Android插件化開發之AMS與應用程序(客戶端ActivityThread、Instrumentation、Activity)通信模型分析

今天主要分析下ActivityManagerService(服務端) 與應用程序(客戶端)之間的通信模型，在介紹這個通信模型的基礎上，再簡單介紹實現這個模型所需要數據類型。

本文所介紹內容基於android2.2版本。由於Android版本的不同，本文所包含的一些類可能在命名等細節上做了一些更改，但萬變不離其宗，整個核心思想和通信流程依舊如下。

例如，①、在android2.3上就將android2.2中ActivityManagerService的很多處理邏輯提煉出來，形成了一個單獨的ActivityStack類，因而顯得更“高級”；

②、將後文講解到的HistoryRecord.Java直接重名名為ActivityRecord.java等。

 

很多不同點我也就不在細說了。大家在研究源碼的過程裡，注意差異就成。

 

 

Android的三大核心功能有如下三個：

1、View.java 關於View工作原理，《Android中View繪制流程以及invalidate()等相關方法分析》分析過。

功能有： 繪制圖形、處理觸摸、按鍵事件等；

2、ActivityManagerService.java簡稱為 AMS

功能有：管理所有應用程序的Activity 、內存管理等 。

3、WindowManagerService.java簡稱為WMS

功能有：為所有應用程序分配窗口，並管理這些窗口。

 

 

從上可知，AMS作為一種系統級服務管理所有Activity，當操作某個Activity時，例如： 啟動一個新的Activity、停止當前Activity，必須報告給AMS，而不能“擅自處理”。當AMS接受到具體通知時，會根據該通知的類型，首先會更新內部記，然後在通知相應客戶進程去運行一個新的Activity或者停止指定的Activity。另外，由於AMS記錄了所有Activity的信息，當然能夠主動的調度這些Activity，甚至在內存不足時，主動殺死後台的Activity。

 

首先對模型中可能運到的類做一個介紹：

ActivityThread.java路徑位於：\frameworks\base\core\java\android\app\ActivityThread.java

說明： 該類為應用程序(即APK包)所對應進程(一個進程裡可能有多個應用程序)的主線程類，即我們通常所說的UI線程。

一個ActivityThread類對應於一個進程。最重要的是，每個應用程序的入口是該類中的static main()函數 。

 

Activity.java 路徑位於：\frameworks\base\core\java\android\app\Activity.java

說明：該類是與用戶交互的對象，同時也是APK應用程序運行的最小單元。ActivityThread類會根據用戶的操作選擇運行哪個Activity。當前運行的Activity是出於resume狀態(有且僅有一個)，其他Activity出於pause或stop狀態。

 

Instrumentation.java路徑位於 ：\frameworks\base\core\java\android\app\ActivityThread.java

說明： 該類用於具體操作某個Activity的功能----單向(oneway)調用AMS以及統計、測量該應用程序的所有開銷。

一個Instrumentation類對應於一個進程。每個Activity內部都有一個該Instrumentation對象的引用。

 

舉個例子吧。

我們將我們應用程序比作一個四合院，那麼Activity對應於四合院的人，ActivithThread對應於院子的主人----管理所有人，Instrumentation對應於管家------受氣的命，接受來自人(Activity/ActivithThread)的命令 ，去單向(oneway)調用AMS 。

 

ApplicationThread類是ActivityThread的內部類：

說明：該類是一個Binder類，即可實現跨進程通信。主要用於接受從AMS傳遞過來的消息，繼而做相應處理。

 

ActivityManagerService.java路徑位於：

\frameworks\base\services\java\com\android\server\am\ActivityManagerService.java

說明：該類是一個Binder類，即可實現跨進程通信。因此可以接受從客戶端，例如Instrumentation、Context等調用過來的

信息。ActivityManagerService提供了全局的代理對象，供IPC調用。

 

 

AMS與ActivityThread的通信模型圖如下：

從該模型圖我們得知以下知識點：

 

第一、 引起調用AMS的對象通常有Context 、 Instrumentatio、ActivityThread等 。

第二、當AMS接受到來自某個應用程序傳來的消息後，在AMS內部處理完畢後，會通過Binder機制回調回該應用程序

所在ApplicationThread服務端類，即ActivityThread.java類。

第三、當ActivityThread接受到AMS傳遞過來的消息後，進行內部處理。如果需要的話，會繼續與AMS通信。

最後，當整個通信完成時，ActivityThread會選擇合適的對象，例如Service、Activity、BroadcastReceiver等去做相應的

處理。

 

