Android PiP

Created: April 12, 2023 3:24 PM Status: In Progress

Android PiP

picture-in-picture (PiP) 从Android 8上开始出现, 是一种特殊的multi-window mode

和自由窗口最大的区别是画中画窗口更多的用于展示内容如视频, 表面会覆盖一层菜单界面用来控制media, 并且用户不能和存在于pip mode的activity的界面交互。

PiP Window的交互

从Android 12开始:

单击: 展示操控界面(最大化按钮, 设置按钮, 关闭按钮,...)
双击: 最大化/最小化当前PiP window
拖动: 在屏幕上任意移动; stash window到屏幕边缘, if stashed, 单击或拖动窗口还原
pinch-to-zoom(两指缩放): 改变PiP window 大小
拖动四角缩放(onDragCornerResize)

App端的应用

Google官方的pip 应用例子: https://github.com/android/media-samples/tree/main/PictureInPicture/#readme

官方文档:https://developer.android.com/develop/ui/views/picture-in-picture

在AndroidManifest.xml中配置, actvity允许进入PiP

<**activity** android:name=".MainActivity"
    android:configChanges="screenSize|smallestScreenSize|screenLayout|orientation"
    android:supportsPictureInPicture="true">

App端主动进入pip模式

*@Deprecated*
public void enterPictureInPictureMode() {
    enterPictureInPictureMode(new PictureInPictureParams.Builder().build());
}
enterPictureInPictureMode(@NonNull PictureInPictureParams *params*);

PictureInPictureParams

App用来自定义一些pip的样式，动画过渡等等功能

几个常用params的例子:

.setAutoEnterEnabled(true): 退出activit时自动进入pip
- 一些常见的视频app都会有类似的功能, 视频界面时退到home自动弹出小窗
- 在老一些的版本中没有这个接口。实现这个效果是通过Activity中override onUserLeavHint()，里面主动调用enterPictureInPictureMode
.setSourceRectHint(Rect)：提过提供期望截图hint rect, 进入pip的动画会更加丝滑
- 默认过渡是颜色遮罩
- 提供hint rect时会用截图做遮罩, 所以动画效果更好
.setAspectRatio(): 设置pip window的窗口比例
- 默认比例是16:9, landscape

<!-- The default aspect ratio for picture-in-picture windows. -->
<item name="config_pictureInPictureDefaultAspectRatio" format="float" type="dimen">
    1.777778
</item>

也可以自己自定义成竖屏的pip window: .setAspectRatio(new Rational(9, 16))

💡 app自己配置sourceRectHint和aspectRatio需要相匹配才可以, 截图动画可以完成丝滑的过渡没有拉伸是因为做了**等比缩放,** 所以sourceRectHint的ratio不能和进入的pip aspectRatio差太多.

总体的结构Overview

通过App端调用enterPictureInPictureMode通知ATMS和WM core开始对task结构和configuration做相应的变化。在变化过程中WM Shell通过TaskOrganizer感知到window mode的变化(WINDOWING_MODE_PINNED)再通过TaskListener callback告诉PipTaskOrganizer完成对应的独立动画，和input相关事件的注册等。

WM Core中的相关处理

关键代码:

RootWindowContainer#moveActivityToPinnedRootTask:
- mService.deferWindowLayout()
- rootTask.setWindowingMode(WINDOWING_MODE_PINNED) -> 有一些关于WINDOWING_MODE_PINNED变化的特殊处理
- rootTask.setDeferTaskAppear(false) -> onTaskAppeared PendingTaskEvent
- mService.continueWindowLayout() -> dispatchPendingEvents
- notifyActivityPipModeChanged(*r*.getTask(), *r*) -> PipController onActivityPinned listeners
提供进入pip接口, 客户端最终调用到enterPictureInPictureMode通知ATMS当前Activity进入pip模式
- ActivityTaskManagerService#enterPictureInPictureMode
ATMS持有mRootWindowContainer, 作为WindowConfiguration树形结构的root节点(全局单例), 开始"指挥"当前task完成相对应的操作
- RootWindowContainer#moveActivityToPinnedRootTask(...)
- RootWindowContainer完成了对即将要进入pip task的window mode的改变, 但是此时, 改变的仅仅是windowmode, task surface的大小在等待Pip模块完成动画后由WindowContainerTransaction通知更新
ActivityRecord#finishing

