神奇的 Visibility API on Firefox OS – 從應用程式前背景控制看 OS 實作

在桌面版本的網頁開發中,我們可以透過 HTML5 的 page visibility API 來知道目前的網頁是否為使用者焦點,或者目前不可為使用者所見,來達成某些目的:如停止 UI 更新,資料交換…等,範例程式如下:

我們將這個 API 帶到 Firefox OS 中,並賦予了它更深一層的意義:

  • 應用程式判斷自己在前景/背景的依據,類似 android 的 onPause/onResume
  • 系統底層 Low Memory Killer 的參數之一:背景應用程式在可用記憶體過低時會優先被 kill
  • 在電力消耗變成一個必須優先考量要點的手持裝置上,透過進入背景時停止更新 UI 對電力節約有很大幅度的幫助。

然而,在手機系統上,並不像在桌面瀏覽器一樣單純的是透過頁面切換 (onPageShow/onPageHide) 來決定要不要對某個 web page/app 做前景背景切換,而是要根據系統 UI hierarchy 以及當前介面中層級較高的其他元件的狀態來維持 visibility 的協調性。聽起來很抽象嗎?先來張系統模組介面架構圖:

 

Gaia System Architecture Diagram (source from https://docs.google.com/drawings/d/18DnhTgQBK3M0KBeLGJkWW1hfiYBB6GgTmfdbUnT2SLs/edit?usp=sharing)

 

簡單的說,手機系統介面在特定狀態下會將目前已經是前景的 app 設定為背景狀態,其優先層級如下:

  1. Screen off (螢幕關閉)
  2. Call screen (電話中介面)
  3. Lockscreen on (手機鎖定介面啟動)
  4. Inline activities (app內嵌 web activities 作用中)
  5. App transition end (app 切換結束)
  6. Back to home (回到 homescreen)

而這些事件又可能會同時發生而產生互相影響,如:inline activity 作用時電話打進來,多重 inline activities 中第一次產生的 activity frame 會被第二次的 activity frame 蓋掉…等。

這些決策發生在哪呢?與桌面瀏覽器不同,決定這一切的是發生在 Gaia,也就是 Firefox OS 的 UI 層:換句話說,是以 JavaScript 撰寫的噢。而實現的方式是系統中各個模組對各個底層 moz-*  API 的 callback 重新包覆並以 custom event 的形式通知其他模組,最後集中給 system app 中的 Window Manager 來做統一管理。

這樣做最大的原因是:只有 Gaia 本身最了解與 UI 相關的一切,而既然 Gecko 將 API expose 出來,只要你對 API 夠熟悉,想要自己用 JavaScript/HTML 實現一個瀏覽器是可能的。

這部份我們可以用一個實例說明:
「裝置從進入閒置狀態,到使用者按下電源鍵,之後解開鎖定螢幕 (LockScreen)」對 visibility 影響的過程:

  1. Screen is off by idle timeout:
    (Gaia) [Screen Manager] mozPower.screenEnabled = false
    (Gaia) [Screen Manager] send custom ‘screenchange’ event
    (Gaia) [Lockscreen] get ‘screenchange’ event, check the settings of “lockscreen.enabled" and dispatch custom ‘lock’ event
    (Gaia) [Window Manager] get ‘lock’ event, and then set visibility = false for current app(focused one).
    (Gonk) [/sys/power] See mozPower.screenEnabled is modified and send ‘sizemodechange’ to simulate the content window is minimized.
    (Gecko) [shell] Get ‘sizemodechange’ event, set visibility = false for the whole system app
  2. Turn on screen:
    (Gecko) Get keypress event of sleep-button, and then send mozChromeEvent to gaia
    (Gaia) [Hardware Button Manager] Get mozChromeEvent with type = “sleep-button-press", wrap the event to ‘wake’ event
    (Gaia) [Screen Manager] mozPower.screenEnabled = true
    (Gecko) [shell] Get ‘sizemodechange’ event, set visibility = true for the whole system app
    *NOTE* the current app is still invisible now, but the system app is visible.
  3.  Unlock the lockscreen:
    (Gaia) [Lockscreen] Send custom ‘unlock’ event.
    (Gaia) [Widow Manager] Get ‘unlock’ event and turn on the active app’s visibility. 

對 App 開發者來說,其實你只要適當地註冊 visibilitychange event handler 去分別處理前景與背景的任務,而維持 visibility state 的正確性與一致性則是作業系統的責任,這也是開發 website/web application 與 web-based OS 之間最大的不同吧:必須同時考慮到過去(已經存在的網頁)/現在(我們正在開發中的內建app)/未來(即將到來的 FirefoxOS app)。想要看到 Javascript / Web 更多的可能性嗎?歡迎加入 Firefox OS 開發團隊!

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