 

 

最後，對通信模型設計到的設計到的數據類進行介紹：

 

AMS 服務端用到的數據類：

ProcessRecord.java路徑：\frameworks\base\services\java\com\android\server\am\ ProcessRecord.java

說明： 記錄每個進程的裡的全部信息 。 主要信息包括該進程中包含的Activity、Provider、Service等信息、進程文件信息、該進程的內存狀態信息。

源代碼(部分)如下：

class ProcessRecord implements Watchdog.PssRequestor {  
  
    // 第一個應用程序的ApplicationInfo對象  
    final ApplicationInfo info; // all about the first app in the process  
    final String processName; // name of the process 進程名  
    // List of packages running in the process  
    final HashSet pkgList = new HashSet(); // 該進程裡運行的應用程序包名  
    // contains HistoryRecord objects  
    final ArrayList activities = new ArrayList(); // 保存該進程下所有Activity的信息 AndroidManifest.xml  
    // all ServiceRecord running in this process  
    final HashSet services = new HashSet(); // 保存該進程下所有Service的信息   
}  

 

HistoryRecord.java路徑：\frameworks\base\services\java\com\android\server\am\HistoryRecord.java

說明： 記錄每個Activity的全部信息，因為AMS不知道客戶端Activity的存在，因此在服務端用HistroyRecord對象來方便管理和統計對應客戶端Activity的信息。而且該類也是一個Binder類，因此可以跨進程調用。在客戶端中，ActivityThread同樣用HistroyRecord的“代理“ Proxy對象去標記對應的Activity。

源代碼(部分)如下：

 

**  
 * An entry in the history stack, representing an activity.  
 */  
class HistoryRecord extends IApplicationToken.Stub {  
  
    final ActivityInfo info; // all about me     
    final Intent intent; // the original intent that generated us   
    final String shortComponentName; // the short component name of the intent    
    TaskRecord task;        // the task this is in.  該Activity對應Task的信息  
    ProcessRecord app;  // if non-null, hosting application 該Activity所在的進程信息  
      
    boolean stopped;        // is activity pause finished?  該Activity是否已經停止 即onStop();  
    boolean delayedResume;  // not yet resumed because of stopped app switches? 是否需要暫時停止啟動  
    boolean finishing;      // activity in pending finish list?  是否正在finish 即殺死該Activity  
      
    ...  
}  

 

TaskRecord.java路徑：\frameworks\base\services\java\com\android\server\am\TaskRecord.java

說明： 記錄每個任務 Task的信息。 Activity可以運行在不同的Task中。

源代碼(部分)如下：

 

class TaskRecord {  
    // id   
    final int taskId;       // Unique identifier for this task.  
    final String affinity;  // The affinity name for this task, or null.  
    final boolean clearOnBackground; // As per the original activity.  
    //啟動一個新的Task的的Intent信息  
    Intent intent;          // The original intent that started the task.  
    Intent affinityIntent;  // Intent of affinity-moved activity that started this task.  
    ComponentName origActivity; // The non-alias activity component of the intent.  
    ComponentName realActivity; // The actual activity component that started the task.  
    //運行在該Task的Activity數目  
    int numActivities;      // Current number of activities in this task.  
}  

 

ActivityManagerService.java

PS：該類還是相當龐大的，有著琳琅滿目的數據對象，稍不注意，就給迷失了。

源代碼(部分)如下：

 

class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative implements xxx {  
    // This is the maximum number of activities that we would like to have  
    // running at a given time.  
    static final int MAX_ACTIVITIES = 20;  //系統中正在運行的Activity數目，最大為20  
    // Maximum number of recent tasks that we can remember.  
    static final int MAX_RECENT_TASKS = 20; //最大的Task數目為20      
    /** 
     * The back history of all previous (and possibly still 
     * running) activities.  It contains HistoryRecord objects. 
     */  //當前系統中正在運行的Activity信息，即處於onPause、onStop、onResume狀態的Activity信息  
    final ArrayList mHistory = new ArrayList();    
  