💡 RootWindowContainer根据当前要进入pip的`activityRecord.getTask().getNonFinishingActivityCount()`来判断是否需要Build新的task作为进入pip activity的rootTask

见下面视频, 两种不同的情况

在不同场景下, WM Core会让Shell感知到Task的变化, PiP模块就可以根据container的不同变化场景完成不同的独立动画
- TaskOrganizerController
  - onTaskAppeared
  - onTaskInfoChaned
  - onTaskVanished
  - DispatchPendingEvents

Shell感知Task的变化

通过ShellTaskOrganizer感知task的变化
- onTaskAppeared
- onTaskInfoChanged
- onTaskVanished
不同模块注册ShellTaskOrganizer.TaskListener

TaskListener是shell端的calback, 可以理解为ShellTaskOrganizer作为shell的对接人在接受wm core发来的task变化的情况, 再通过TaskListener告诉shell的对应模块发生了什么

e.g.

PipTaskOrganizer implements ShellTaskOrganizer.TaskListener
StageTaskOrganizer implements ShellTaskOrganizer.TaskListener

需要注意的细节是onTaskInfoChanged接口不一定对应TaskListener的onTaskInfoChanged.

e.g.

WM core告诉ShellTaskOrganizer onTaskInfoChanged, 对应pip可能感知到的是 onTaskAppeared

比如在"WM Core中的相关处理"的结构图中，如果RootWindowContainer没有新建task, 把当前唯一ActivityRecord的Task变成了PINNED task, 这时候ShellTaskOrganizer感知到的是task info的变化。但是对于PipTaskOrganizer 应该理解成onTaskAppeared (on PINNED task appeared), 所以源码中区分了这一点, 在ShellTaskOrganizer的onTaskInfoChanged中尝试更新callback ShellTaskOrganizer#updateTaskListenerIfNeeded，这样做确保了Pip可以在处理task变化的逻辑时做到统一

通过TaskStackListener:

PipController

onActivityPinned 注册4个listeners
- PipResizeGestureHandler: 处理pinch-resize, onDragCornerResize, dismiss-target
- PipInputConsumer: 处理移动Pip, pip menu touch 事件的接受
- PipMediaController: Pip menu对于视频media的控制
- PipAppOpsListener: 监听app设置相关变化, runtime permissions access
onActivityUnPinned 销毁listeners

❓ //TODO

我理解TaskStackListener和TaskOrganizer都是为了感知WM core中container的变化(可能一个针对task一个针对activityrecord), 看代码的区别是感知的时机不同, 还有其他区别吗? 为什么不能只用其中一个在pip中做事情?

WM Shell pip

Pip 作为一个单独的模块在shell 中独立处理了动画实现, 包括手势缩放动画, 窗口变化的动画。完成了两种input消费的处理, task surface大小的input consumer和屏幕大小的gesture monitor。在对task做变化(移动, 缩放, 进入退出pip等)的过程和完成时, 通过SurfaceControl.Transaction 和 WindowContainerTransaction通知WM core相关变化

动画系统

在RootWindowContainer对task进行WindowMode的改变后, rootTask.setDeferTaskAppeared(false) 会让TaskOrganizerController在根据不同的场景添加PendingTaskEvent, 这个event会在这之后的continueLayout 流程中会被dispatchPendingEvents发送给TaskOrganizer
PipTaskOraganizer在感知到Task的变化并且拿到taskInfo和leash后, 就会通过PipAnimationController触发pip独立的动画
PipAnimationController.PipTransitionAnimator 本身是一种ValueAnimator, 换句话说, 通过ValueAnimator作为驱动, 去不断的更新task的SurfaceControl, 达到了动画的效果。
在动画结束时, Pip再通过WindowContainerTransaction向WM core更新bounds, activityWindowingMode等

