.w(TAG, "failed to load lock sound from " + soundPath);}soundPath = Settings.Global.getString(cr, Settings.Global.UNLOCK_SOUND);if (soundPath != null) {mUnlockSoundId = mLockSounds.load(soundPath, 1);}if (soundPath == null || mUnlockSoundId == 0) {Log.w(TAG, "failed to load unlock sound from " + soundPath);}soundPath = Settings.Global.getString(cr, Settings.Global.TRUSTED_SOUND);if (soundPath != null) {mTrustedSoundId = mLockSounds.load(soundPath, 1);}if (soundPath == null || mTrustedSoundId == 0) {Log.w(TAG, "failed to load trusted sound from " + soundPath);}int lockSoundDefaultAttenuation = mContext.getResources().getInteger(com.android.internal.R.integer.config_lockSoundVolumeDb);mLockSoundVolume = (float)Math.pow(10, (float)lockSoundDefaultAttenuation/20);// 加载锁屏隐藏动画资源mHideAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext,com.android.internal.R.anim.lock_screen_behind_enter);}//...
}

setupLocked()方法的主要目的是为KeyguardViewMediator的正常运行做好准备，确保所有必要的组件和状态都已初始化，以便在设备锁屏和解锁时能够正确响应用户的操作和系统事件。具体来说，关键部分主要包括：

  1. 初始化系统服务：该方法会获取系统服务，如PowerManager、WindowManager和TrustManager，这些服务在锁屏和解锁过程中是必不可少的。

  2. 创建锁屏状态监控：它会实例化KeyguardUpdateMonitor，用于监控与锁屏相关的各种状态变化，如电池状态、SIM卡状态等。

  3. 设置锁屏和解锁声音：setupLocked()还会加载锁屏和解锁时的声音设置，以便在用户进行解锁操作时提供反馈。

  4. 注册广播接收器：该方法会注册一些广播接收器，以便监听特定的系统事件，如延迟锁屏等。

  5. 创建视图管理器：通过SystemUIFactory创建StatusBarKeyguardViewManager，用于管理锁屏界面的显示和隐藏。

2 开机锁屏流程分析

当设备启动或用户按下电源键时，系统均显示锁屏界面。这个过程涉及KeyguardViewMediator类，它负责协调锁屏的显示和隐藏。接下来分2个部分来解读，一个是从系统的SystemServer启动到KeyguardViewMediator.onSystemReady的过程解读，另一个是SystemServer的SystemReady执行后KeyguardViewMediator具体做了哪些事情。

2.1 从SystemServer启动到KeyguardViewMediator的onSystemReady方法执行

系统SystemServer启动后执行startCoreServices，这里会执行WindowManagerService的systemReady方法，代码实现如下：

public final class SystemServer {private static final String TAG = "SystemServer";//...private void startCoreServices() {WindowManagerService wm = null;//...try {wm.systemReady();} catch (Throwable e) {reportWtf("making Window Manager Service ready", e);}//...}//...
}

这里调用了WindowManagerService的systemReady方法，代码具体实现如下：

public class WindowManagerService extends IWindowManager.Stubimplements Watchdog.Monitor, WindowManagerPolicy.WindowManagerFuncs {static final String TAG = "WindowManager";//这里实际上mPolicy就是PhoneWindowManager对象final WindowManagerPolicy mPolicy = PolicyManager.makeNewWindowManager();//...public void systemReady() {mPolicy.systemReady();}//...
}

这里实际上就是调用了PhoneWindowManager的systemReady方法，代码具体实现如下：

public class PhoneWindowManager implements WindowManagerPolicy {static final String TAG = "WindowManager";static final boolean DEBUG = false;//...@Overridepublic void systemReady() {mKeyguardDelegate = new KeyguardServiceDelegate(mContext);mKeyguardDelegate.onSystemReady();readCameraLensCoverState();updateUiMode();synchronized (mLock) {updateOrientationListenerLp();mSystemReady = true;mHandler.post(new Runnable() {@Overridepublic void run() {updateSettings();}});}}//...
}

这里调用了mKeyguardDelegate的onSystemReady方法，代码具体实现如下：

public class KeyguardServiceDelegate {public static final String KEYGUARD_PACKAGE = "com.android.systemui";protected KeyguardServiceWrapper mKeyguardService;//...public void onSystemReady() {if (mKeyguardService != null) {mKeyguardService.onSystemReady();} else {mKeyguardState.systemIsReady = true;}}//...
}

