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Android插件化开发之AMS与应用程序(客户端ActivityThread、Instrumentation、Activity)通信模型分析
2016-11-18 08:15:58         来源:chenyu  
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今天主要分析下ActivityManagerService(服务端) 与应用程序(客户端)之间的通信模型,在介绍这个通信模型的基础上,再简单介绍实现这个模型所需要数据类型。

本文所介绍内容基于android2.2版本。由于Android版本的不同,本文所包含的一些类可能在命名等细节上做了一些更改,但万变不离其宗,整个核心思想和通信流程依旧如下。

例如,①、在android2.3上就将android2.2中ActivityManagerService的很多处理逻辑提炼出来,形成了一个单独的ActivityStack类,因而显得更“高级”;

②、将后文讲解到的HistoryRecord.Java直接重名名为ActivityRecord.java等。

 

很多不同点我也就不在细说了。大家在研究源码的过程里,注意差异就成。

 

 

Android的三大核心功能有如下三个:

1、View.java 关于View工作原理,《Android中View绘制流程以及invalidate()等相关方法分析》分析过。

功能有: 绘制图形、处理触摸、按键事件等;

2、ActivityManagerService.java简称为 AMS

功能有:管理所有应用程序的Activity 、内存管理等 。

3、WindowManagerService.java简称为WMS

功能有:为所有应用程序分配窗口,并管理这些窗口。

 

 

从上可知,AMS作为一种系统级服务管理所有Activity,当操作某个Activity时,例如: 启动一个新的Activity、停止当前Activity,必须报告给AMS,而不能“擅自处理”。当AMS接受到具体通知时,会根据该通知的类型,首先会更新内部记,然后在通知相应客户进程去运行一个新的Activity或者停止指定的Activity。另外,由于AMS记录了所有Activity的信息,当然能够主动的调度这些Activity,甚至在内存不足时,主动杀死后台的Activity。

 

首先对模型中可能运到的类做一个介绍:

ActivityThread.java路径位于:\frameworks\base\core\java\android\app\ActivityThread.java

说明: 该类为应用程序(即APK包)所对应进程(一个进程里可能有多个应用程序)的主线程类,即我们通常所说的UI线程。

一个ActivityThread类对应于一个进程。最重要的是,每个应用程序的入口是该类中的static main()函数 。

 

Activity.java 路径位于:\frameworks\base\core\java\android\app\Activity.java

说明:该类是与用户交互的对象,同时也是APK应用程序运行的最小单元。ActivityThread类会根据用户的操作选择运行哪个Activity。当前运行的Activity是出于resume状态(有且仅有一个),其他Activity出于pause或stop状态。

 

Instrumentation.java路径位于 :\frameworks\base\core\java\android\app\ActivityThread.java

说明: 该类用于具体操作某个Activity的功能----单向(oneway)调用AMS以及统计、测量该应用程序的所有开销。

一个Instrumentation类对应于一个进程。每个Activity内部都有一个该Instrumentation对象的引用。

 

举个例子吧。

我们将我们应用程序比作一个四合院,那么Activity对应于四合院的人,ActivithThread对应于院子的主人----管理所有人,Instrumentation对应于管家------受气的命,接受来自人(Activity/ActivithThread)的命令 ,去单向(oneway)调用AMS 。

 

ApplicationThread类是ActivityThread的内部类:

说明:该类是一个Binder类,即可实现跨进程通信。主要用于接受从AMS传递过来的消息,继而做相应处理。

 

ActivityManagerService.java路径位于:

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

说明:该类是一个Binder类,即可实现跨进程通信。因此可以接受从客户端,例如Instrumentation、Context等调用过来的

信息。ActivityManagerService提供了全局的代理对象,供IPC调用。

 

 

AMS与ActivityThread的通信模型图如下:

\

从该模型图我们得知以下知识点:

 

第一、 引起调用AMS的对象通常有Context 、 Instrumentatio、ActivityThread等 。

第二、当AMS接受到来自某个应用程序传来的消息后,在AMS内部处理完毕后,会通过Binder机制回调回该应用程序

所在ApplicationThread服务端类,即ActivityThread.java类。

第三、当ActivityThread接受到AMS传递过来的消息后,进行内部处理。如果需要的话,会继续与AMS通信。

最后,当整个通信完成时,ActivityThread会选择合适的对象,例如Service、Activity、BroadcastReceiver等去做相应的

处理。

 

 

 

最后,对通信模型设计到的设计到的数据类进行介绍:

 

AMS 服务端用到的数据类:

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

说明: 记录每个进程的里的全部信息 。 主要信息包括该进程中包含的Activity、Provider、Service等信息、进程文件信息、该进程的内存状态信息。

源代码(部分)如下:

class ProcessRecord implements Watchdog.PssRequestor {  
  
    // 第一个应用程序的ApplicationInfo对象  
    final ApplicationInfo info; // all about the first app in the process  
    final String processName; // name of the process 进程名  
    // List of packages running in the process  
    final HashSet pkgList = new HashSet(); // 该进程里运行的应用程序包名  
    // contains HistoryRecord objects  
    final ArrayList activities = new ArrayList(); // 保存该进程下所有Activity的信息 AndroidManifest.xml  
    // all ServiceRecord running in this process  
    final HashSet services = new HashSet(); // 保存该进程下所有Service的信息   
}  

 