动画驱动-PipAnimationController

AnimationType
- ANIM_TYPE_BOUNDS
- ANIM_TYPE_ALPHA
PipTansitionAnimator abstract
- 作为PipAnimationController的内部类, 是一种ValueAnimator, 驱动整个pip的动画系统, 对task的SurfaceControl做操作
- 在PipAnimationController中静态实现了两种concrete class:
  - ofBounds
  - ofAlpha
- pip模块会根据不同的场景通过controller拿到上面两种不同的animator实现, PipAnimationController#getAnimator
- PipTransitionAnimator作为一个抽象类，封装好了pip在做不同动画时的通用逻辑, 如应用SurfaceControlTransaction对leash的操作, 添加/删除PipContentOverlay, 插入通用的PipAnimationCallback逻辑等。并且规定好了generic type的变量已经需要定制的操作:
  - T mBaseValue;
  - T mCurrentValue;
  - T mStartValue;
  - T mEndValue;
  - appySurfaceTransaction()
  - ...
  - 两个不同的具体实现ofBounds, ofAlpha分别对应Rect 和 float

动画遮罩-PipContentOverlay

pip在做动画的时候会根据app的提供的不同的PipParameters使用不同的遮罩:

PipColorOverlay
PipSnapShotOverlay

PipContentOverlay被reparent到Task leash, Integer.MAX_VALUE确保overlay在所有sibilings中z-order是最高的

💡 做动画时的SurfaceControl操作还是在task的leash上完成, see `SurfaceControl#reparent`

Re-parents a given layer to a new parent. Children inherit transform (position, scaling) crop, visibility, and Z-ordering from their parents, as if the children were pixels within the parent Surface.

App端如果提供了有效的sourceRectHint就会使用PipSnapShotOverlay; 如果没有提供sourceRectHint或者是无效的, 就会使用默认的PipColorOverlay

PipContentOverlay提供了3种callback来定制不同overlay的表现:

attach
onAnimationUpdate
onAnimationEnd

比如, SnapshotOverlay在onAnimationUpdate的时候不需要做任何事情, 跟着parentLeash动就可以; ColorOverlay的逻辑则是需要用适当的方式在做动画时更新纯色遮罩的透明度, 来达到相对好的效果。

两种不同的遮罩样式:

暂时无法在文档外展示此内容

动画代码示例

关键代码

PipAnimationController
PipSurfaceTransactionHelper: 里面封装了对surface在pip不同场景下的组合操作

PipAnimationController在配置好之后就会启动PipTransitionAnimator,这时属性动画开始根据设置好的动画曲线对常量值做改变, 在不同的ValueAnimator.AnimatorUpdateListener, 回调中做不同的事情, 关键的操作就是通过PipSurfaceTransactionHelper来对leash做各种变化来达到动画的效果

`// PipAnimationController
*@Override*
public void onAnimationUpdate(ValueAnimator *animation*) {
    // customized by concrete classes
    applySurfaceControlTransaction(mLeash, newSurfaceControlTransaction(),
            *animation*.getAnimatedFraction());
}`

`// e.g. 
// PipAnimationController#ofBounds
*@Override*
void applySurfaceControlTransaction(SurfaceControl *leash*,
        SurfaceControl.Transaction *tx*, float *fraction*) {
    final Rect base = getBaseValue();
    final Rect start = getStartValue();
    final Rect end = getEndValue();
    if (mContentOverlay != null) {
        mContentOverlay.onAnimationUpdate(*tx*, *fraction*);
    }
    ...
    Rect bounds = mRectEvaluator.evaluate(*fraction*, start, end);
    float angle = (1.0f - *fraction*) * *startingAngle*;
    setCurrentValue(bounds);
    if (inScaleTransition() || *sourceHintRect* == null) {
        //做不等比的scale
        ...
    } else {
        // fraction是现在动画常量变化完成的比例, 根据这个fraction计算出来一个预期的temp的切割rect, 用于后面的crop
        final Rect insets = computeInsets(*fraction*);
        getSurfaceTransactionHelper().scaleAndCrop(*tx*, *leash*,
                *sourceHintRect*, initialSourceValue, bounds, insets,
                isInPipDirection);
        ...
    }
}
**see: PipSurfaceTransactionHelper#scaleAndCrop**// scale, crop, position(左上坐标位移)
*tx*.setMatrix(*leash*, mTmpTransform, mTmpFloat9)
        // 这个mTmpDestinationRect就是上面computeInsets计算出来的这次动画update需要crop到的地方
        .setCrop(*leash*, mTmpDestinationRect)
        .setPosition(*leash*, left, top);`

