Android 横竖屏旋转全流程源码深度解析

本文基于 Android 15 AOSP 源码，从传感器感知到旋转动画播放，完整剖析屏幕旋转的每一个环节。涉及 DisplayRotation、ScreenRotationAnimation、ActivityRecord、WindowManagerService 等核心类。

一、全局流程概览

一句话总结：传感器变化 → WMS冻屏截图 → 通知SystemUI → Configuration派发 → Activity重建 → 解冻播放旋转动画。

整个横竖屏旋转可以划分为以下六个阶段：

下面逐一展开分析。

二、阶段一：传感器感知与旋转决策

2.1 OrientationListener 回调

一切始于 DisplayRotation 内部类 OrientationListener 的回调。当系统传感器（SystemSensorManager）检测到设备方向变化时：

// DisplayRotation.java - OrientationListener@OverridepublicvoidonProposedRotationChanged(@Surface.Rotation int rotation){// 发送交互功耗提升，优化重绘性能    mService.mPowerManagerInternal.setPowerBoost(Boost.INTERACTION, 0);    dispatchProposedRotation(rotation);if (isRotationChoiceAllowed(rotation)) {// 用户手动确认模式：显示旋转确认按钮        mRotationChoiceShownToUserForConfirmation = rotation;finalboolean isValid = isValidRotationChoice(rotation);        sendProposedRotationChangeToStatusBarInternal(rotation, isValid);    } else {// 自动旋转模式：直接触发旋转更新        mRotationChoiceShownToUserForConfirmation = ROTATION_UNDEFINED;        mService.updateRotation(false/* alwaysSendConfiguration */,false/* forceRelayout */);    }}

2.2 updateRotationUnchecked —— 旋转决策核心

updateRotation 最终调用到 DisplayRotation.updateRotationUnchecked，这是旋转决策的核心方法：

// DisplayRotation.javabooleanupdateRotationUnchecked(boolean forceUpdate){// 1. 前置检查if (!forceUpdate) {// 是否暂停旋转更新if (mDeferredRotationPauseCount > 0) returnfalse;// 是否在 Transition 动画中if (mDisplayContent.inTransition() && ...) returnfalse;// 是否在最近任务动画中if (mDisplayContent.mFixedRotationTransitionListener.shouldDeferRotation()) returnfalse;    }// 2. 计算新的旋转角度finalint oldRotation = mRotation;int rotation = rotationForOrientation(lastOrientation, oldRotation);// 3. 角度未变则直接返回if (oldRotation == rotation) returnfalse;// 4. 记录新角度    mRotation = rotation;    mDisplayContent.setLayoutNeeded();    mDisplayContent.mWaitingForConfig = true;// 5. 通知 SystemUI 开始远程旋转    startRemoteRotation(oldRotation, mRotation);returntrue;}

关键点：rotationForOrientation 方法根据应用声明的 orientation（如 portrait、landscape、unspecified 等）和当前传感器角度，综合决策出最终的旋转角度。其中 0度、90度为逆时针旋转方向。

三、阶段二：WMS冻屏与截图

Android 15 默认启用 Shell Transitions 模式，旋转动画逻辑移到SystemUI的WM Shell进程执行，减少WMS核心服务负担，仅兼容旧设备保留legacy冻屏路径。

3.1 冻屏流程

startFreezingDisplay                    // WindowManagerService.java  └─ doStartFreezingDisplay       ├─ mScreenFrozenLock.acquire()  // 申请屏幕冻结锁       ├─ mAtmService.startPowerMode() // 启动性能模式减少冻屏时间       ├─ freezeInputDispatchingLw()   // 冻结输入事件分发       ├─ mAppTransition.freeze        // 冻结 App Transition       └─ new ScreenRotationAnimation(displayContent, originalRotation)            // 传递的是原始 rotation（旧角度）

