Android Input 子系統(tǒng)初探

Android系統(tǒng)基于Linux內(nèi)核實現(xiàn)，內(nèi)核作為整個操作系統(tǒng)的核心，對下，它負責整個硬件的驅(qū)動、實現(xiàn)對硬件器件的控制管理；對上，它提供各種系統(tǒng)所需的核心功能。Android系統(tǒng)支持的輸入設(shè)備較多，如按鍵、觸摸屏、手柄等，面對種類繁雜的輸入設(shè)備，內(nèi)核通過抽象化的方式來使得各輸入設(shè)備的的核心處理流程統(tǒng)一化，細節(jié)處理流程差異化（通過不同類型的回調(diào)實現(xiàn)），這就是Input子系統(tǒng)所要完成的內(nèi)容，總結(jié)來說，它在內(nèi)核中主要作用為：

整體的Input事件處理框圖如圖1所示，本文主要圍繞這張圖來詳述Input子系統(tǒng)的各個方面，如定義、初始化、注冊匹配、事件傳遞、與用戶空間的交互等。介于本人理解有限，如有敘述不當?shù)牡胤剑€請諒解指出。

在前序內(nèi)容中，我們提前用到了Input Device、Input Handler等名詞，但還沒有進行相關(guān)的解釋說明。本節(jié)的內(nèi)容旨在了解Input子系統(tǒng)中幾個重要的結(jié)構(gòu)體定義，以便于Input子系統(tǒng)的后續(xù)介紹。

struct input_dev用來抽象所有的輸入設(shè)備，由于不同的輸入設(shè)備上報的事件或形式存在差異，抽象的input_dev必然需要包含差異的內(nèi)容，形成一種x+(y1、y2、y3..)的方式（其中，x為所有輸入設(shè)備共有的成員，y1/y2/y3為輸入設(shè)備差異化成員），所以在實際的特定輸入設(shè)備驅(qū)動開發(fā)工作中，只需要填充部分成員即可完成input_dev的定義。詳細的成員定義說明如下：

struct input_handler用于抽象事件處理，不同的輸入設(shè)備對應(yīng)的事件處理方式會存在差異，linux內(nèi)核抽象該結(jié)構(gòu)體保證input事件的處理流程一致，具體的實現(xiàn)部分通過input_handler的函數(shù)指針回調(diào)完成，主要包括匹配、建立連接、事件傳遞/過濾等，具體的成員說明如下：

在抽象input_dev和input_handler之后，我們知道一個input_dev上報的事件可以被多個input_handler接收處理，一個input_handler也可以處理多個input_dev上報的事件，這樣多個input_dev和多個input_handler之間可能會形成交織的網(wǎng)狀（如下圖2）。在這種情況下，需要一個橋梁來搭建兩者之間的聯(lián)系，兩邊的函數(shù)調(diào)用都可以通過這個“中介”進行，input_handle就是這個橋梁。

Input_handle的定義比較簡單，各成員說明如下：

主要流程包括input core初始化、input設(shè)備注冊、input_handler注冊、input設(shè)備與input_handler匹配、input事件傳遞。

Input core通過sybsys_initcall注冊設(shè)定啟動等級，保證其初始化會早于input設(shè)備和input_handler的注冊（module_init方式注冊），在初始化過程中主要完成：

一般而言，Input設(shè)備驅(qū)動需要完成設(shè)備的控制和響應(yīng)上報，其中響應(yīng)上報是通過注冊的input_dev來完成，所以input_dev的注冊需要在input設(shè)備驅(qū)動的初始化過程中調(diào)用input_register_device完成，input_register_device執(zhí)行的過程說明如下：

Input handler的注冊相對于input設(shè)備的注冊更為簡單，在填充struct input_handler后，直接調(diào)用input_register_handler完成handler的注冊，input_register_handler的處理流程如下：

Input_handler與input_dev的注冊最終都會調(diào)用input_attach_handler完成自己與“相親對象”的配對，配對完成后input_dev、input_handler、input_handle之間的關(guān)系如圖3所示，設(shè)備驅(qū)動和事件處理層驅(qū)動都可以通過自身訪問到input_handle，然后通過input_handle訪問到自己的“對象”，具體的匹配代碼說明如下：