这里调用了KeyguardServiceWrapper的onSystemReady方法，代码具体实现如下：

public class KeyguardServiceWrapper implements IKeyguardService {private KeyguardStateMonitor mKeyguardStateMonitor;private IKeyguardService mService;private String TAG = "KeyguardServiceWrapper";//...@Override // Binder interfacepublic void onSystemReady() {try {mService.onSystemReady();} catch (RemoteException e) {Slog.w(TAG , "Remote Exception", e);}}//...
}

这里调用了KeyguardService的onSystemReady方法，代码具体实现如下：

public class KeyguardService extends Service {static final String TAG = "KeyguardService";static final String PERMISSION = android.Manifest.permission.CONTROL_KEYGUARD;//...private final IKeyguardService.Stub mBinder = new IKeyguardService.Stub() {@Override // Binder interfacepublic void addStateMonitorCallback(IKeyguardStateCallback callback) {checkPermission();mKeyguardViewMediator.addStateMonitorCallback(callback);}//...@Override // Binder interfacepublic void onSystemReady() {checkPermission();mKeyguardViewMediator.onSystemReady();}//...}
}

这里调用了KeyguardViewMediator的onSystemReady方法，代码具体实现如下：

public class KeyguardViewMediator extends SystemUI {// 默认的锁屏显示超时延迟时间（30秒）private static final int KEYGUARD_DISPLAY_TIMEOUT_DELAY_DEFAULT = 30000;// 锁屏完成挂起的超时时间（3秒）private static final long KEYGUARD_DONE_PENDING_TIMEOUT_MS = 3000;//...public void onSystemReady() {mSearchManager = (SearchManager) mContext.getSystemService(Context.SEARCH_SERVICE);synchronized (this) {mSystemReady = true;// 注册更新监控的回调mUpdateMonitor.registerCallback(mUpdateCallback);// 检查是否使用弱生物识别（如指纹）且相关硬件已安装if (mLockPatternUtils.usingBiometricWeak()&& mLockPatternUtils.isBiometricWeakInstalled()) {// 如果使用弱生物识别，则禁用备用解锁方式mUpdateMonitor.setAlternateUnlockEnabled(false);} else {// 否则，启用备用解锁方式mUpdateMonitor.setAlternateUnlockEnabled(true);}// 执行锁屏逻辑doKeyguardLocked(null);}// 可能发送用户已出现的广播maybeSendUserPresentBroadcast();}//...
}

至此，执行到KeyguardViewMediator.onSystemReady的方法中。这里最关键的便是锁屏逻辑对应的doKeyguardLocked方法。接下来继续分析关键逻辑doKeyguardLocked方法。

2.2 KeyguardViewMediator关键逻辑：doKeyguardLocked方法

doKeyguardLocked的代码分析具体如下所示：

public class KeyguardViewMediator extends SystemUI {private static final int KEYGUARD_DISPLAY_TIMEOUT_DELAY_DEFAULT = 30000;private static final long KEYGUARD_DONE_PENDING_TIMEOUT_MS = 3000;//...private void doKeyguardLocked(Bundle options) {// 检查是否允许外部控制锁屏的显示if (!mExternallyEnabled) {return;}// 如果锁屏已经显示，重置状态并返回if (mStatusBarKeyguardViewManager.isShowing()) {resetStateLocked();return;}// 检查是否需要SIM卡，如果需要但SIM卡缺失或被禁用，则不显示锁屏final boolean requireSim = !SystemProperties.getBoolean("keyguard.no_require_sim", false);final boolean absent = SubscriptionManager.isValidSubscriptionId(mUpdateMonitor.getNextSubIdForState(IccCardConstants.State.ABSENT));final boolean disabled = SubscriptionManager.isValidSubscriptionId(mUpdateMonitor.getNextSubIdForState(IccCardConstants.State.PERM_DISABLED));final boolean lockedOrMissing = mUpdateMonitor.isSimPinSecure()|| ((absent || disabled) && requireSim);// 如果SIM卡锁定或缺失，并且设备还未完成初始设置向导，则不显示锁屏if (!lockedOrMissing && shouldWaitForProvisioning()) {return;}// 如果锁屏被禁用，并且SIM卡没有被锁定或缺失，则不显示锁屏if (mLockPatternUtils.isLockScreenDisabled() && !lockedOrMissing) {return;}// 如果设备设置了Vold密码，并且当前用户需要输入Vold密码，则不显示锁屏if (mLockPatternUtils.checkVoldPassword()) {setShowingLocked(false);hideLocked();return;}// 如果所有条件都满足，则显示锁屏showLocked(options);}//...//...handler 发送消息 SHOW/HIDEprivate void showLocked(Bundle options) {if (DEBUG) Log.d(TAG, "showLocked");// ensure we stay awake until we are finished displaying the keyguardmShowKeyguardWakeLock.acquire();Message msg = mHandler.obtainMessage(SHOW, options);mHandler.sendMessage(msg);}//...handler处理private Handler mHandler = new Handler(Looper.myLooper(), null, true /*async*/) {@Overridepublic void handleMessage(Message msg) {switch (msg.what) {case SHOW:handleShow((Bundle) msg.obj);break;case HIDE:handleHide();break;//...}}};//handler关键处理方法handleShowprivate void handleShow(Bundle options) {synchronized (KeyguardViewMediator.this) {// 如果系统还没有准备好，忽略显示锁屏的请求if (!mSystemReady) {return;}// 标记锁屏为显示状态setShowingLocked(true);// 调用状态栏锁屏视图管理器显示锁屏mStatusBarKeyguardViewManager.show(options);// 标记锁屏不是在隐藏状态mHiding = false;// 重置锁屏完成挂起的状态resetKeyguardDonePendingLocked();// 标记没有运行隐藏动画mHideAnimationRun = false;// 更新活动锁屏状态updateActivityLockScreenState();// 调整状态栏adjustStatusBarLocked();// 用户活动事件userActivity();// 在最后执行，以免延迟锁屏显示playSounds(true);// 释放锁屏显示时持有的WakeLockmShowKeyguardWakeLock.release();}// 显示锁屏管理器mKeyguardDisplayManager.show();}