手势系统

注册InputConsumer接收移动, touch事件
注册"pip-resize"gesture monitor监听全局gesture
- pinch resize 双指缩放
  - 开关配置: PipResizeGestureHandler#mEnablePinchResize
- onDragCornerResize 拖拽四角缩放
  - 开关配置: PipResieGestureHandler#mEnableDragCornerResize

💡 拖拽四角缩放需要监听task surface之外的触摸事件, 所以用InputConsumer注册一个和PiP window 一样大小的surface做不到这一点。Gesutre Monitor的touchableRegion是整个屏幕, 所以PiP可以感知到task surface之外的触摸事件

移动单双击-InputConsumer

注册PipInputConusmer

`PipController#init() onActivityPinned()`

`mPipInputConsumer.registerInputConsumer();`

`public void registerInputConsumer() {
    if (mInputEventReceiver != null) {
        return;
    }
    final InputChannel inputChannel = new InputChannel();
    try {
        *// TODO(b/113087003): Support Picture-in-picture in multi-display.*        mWindowManager.destroyInputConsumer(mName, DEFAULT_DISPLAY);
        **mWindowManager.createInputConsumer(mToken, mName, DEFAULT_DISPLAY, inputChannel);**    } catch (RemoteException e) {
        ProtoLog.e(ShellProtoLogGroup.WM_SHELL_PICTURE_IN_PICTURE,
                "%s: Failed to create input consumer, %s", TAG, e);
    }
    mMainExecutor.execute(() -> {
        *// Choreographer.getSfInstance() must be called on the thread that the input event        // receiver should be receiving events        // TODO(b/222697646): remove getSfInstance usage and use vsyncId for transactions        // YW_PIP_NOTE        // TODO:*        mInputEventReceiver = new InputEventReceiver(inputChannel,
            Looper.myLooper(), Choreographer.getSfInstance());
        if (mRegistrationListener != null) {
            mRegistrationListener.onRegistrationChanged(true */* isRegistered */*);
        }
    });
}`

在上面注册InputConsumer的时候会发现并没有设置成task surface的大小, 这个逻辑是在InputMonitor中特殊处理了mPipInputConsumer

InputMonitor#UpdateInputForAllWindowsConsumer

// 特殊记录

mPipInputConsumer = getInputConsumer(INPUT_CONSUMER_PIP);

在InputMonitor中注册consumer的时候, 通过private final ArrayMap<String, InputConsumerImpl> mInputConsumers = new ArrayMap();
特殊记录了mPipInputConsumer, 并且在窗口continueLayout的时候更新InputConsumer的大小，也就是当task变成Pip window的时候, InputConsumer的touchableRegion更新成和task surface一样的大小

//InputMonitor.UpdateInputForAllWindowsConsumer#accpet(WindowState w) 
if (w.inPinnedWindowingMode()) {
    if (mAddPipInputConsumerHandle) {
        *// YW_PIP_NOTE        // update the mPipInputConsumer to cropped by the task bounds*        final Task rootTask = w.getTask().getRootTask();
        **mPipInputConsumer.mWindowHandle.replaceTouchableRegionWithCrop(                rootTask.getSurfaceControl());**        final DisplayArea targetDA = rootTask.getDisplayArea();
        *// We set the layer to z=MAX-1 so that it's always on top.*        if (targetDA != null) {
            mPipInputConsumer.layout(mInputTransaction, rootTask.getBounds());
            mPipInputConsumer.reparent(mInputTransaction, targetDA);
            mPipInputConsumer.show(mInputTransaction, MAX_VALUE - 1);
            mAddPipInputConsumerHandle = false;
        }
    }
}