當handler中match回調(diào)沒有實現(xiàn)時只用根據(jù)input_dev中的id與input_handler中id_table包含的id進行匹配，如evdev_handler匹配所有Input設(shè)備，故所有的input設(shè)備都可以通過dev/input/event*路徑獲取原始上報數(shù)據(jù)。

在匹配成功后會調(diào)用connect回調(diào)，舉例evdev_handler中的connect內(nèi)容如下：

不同的input設(shè)備上報的input事件的格式不同，比如觸摸屏上報input事件時一般需要上報手指的id、x坐標、y坐標等信息（如圖4為B協(xié)議報點格式， A協(xié)議報點無需上報id，會在inputReader中重新分配）。

每一個事件上報都是通過input_event接口來完成，在判定事件類型是否支持后，主要是調(diào)用input_handle_event來完成：

該接口中，首先根據(jù)type、code判定該事件的disposition，當disposition為INPUT_PASS_TO_DEVICE時，將該事件傳遞給input_dev設(shè)備自身的event函數(shù)處理；當disposition為INPUT_PASS_TO_HANDLERS時，即將該事件傳遞給事件處理層處理，此處一般是將所有的事件存儲在dev的vals數(shù)組中（此處，在disposition為INPUT_SLOT時表明上次處理的點與本次不同，故多添加一個ABS_MT_SLOT事件）；當disposition為INPUT_FLUSH時或者傳遞的事件達到數(shù)組的極限時才將事件傳遞給事件處理層處理（ input_sync時，disposition才能取得INPUT_FLUSH這個值）。

input_get_disposition函數(shù)是將根據(jù)type和code判定事件的disposition，此處只關(guān)心EV_SYN、EV_KEY、EV_ABS事件。EV_KEY事件中當設(shè)置了按鍵自動重發(fā)時的value值為2，!!test_bit(code, dev->key) != !!value語句中都進行了兩次取反操作是為了避免出現(xiàn)0、1之外的數(shù)據(jù)，如果本次上報的按鍵事件與上次不同才會進行上報給事件處理層（dev->key保存了最近按鍵事件的所有狀態(tài)），否則不予處理。

在收到sync事件或者event buffer size接近最大值時開始同步事件，此時傳遞的為一包事件，input_pass_values接口主要是尋找input_dev設(shè)備對應(yīng)的handle處理存儲的數(shù)據(jù)，另外設(shè)置的輸入設(shè)備支持EV_REP事件，則會在此處設(shè)置定時器自動重發(fā)按鍵事件（按鍵值為2）。

所有的input設(shè)備都會和evdev_handler匹配，此處假設(shè)匹配的handler為evdev_handler，則events指向的函數(shù)為evdev_events：

evdev_pass_values只是將傳過來的所有事件存儲在client->buffer中；kill_fasync函數(shù)用于發(fā)送通知事件，告訴上層client->buffer中有數(shù)據(jù)可以讀了。

當應(yīng)用層或框架層調(diào)用read函數(shù)讀取/dev/input/event*文件時，會調(diào)用evdev_read返回數(shù)據(jù)，其中event_fetch_next_event是判斷client->buffer這個循環(huán)緩沖區(qū)中的頭尾指針是否相等（相等時buffer中沒有數(shù)據(jù)），不相等時取出一個input_event類型的事件放入到event中；input_event_to_user函數(shù)是將此事件copy到應(yīng)用層，input_event_size函數(shù)是用來獲取一個input_event事件的大小，循環(huán)復制client->buffer中的事件到應(yīng)用層的buffer中。

上層誰會來打開文件讀這些事件？一種是getevent工具，另外一種是android框架層的inputflinger服務(wù)，其主要會創(chuàng)建InputReader和InputDispatcher兩個線程。InputReader負責與底層的事件打交道，其先通過eventHub讀取所有的事件， 然后通過設(shè)備屬性或事件特征找到對應(yīng)的mapper處理將底層事件轉(zhuǎn)換為android設(shè)計的事件類型；InputDispatcher負責與窗口打交道，將收到的事件派發(fā)給對應(yīng)注冊的窗口。