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

说明: 记录每个Activity的全部信息,因为AMS不知道客户端Activity的存在,因此在服务端用HistroyRecord对象来方便管理和统计对应客户端Activity的信息。而且该类也是一个Binder类,因此可以跨进程调用。在客户端中,ActivityThread同样用HistroyRecord的“代理“ Proxy对象去标记对应的Activity。

源代码(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.  该Activity对应Task的信息  
    ProcessRecord app;  // if non-null, hosting application 该Activity所在的进程信息  
      
    boolean stopped;        // is activity pause finished?  该Activity是否已经停止 即onStop();  
    boolean delayedResume;  // not yet resumed because of stopped app switches? 是否需要暂时停止启动  
    boolean finishing;      // activity in pending finish list?  是否正在finish 即杀死该Activity  
      
    ...  
}  

 

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

说明: 记录每个任务 Task的信息。 Activity可以运行在不同的Task中。

源代码(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.  
    //启动一个新的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.  
    //运行在该Task的Activity数目  
    int numActivities;      // Current number of activities in this task.  
}  

 

ActivityManagerService.java

PS:该类还是相当庞大的,有着琳琅满目的数据对象,稍不注意,就给迷失了。

源代码(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;  //系统中正在运行的Activity数目,最大为20  
    // Maximum number of recent tasks that we can remember.  
    static final int MAX_RECENT_TASKS = 20; //最大的Task数目为20      
    /** 
     * The back history of all previous (and possibly still 
     * running) activities.  It contains HistoryRecord objects. 
     */  //当前系统中正在运行的Activity信息,即处于onPause、onStop、onResume状态的Activity信息  
    final ArrayList mHistory = new ArrayList();    
  
    /** 
     * Current activity that is resumed, or null if there is none. 
     */  
    HistoryRecord mResumedActivity = null;  //当前正在于用户交互的Activity信息,即处于onResume状态。  
    /** 
     * 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;  //当前正在暂停的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. 
     */  //当前正在运行的Process信息  
    final ProcessMap mProcessNames  = new ProcessMap();  
    //开始启动一个Activity  
    public final int startActivity(){ ...}  
}  

 

ActivityThread所在客户端 :

 

基本对象都已在开篇介绍过,ActivityThread 、ApplicationThread 类。

ActivityThread .java

源代码(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 {  
      
     //保存了该进程里所有正在运行的Activity信息  , 即没有onDestroy()的Activity  
     //IBinder对象是HistoryRecord的代理对象,在客户端已IBinder标记每个Activity信息  
     final HashMap mActivities = new HashMap();  
       
     final H mH = new H();  // H对象 ,Handler子类  
     Instrumentation mInstrumentation;  
     ...  
}  

 

ApplicationThread是ActivityThread的内部类

源代码(部分)如下:

 

public final class ActivityThread {  
    ...   
    //Binder类 主用功能是接受从AMS传递过来的消息,做处理后转发给H类去进一步处理。  
    private final class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative{  
         public final void schedulePauseActivity(){...}  
          public final void scheduleSendResult{...}  
          public final void scheduleSendResult(){...}  
    }  
}  

 

最后介绍一下ActivityThread的两个内部类。

 

H类 是ActivityThread的内部类

说明 :H类是一个Hander子类 ,该类仅仅是为了异步调用而设计的,使用方法同Hander类一样。

源代码(部分)如下:

 

public final class ActivityThread {   
    ...  
    private final class H extends Handler {  
            
        private H() {  
           SamplingProfiler.getInstance().setEventThread(mLooper.getThread());  
        }  
        //处理消息  
        public void handleMessage(Message msg){  
             switch (msg.what) {  
               case LAUNCH_ACTIVITY: {  
                 //启动一个Activity  
                 ActivityRecord r = (ActivityRecord)msg.obj;  
                 r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(  
                         r.activityInfo.applicationInfo);  
                 handleLaunchActivity(r, null);                   
               }   
               ...  
             }  
        }  
   }  
}  

 

ActivityRecord类同样是ActivityThread的内部类

说明:在客户端保存当前Activity的相关信息,方便ActivityThread管理维护Activity。这个类在实现和功能上对应于AMS的

HistoryRecord类。

源代码(部分)如下:

 

public final class ActivityThread{  
    ...  
    //记录了客户端Activity的信息  
    private static final class ActivityRecord {  
         IBinder token;  //该变量对应于AMS服务端HistoryRecord对象  
         Intent intent;  //启动该Activity对应的intent信息  
         Bundle state;   //保存一些信息  onCreate(state)  
         Activity activity;  //对应于Activity类  
         ActivityInfo activityInfo;  //对应的ActivityInfo对象  
         ...  
    }  
}

 

另外我再对客户端Activity、ActivityRecord、ActivityThread 类包含的IBinder token属性进行一下说明:该token变量

实际上指向的的ActivityManagerService的HistoryRecord对象,他们是一一对应的。在应用程序内部和AMS都通过该token

变量来标记我们实际需要的Activity信息。 如下图所示:

\

对ActivityManagerService通信模型以及数据类有一定认识后,那么现在你就可以具体去接触每个操作是怎么实现的了。 例如startActivity()、 registerReceiver()等。 后面我也会慢慢讲解到的,有兴趣的可以先看如下两篇吧。讲解的都挺详细的,反正我是偷了不少经。 O(∩_∩)O~

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