    /** 
     * Current activity that is resumed, or null if there is none. 
     */  
    HistoryRecord mResumedActivity = null;  //當前正在於用戶交互的Activity信息，即處於onResume狀態。  
    /** 
     * When we are in the process of pausing an activity, before starting the 
     * next one, this variable holds the activity that is currently being paused. 
     */  
    HistoryRecord mPausingActivity = null;  //當前正在暫停的Activity信息，即正在onPause();  
    /** 
     * All of the applications we currently have running organized by name. 
     * The keys are strings of the application package name (as 
     * returned by the package manager), and the keys are ApplicationRecord 
     * objects. 
     */  //當前正在運行的Process信息  
    final ProcessMap mProcessNames  = new ProcessMap();  
    //開始啟動一個Activity  
    public final int startActivity(){ ...}  
}  

 

ActivityThread所在客戶端 ：

 

基本對象都已在開篇介紹過，ActivityThread 、ApplicationThread 類。

ActivityThread .java

源代碼(部分)如下：

 

/** 
 * This manages the execution of the main thread in an 
 * application process, scheduling and executing activities, 
 * broadcasts, and other operations on it as the activity 
 * manager requests. 
 * 
 * {@hide} 
 */  
public final class ActivityThread {  
      
     //保存了該進程裡所有正在運行的Activity信息  ， 即沒有onDestroy()的Activity  
     //IBinder對象是HistoryRecord的代理對象，在客戶端已IBinder標記每個Activity信息  
     final HashMap mActivities = new HashMap();  
       
     final H mH = new H();  // H對象 ,Handler子類  
     Instrumentation mInstrumentation;  
     ...  
}  

 

ApplicationThread是ActivityThread的內部類

源代碼(部分)如下：

 

public final class ActivityThread {  
    ...   
    //Binder類 主用功能是接受從AMS傳遞過來的消息，做處理後轉發給H類去進一步處理。  
    private final class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative{  
         public final void schedulePauseActivity(){...}  
          public final void scheduleSendResult{...}  
          public final void scheduleSendResult(){...}  
    }  
}  

 

最後介紹一下ActivityThread的兩個內部類。

 

H類 是ActivityThread的內部類

說明 ：H類是一個Hander子類 ，該類僅僅是為了異步調用而設計的，使用方法同Hander類一樣。

源代碼(部分)如下：

 

public final class ActivityThread {   
    ...  
    private final class H extends Handler {  
            
        private H() {  
           SamplingProfiler.getInstance().setEventThread(mLooper.getThread());  
        }  
        //處理消息  
        public void handleMessage(Message msg){  
             switch (msg.what) {  
               case LAUNCH_ACTIVITY: {  
                 //啟動一個Activity  
                 ActivityRecord r = (ActivityRecord)msg.obj;  
                 r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(  
                         r.activityInfo.applicationInfo);  
                 handleLaunchActivity(r, null);                   
               }   
               ...  
             }  
        }  
   }  
}  

 

ActivityRecord類同樣是ActivityThread的內部類

說明：在客戶端保存當前Activity的相關信息，方便ActivityThread管理維護Activity。這個類在實現和功能上對應於AMS的

HistoryRecord類。

源代碼(部分)如下：

 

public final class ActivityThread{  
    ...  
    //記錄了客戶端Activity的信息  
    private static final class ActivityRecord {  
         IBinder token;  //該變量對應於AMS服務端HistoryRecord對象  
         Intent intent;  //啟動該Activity對應的intent信息  
         Bundle state;   //保存一些信息  onCreate(state)  
         Activity activity;  //對應於Activity類  
         ActivityInfo activityInfo;  //對應的ActivityInfo對象  
         ...  
    }  
}

 

另外我再對客戶端Activity、ActivityRecord、ActivityThread 類包含的IBinder token屬性進行一下說明：該token變量

實際上指向的的ActivityManagerService的HistoryRecord對象，他們是一一對應的。在應用程序內部和AMS都通過該token

變量來標記我們實際需要的Activity信息。 如下圖所示：

對ActivityManagerService通信模型以及數據類有一定認識後，那麼現在你就可以具體去接觸每個操作是怎麼實現的了。 例如startActivity()、 registerReceiver()等。 後面我也會慢慢講解到的，有興趣的可以先看如下兩篇吧。講解的都挺詳細的，反正我是偷了不少經。 O(∩_∩)O~