3.2 ScreenRotationAnimation 构造

ScreenRotationAnimation 在构造时完成了几件关键的事：

// ScreenRotationAnimation 构造函数（Shell Transitions 版本，Android 15 默认模式）ScreenRotationAnimation(Context context, TransactionPool pool, Transaction t,        TransitionInfo.Change change, SurfaceControl rootLeash, int animHint, int flags) {// 1. 记录起止尺寸和旋转角度    mStartWidth = change.getStartAbsBounds().width();    mStartHeight = change.getStartAbsBounds().height();    mStartRotation = change.getStartRotation();    mEndRotation = change.getEndRotation();// 2. 创建动画 Leash 容器层    mAnimLeash = new SurfaceControl.Builder()        .setParent(rootLeash)        .setEffectLayer()        .setName("Animation leash of screenshot rotation")        .build();// 3. 获取WMS传递过来的屏幕快照（或直接捕获）if (change.getSnapshot() != null) {// Shell Transitions模式下WMS已经提前捕获好快照，直接复用        mScreenshotLayer = change.getSnapshot();        t.reparent(mScreenshotLayer, mAnimLeash);    } else {//  fallback 直接捕获当前屏幕内容        ScreenCapture.LayerCaptureArgs args = new ScreenCapture.LayerCaptureArgs.Builder(mSurfaceControl)            .setCaptureSecureLayers(true)            .setAllowProtected(true)            .setSourceCrop(new Rect(0, 0, mStartWidth, mStartHeight))            .build();        ScreenCapture.ScreenshotHardwareBuffer screenshotBuffer = ScreenCapture.captureLayers(args);// 4. 创建截图图层（RotationLayer）        mScreenshotLayer = new SurfaceControl.Builder()            .setParent(mAnimLeash)            .setBLASTLayer()            .setName("RotationLayer")            .build();// 5. 将截图 Buffer 设置到图层上并显示        TransitionAnimation.configureScreenshotLayer(t, mScreenshotLayer, screenshotBuffer);        t.show(mScreenshotLayer);    }// 6. 初始化旋转变换矩阵，把截图从新坐标映射回旧视觉位置    setScreenshotTransform(t);    t.apply();}

3.3 setRotation 与矩阵变换

setRotation 方法负责对截图内容进行 SurfaceControl 的矩阵变换。

delta 的计算方式：

delta = deltaRotation(endRotation, startRotation)      = (endRotation - startRotation + 4) % 4

例如从 ROTATION_0 旋转到 ROTATION_1（90度）：

• 参数传递是反过来的：old=0, new=1
• delta = (0 – 1 + 4) % 4 = 3，即 Surface.ROTATION_270

为什么是反过来的？ 因为 setRotation 的目的是将截图从新坐标系”转回”到旧坐标系的视觉效果。矩阵使用数学旋转角度（逆时针为正），而 Android 的 ROTATION 值是顺时针定义的。

坐标系变换：Matrix 以屏幕坐标原点（左上角）进行旋转。当 delta 为 270度（数学上的 -90度）时，画面旋转后还需要向下平移才能正确显示在屏幕上。90度更新后坐标原点继续按照左上角。

四、阶段三：SystemUI 跨进程回调

冻屏完成后，通过 startRemoteRotation 跨进程通知 SystemUI：

// DisplayRotation.javaprivatevoidstartRemoteRotation(int fromRotation, int toRotation){    mDisplayContent.mRemoteDisplayChangeController.performRemoteDisplayChange(        fromRotation, toRotation, null/* newDisplayAreaInfo */,        (transaction) -> continueRotation(toRotation, transaction)    );}

SystemUI 处理完旋转相关的 UI 调整（如状态栏、导航栏的重新布局）后，通过回调触发 continueRotation：

// DisplayRotation.javaprivatevoidcontinueRotation(int targetRotation, WindowContainerTransaction t){if (targetRotation != mRotation) return; // 过期的回调直接丢弃    mService.mAtmService.deferWindowLayout();try {        mDisplayContent.sendNewConfiguration(); // 进入 Configuration 派发if (t != null) {            mService.mAtmService.mWindowOrganizerController.applyTransaction(t);        }    } finally {        mService.mAtmService.continueWindowLayout();    }}