这里调用了mStatusBarKeyguardViewManager的show方法，代码具体实现如下：

public class StatusBarKeyguardViewManager {//step1 显示锁屏public void show(Bundle options) {mShowing = true; // 标记锁屏为显示状态mStatusBarWindowManager.setKeyguardShowing(true); // 通知状态栏窗口管理器锁屏正在显示reset(); // 调用reset方法来重置锁屏状态}//step2 重置锁屏状态public void reset() {if (mShowing) {if (mOccluded) {mPhoneStatusBar.hideKeyguard(); // 如果锁屏被遮挡，隐藏锁屏mBouncer.hide(false /* destroyView */); // 隐藏解锁界面（Bouncer）} else {showBouncerOrKeyguard(); // 显示解锁界面或锁屏}updateStates(); // 更新锁屏状态}}//step3 显示解锁界面或锁屏private void showBouncerOrKeyguard() {if (mBouncer.needsFullscreenBouncer()) {mPhoneStatusBar.hideKeyguard(); // 需要全屏解锁界面时，隐藏锁屏mBouncer.show(true); // 显示解锁界面（Bouncer）} else {mPhoneStatusBar.showKeyguard(); // 不需要全屏解锁界面时，显示锁屏mBouncer.hide(false); // 隐藏解锁界面（Bouncer）mBouncer.prepare(); // 准备解锁界面（Bouncer）}}
}

接下来主要解读mBouncer.show和hide的实现及相关流程。主要以show方法（加载视图）为主。接下来继续分析KeyguardBouncer的show方法和hide方法流程，代码具体实现如下：