dumpsys input 和 dumpsys window的对比, consumer的touchableRegion和task bounds是一致的, 这也是PiP其中一个特性的原因, app进入pip模式是不能再和app自己的界面交互的

adb shell dumpsys input | vim -

/pip_input_consumer

adb shell dumpsys window w | vim -

/mWindowingMode=pinned

缩放手势-Gesture Monitor

PipResizeGestureHandler

onActivityPinned()中注册也就是wm structure被改变完成的时候, 此时currTask.windwMode == PINNED_MODE

*// YW_PIP_NOTE// handle gestures and stuff// e.g. pinch gesture to resize, onDragCornerResize*mPipResizeGestureHandler.onActivityPinned();
if (mIsEnabled) {
    // Register input event receiver
    **mInputMonitor = InputManager.getInstance().monitorGestureInput(            "pip-resize", mDisplayId);**    try {
        mMainExecutor.executeBlocking(() -> {
            **mInputEventReceiver = new PipResizeInputEventReceiver(                    mInputMonitor.getInputChannel(), Looper.myLooper());**        });
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new RuntimeException("Failed to create input event receiver", e);
    }
}

全局的手势监听

adb shell dumpsys input | vim -

/Gesture Monitor

拖拽四角缩放(onDragCornerResize)等手势实现

InputManager.getInstance().monitorGestureInput(IBinder monitorToken, @NonNull String requestedName, int displayI);

InputMonitor相关wiki: https://wiki.n.miui.com/display/~chuziqian/InputMonitor

不同场景下的dumpsys对比

移动

adb shell dumpsys input | vim -

/Input Dispatcher

onDragCorner

两指缩放

PipMenu

//TODO

SystemWindows

SurfaceControlViewHost

Pip转屏

PiP dumpsys相关关键词

adb shell dumpsys activity service com.android.systemui

/PipController

//TODO

PipTochHandler
PipBoundsAlgorithm

PipTaskOrganizer
- mPictureInPictureParams: 可以用这个来区分app是自己addView悬浮窗还是用的pip.

mPictureInPictureParams=PictureInPictureParams( aspectRatio=null #进入pip window 的 width / height ratio, null默认1.7 expandedAspectRatio=null sourceRectHint= Rect(0, 60 - 1600, 1060) #截图的提示rect hasSetActions=true hasSetCloseAction=false isAutoPipEnabled=false # onUserLeaveHint(), 返回桌面自动进入pip模式 isSeamlessResizeEnabld=true title=null subtitle=null isLaunchIntoPip=false )

PipBoundsState
PipInputConsumer

Reference

https://developer.android.com/develop/ui/views/picture-in-picture

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 3 Commits
Android PiP b3661494880e403ba99872148754e846		Android PiP b3661494880e403ba99872148754e846
.DS_Store		.DS_Store
README.md		README.md

Provide feedback

Saved searches

Use saved searches to filter your results more quickly

Repository files navigation

Android PiP

Android PiP

PiP Window的交互

App端的应用

PictureInPictureParams

总体的结构Overview

WM Core中的相关处理

Shell感知Task的变化

WM Shell pip

动画系统

手势系统

PipMenu

Pip转屏

PiP dumpsys相关关键词

Reference

About

Releases

Packages

everbrightw/Android-PiP

Folders and files

Latest commit

History

Repository files navigation

Android PiP

Android PiP

PiP Window的交互

App端的应用

PictureInPictureParams

总体的结构Overview

WM Core中的相关处理

Shell感知Task的变化

WM Shell pip

动画系统

手势系统

PipMenu

Pip转屏

PiP dumpsys相关关键词

Reference

About

Topics

Resources

Stars

Watchers

Forks

Releases

Packages 0

Packages