五、阶段四：Configuration 派发

这是整个旋转流程中最复杂的部分，涉及 Configuration 的逐层派发。

5.1 完整调用链

continueRotation  └─ sendNewConfiguration                              // DisplayContent.java       └─ updateDisplayOverrideConfigurationLocked            ├─ computeScreenConfiguration            │    ├─ updateDisplayAndOrientation         // 更新 displayInfo，高宽互换            │    ├─ config.windowConfiguration.setBounds // 设置新的宽高角度            │    └─ computeScreenAppConfiguration       // 处理 inset（状态栏、刘海等）            └─ updateGlobalConfigurationLocked          // ATMS                 ├─ mTempConfig.updateFrom(values)      // 检测变化                 ├─ WindowProcessController.onConfigurationChanged                 │    └─ ConfigurationChangeItem.obtain  // 通知 App 进程                 └─ mRootWindowContainer.onConfigurationChanged                      └─ WindowContainer.onConfigurationChanged                           └─ dispatchConfigurationToChild                                └─ DisplayContent.onRequestedOverrideConfigurationChanged                                     ├─ applyRotation                                     │    └─ setRotation  // ScreenRotationAnimation                                     └─ super.onRequestedOverrideConfigurationChanged                                          └─ onResize     // 各子节点响应尺寸变化

5.2 关键节点说明

**computeScreenConfiguration**：在这里对 displayInfo 进行真正的更新。检查是否有旋转，如果有则让高宽互换，并赋值给 mDisplayInfo。

**onResize**：各子节点（如 NavigationBar 的 WindowState）响应尺寸变化，被加入 mResizingWindows 列表。后续 performSurfacePlacementNoTrace 中的 handleResizingWindows 会处理这些窗口。

**applyRotation**：在 DisplayContent.onRequestedOverrideConfigurationChanged 中调用，对 ScreenRotationAnimation 执行 setRotation，更新截图图层的变换矩阵。

六、阶段五：Activity 的冻结与重建

6.1 判断是否需要 Relaunch

// ActivityRecord.javaprivatebooleanshouldRelaunchLocked(int changes, Configuration changesConfig){// 获取 Activity 在 Manifest 中声明的 configChangesint configChanged = info.getRealConfigChanged();// 与当前的 change 进行比较// 如果声明忽略的多了，就不需要 relaunchreturn (changes & (~configChanged)) != 0;}

6.2 冻结与重建流程

ensureActivityConfiguration                    // ActivityRecord.java  ├─ shouldRelaunchLocked                      // 判断是否需要 relaunch  │    └─ info.getRealConfigChanged            // 检查 Manifest 中的 configChanges  ├─ startFreezingScreenLocked                 // 冻结 ActivityRecord  │    └─ mWmService.mAppsFreezingScreen++     // 计数+1，WMS解冻时需要归零  └─ relaunchActivityLocked                    // 重建 Activity       ├─ ActivityRelaunchItem.obtain          // 触发 onDestroy → onCreate       └─ PauseActivityItem.obtain

重要：ActivityRecord 的冻结和 WMS 的冻结是两个不同的概念。mAppsFreezingScreen 是一个计数器，WMS 的全局解冻需要等待所有 ActivityRecord 都解冻（计数归零）后才能执行。

6.3 ActivityRecord 的解冻

ActivityRecord 的解冻由动画系统触发：

animate                                        // WindowAnimator.java  └─ checkAppWindowsReadyToShow               // WindowContainer.java，遍历子节点       └─ checkAppWindowsReadyToShow          // ActivityRecord.java            └─ stopFreezingScreen             // 条件：allDrawn == true