public class KeyguardBouncer {private Context mContext;//...private final Runnable mShowRunnable = new Runnable() {@Overridepublic void run() {// 设置锁屏视图的可见性为可见mRoot.setVisibility(View.VISIBLE);// 恢复锁屏视图的活动状态mKeyguardView.onResume();// 开始锁屏视图的显示动画mKeyguardView.startAppearAnimation();// 清除锁屏即将显示的标志mShowingSoon = false;}};//...//加载及锁屏界面关键流程//step1 显示锁屏界面public void show() {// 确保锁屏视图已经创建，锁屏View的加载ensureView();// 如果锁屏视图已经是可见的或者即将显示，则不需要再次显示if (mRoot.getVisibility() == View.VISIBLE || mShowingSoon) {// 更新当前的安全方法，这在锁屏已经显示但当前安全方法发生变化时是必要的mKeyguardView.show();return;}// 尝试dismiss锁屏。如果没有设置安全模式，这将dismiss整个锁屏。// 如果需要认证，则显示解锁界面（Bouncer）。if (!mKeyguardView.dismiss()) {// 设置标志，表示锁屏即将显示mShowingSoon = true;// 在多个帧上分散工作mChoreographer.postCallbackDelayed(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, mShowRunnable,null, 48);}}//step2 确保锁屏视图已经创建private void ensureView() {//检查mRoot（锁屏界面的根视图）是否已经存在。if (mRoot == null) {//加载锁屏界面inflateView();}}//step3 加载锁屏界面private void inflateView() {// 如果之前已经添加过锁屏视图，先将其移除removeView();// 通过LayoutInflater从keyguard_bouncer布局文件中加载锁屏界面布局mRoot = (ViewGroup) LayoutInflater.from(mContext).inflate(R.layout.keyguard_bouncer, null);// 从加载的布局中获取KeyguardViewBase实例mKeyguardView = (KeyguardViewBase) mRoot.findViewById(R.id.keyguard_host_view);// 为锁屏视图设置锁图案工具，用于处理锁屏图案相关逻辑mKeyguardView.setLockPatternUtils(mLockPatternUtils);// 为锁屏视图设置ViewMediatorCallback，用于处理锁屏界面的回调事件mKeyguardView.setViewMediatorCallback(mCallback);// 将锁屏视图添加到容器视图中，确保它在容器的最后面mContainer.addView(mRoot, mContainer.getChildCount());// 初始时将锁屏视图的可见性设置为不可见mRoot.setVisibility(View.INVISIBLE);// 设置系统UI可见性，禁用HOME按钮，这样用户在锁屏界面上不会看到HOME按钮mRoot.setSystemUiVisibility(View.STATUS_BAR_DISABLE_HOME);}//...//隐藏锁屏界面关键流程//step1 隐藏锁屏界面public void hide(boolean destroyView) {// 取消任何即将执行的显示锁屏的操作cancelShowRunnable();// 如果锁屏视图不为空，则进行清理if (mKeyguardView != null) {// 移除锁屏视图上的解散动作，即用户不再能通过这个视图解散锁屏mKeyguardView.setOnDismissAction(null);// 清理锁屏视图，这可能包括重置状态、停止动画等mKeyguardView.cleanUp();}// 如果传入的参数destroyView为true，则完全移除锁屏视图if (destroyView) {removeView();} else if (mRoot != null) {// 如果不销毁视图，只是将其设置为不可见mRoot.setVisibility(View.INVISIBLE);}}//step2 锁屏界面不显示，取消线程private void cancelShowRunnable() {// 从Choreographer中移除之前安排的动画帧更新回调mChoreographer.removeCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, mShowRunnable, null);// 将mShowingSoon标志设置为false，表示锁屏界面不再即将显示mShowingSoon = false;}
}

最后，总结下整个流程，具体如下：

KeyguardViewMediator类中的doKeyguardLocked方法是用来控制锁屏界面显示的核心逻辑。这个方法会根据设备的当前状态和设置来决定是否显示锁屏。以下是该方法的概要流程：

  1. 检查锁屏状态：首先，方法会检查锁屏是否已经被外部控制（例如通过setKeyguardEnabled方法）禁用。如果锁屏已被禁用，则不会显示锁屏。

  2. 检查锁屏是否已显示：如果锁屏已经显示在屏幕上，方法会重置锁屏状态并返回，不会重复显示锁屏。

  3. 检查SIM卡状态：方法会检查SIM卡是否缺失或被禁用，如果设备需要SIM卡且SIM卡状态不正常，则不会显示锁屏。

  4. 检查设备设置：如果设备还未完成初始设置向导，且SIM卡被锁定或缺失，则不会显示锁屏。

  5. 检查锁屏设置：如果锁屏被设置为禁用，或者设备设置了Vold密码，方法会隐藏锁屏并返回。

  6. 显示锁屏：如果所有条件都满足，方法会调用showLocked方法来显示锁屏界面。

StatusBarKeyguardViewManager类中的show方法负责实际显示锁屏界面。它首先将锁屏的显示状态设置为true，然后调用reset方法来重置锁屏状态。reset方法会根据锁屏是否被遮挡来决定是显示解锁界面（Bouncer）还是锁屏界面。

KeyguardBouncer类中的show方法用于显示解锁界面（Bouncer）。如果需要全屏解锁界面，它会隐藏锁屏并显示解锁界面。否则，它会显示锁屏并隐藏解锁界面，并准备解锁界面以供用户输入。

KeyguardBouncer类中的hide方法用于隐藏解锁界面。它会取消任何即将执行的显示操作，并根据传入的参数决定是销毁视图还是仅仅将其设置为不可见。

这些方法共同工作，确保了锁屏界面能够在适当的时机显示或隐藏，同时提供了用户反馈和设备安全性。

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