当 ActivityRecord 的所有窗口都绘制完成（allDrawn = true）时，才会触发解冻。

七、阶段六：解冻与旋转动画

7.1 WMS 解冻触发

当新的 Window 执行到 performSurfacePlacement 时，开始解冻流程：

performSurfacePlacement                        // WindowSurfacePlacer.java  └─ performSurfacePlacementNoTrace            // RootWindowContainer.java       └─ stopFreezingDisplayLocked            // WindowManagerService.java            // 条件：mOrientationChangeComplete == true            └─ doStopFreezingDisplayLocked                 // 条件：screenRotationAnimation != null && hasScreenshot()                 └─ screenRotationAnimation.dismiss                      └─ startAnimation

7.2 旋转动画的选择与创建

在 buildAnimation 方法中，根据 delta 值选择对应的动画资源：

// ScreenRotationAnimation.java - buildAnimationint delta = deltaRotation(mEndRotation, mStartRotation);switch (delta) { /* Counter-Clockwise Rotations */case Surface.ROTATION_0:        mRotateExitAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext,                R.anim.screen_rotate_0_exit);        mRotateEnterAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext,                R.anim.rotation_animation_enter);break;case Surface.ROTATION_90:        mRotateExitAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext,                R.anim.screen_rotate_plus_90_exit);        mRotateEnterAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext,                R.anim.screen_rotate_plus_90_enter);break;case Surface.ROTATION_180:        mRotateExitAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext,                R.anim.screen_rotate_180_exit);        mRotateEnterAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext,                R.anim.screen_rotate_180_enter);break;case Surface.ROTATION_270:        mRotateExitAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext,                R.anim.screen_rotate_minus_90_exit);        mRotateEnterAnimation = AnimationUtils.loadAnimation(mContext,                R.anim.screen_rotate_minus_90_enter);break;}

7.3 动画含义详解（以逆时针转90度为例）

当屏幕逆时针转90度时，delta 为 Surface.ROTATION_270，xml 名为 minus90（数学上减90度）：

两个动画几乎同时被创建，但 Enter 动画通过 startOffset 实现了时间上的延迟效果——在较长时间内 alpha 为0，造成”先退后进”的视觉效果。

7.4 动画执行机制

旋转动画通过 SurfaceAnimator 驱动：

startAnimation  ├─ startDisplayRotation                      // 对 DisplayContent 旋转  │    └─ SurfaceAnimator.startAnimation  │         ├─ new LocalAnimationAdapter  │         └─ startAnimation  │              └─ createAnimationLeash       // 创建动画 Leash，获取 parent  └─ startScreenshotRotationAnimation          // 截图层的旋转动画       └─ buildSurfaceAnimation

历史演进：以前动画都由 WindowAnimator.animate 驱动，但引入 Leash 机制后（为了优化性能和解耦），动画由 SurfaceAnimationRunner 接管。

八、特殊场景：configChanges 避免重建

8.1 声明方式

在 AndroidManifest.xml 中为 Activity 声明：

<activityandroid:configChanges="orientation|screenSize" />

8.2 效果

声明后，旋转时：

• ❌ 不会触发 relaunchActivityLocked
• ❌ 不会有 onDestroy 和 onCreate 回调
• ✅ 界面仍然会更新（通过 relayoutWindow）
• ✅ 会收到 onConfigurationChanged 回调

8.3 relayoutWindow 的触发路径

有三条路径可以触发 relayoutWindow：

路径1：ActivityConfigurationChangeItem（最重要）  → Configuration 变化通知路径2：notifyInsets  → Insets 变化通知路径3：handleResized  performSurfacePlacementNoTrace             // RootWindowContainer    └─ handleResizingWindows         └─ reportResized              └─ resized                     // ViewRootImpl.java                   └─ dispatchResized                        └─ relayout

九、调试技巧

9.1 开启旋转相关日志

adb shell wm logging enable-text WM_DEBUG_ORIENTATION WM_DEBUG_STATES WM_DEBUG_CONFIGURATIONadb logcat -c; adb logcat -s WindowManager > rotation_log.txt

9.2 放慢旋转动画

开发者选项中的动画缩放（10倍）对横竖屏旋转动画无效。需要在源码中修改：

在 ScreenRotationAnimation.buildAnimation 中，动画初始化后添加：

mRotateExitAnimation.scaleCurrentDuration(10);mRotateEnterAnimation.scaleCurrentDuration(10);

9.3 查看动画 Leash 创建

在 SurfaceAnimator.createAnimationLeash 中添加堆栈打印，过滤 type=screen_rotation 即可定位旋转动画的 Leash 创建时机和层级关系。

十、完整时序总结

将整个流程按时间顺序串联：

【时间流程1：传感器 → 冻屏 → 通知SystemUI】OrientationListener.onProposedRotationChanged     // 传感器变化  └─ WMS.updateRotation       └─ DisplayRotation.updateRotationUnchecked            ├─ rotationForOrientation              // 计算新角度            ├─ startFreezingDisplay                // 冻屏            │    └─ new ScreenRotationAnimation    // 截图 + 创建顶层Layer            │         ├─ captureLayers             // 截图            │         ├─ 创建 RotationLayer        // 盖住其他画面            │         └─ setRotation               // 设置矩阵变换            └─ startRemoteRotation                 // 通知 SystemUI                 └─ onRotateDisplay                // 跨进程调用【时间流程2：SystemUI回调 → Configuration派发 → Activity重建】mRemoteRotationCallback.continueRotateDisplay  └─ continueRotation       └─ sendNewConfiguration            └─ updateDisplayOverrideConfigurationLocked                 ├─ computeScreenConfiguration     // 更新 displayInfo，高宽互换                 └─ updateGlobalConfigurationLocked                      ├─ onConfigurationChanged    // 逐层派发                      │    ├─ applyRotation        // 应用旋转                      │    └─ onResize             // 各节点响应尺寸变化                      └─ ensureActivityConfiguration                           ├─ startFreezingScreenLocked  // 冻结 ActivityRecord                           └─ relaunchActivityLocked     // 重建 Activity【时间流程3：解冻 → 旋转动画】performSurfacePlacement  └─ stopFreezingDisplayLocked                     // WMS 解冻       └─ screenRotationAnimation.dismiss            └─ startAnimation                      // 播放旋转动画                 ├─ startDisplayRotation            // Display 旋转动画                 └─ startScreenshotRotationAnimation // 截图旋转动画animate (WindowAnimator)  └─ checkAppWindowsReadyToShow       └─ ActivityRecord.stopFreezingScreen        // ActivityRecord 解冻

十一、总结

Android 横竖屏旋转是一个涉及传感器、WMS、SystemUI、ATMS、SurfaceFlinger 等多个模块协作的复杂流程。其核心设计思想是：

1. 冻屏保护：用截图图层盖住真实画面，避免用户看到中间态的混乱布局
2. 异步协调：通过跨进程回调与 SystemUI 协作，确保系统 UI 先完成调整
3. 逐层派发：Configuration 沿 RootWindowContainer → DisplayContent → Task → ActivityRecord 的层级结构树逐层传递
4. 双重冻结：WMS 冻结（全局）和 ActivityRecord 冻结（单个 Activity）是独立的，WMS 解冻需要等待所有 ActivityRecord 解冻
5. 动画过渡：解冻时通过 Exit/Enter 两个动画实现平滑的视觉过渡，Leash 机制实现了动画与窗口的解耦

理解这个流程，对于排查旋转相关的 Bug（如旋转卡死、动画异常、布局错乱、黑屏闪烁等）有重要的指导意义。

参考源码路径：

• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/DisplayRotation.java
• frameworks/base/libs/WindowManager/Shell/src/com/android/wm/shell/transition/ScreenRotationAnimation.java
• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityRecord.java
• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/SurfaceAnimator.java
• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowSurfacePlacer.java