安卓資源管理機制簡析

在Android中，所有的資源都在res目錄下存放，包括drawable，layout，strings,anim等等，當我們向工程中加入任何一個資源時，會在R類中相應會爲該 資源分配一個id，我們在應用中就是通過這個id來訪問資源的，相信做過Andorid開發的朋友對於這些肯定不會陌生，所以這個也不是我今天想要說的，我今天想和大家一起學習的是android是如何管理資源的，在Android系統中，資源大部分都是通過xml文件定義的(drawable是圖片)，如layout，string，anim都是xml文件，而對於layout，anim和strings等xml文件僅僅是解析xml文件，讀取指定的值而已，但是對於layout文件中控件的解析就比較複雜了，例如對於一個Button，需要解析它所有的屬性值，這個是如何實現的呢。

這裏我們首先要考慮一個問題，就是一個控件有哪些屬性是如何定義的？比如TextView具有哪些屬性？爲什麼我設置TextView的樣式只能用style而不能用android:theme?這些信息都是在哪裏定義的，想要弄清楚這個問題，就必須從源碼工程招答案，我使用的是android4.1工程，如果你使用的是其他版本的，那麼可能用些出入。

先看三個文件

1、d:\android4.1\frameworks\base\core\res\res\values\attrs.xml

看到attrs.xml文件，不知道你有沒有想起什麼？當我們在自定義控件的時候，是不是會創建一個attrs.xml文件？使用attrs.xml文件的目的其實就是給我們自定義的控件添加屬性，打開這個目錄後，你會看到定義了一個叫"Theme"的styleable，如下(我只截取部分)

<declare-styleable name="Theme">
        <!-- ============== -->
        <!-- Generic styles -->
        <!-- ============== -->
        <eat-comment />

        <!-- Default color of foreground imagery. -->
        <attr name="colorForeground" format="color" />
        <!-- Default color of foreground imagery on an inverted background. -->
        <attr name="colorForegroundInverse" format="color" />
        <!-- Color that matches (as closely as possible) the window background. -->
        <attr name="colorBackground" format="color" />

在這個文件中，定義了Android中大部分可以使用的屬性，這裏我說的是“定義”而不是“聲明”,同名在語法上面最大的區別就是定義要有format屬性，而聲明沒有format屬性。

2、d:\android4.1\frameworks\base\core\res\res\values\attrs_manifest.xml

這個文件的名字和上面的文件的名字很像，就是多了一個manifest，故名思議就是定義了AndroidManifest.xml文件中的屬性，這裏面有一個很重要的一句話

<attr name="theme" format="reference" />

定義了一個theme屬性，這個就是我們平時在Activity上面使用的theme屬性

3、d:\android4.1\frameworks\base\core\res\res\values\themes.xml

這個文件開始定義了一個叫做"Theme" 的sytle，如下(截圖部分)

<style name="Theme">

        <item name="colorForeground">@android:color/bright_foreground_dark</item>
        <item name="colorForegroundInverse">@android:color/bright_foreground_dark_inverse</item>
        <item name="colorBackground">@android:color/background_dark</item>
        <item name="colorBackgroundCacheHint">?android:attr/colorBackground</item>

這個就是我們平時在Application或者Activity中使用的Theme，從這裏可以看出，Theme也是一種style,那爲什麼style只能永遠View/ViewGorup，而Theme只能用於Activity或者Application呢？先記住此問題，我們後續會爲你解答

我們再來整合這三個文件的內容吧，首先在attrs.xml文件中，定義了Android中大部分的屬性，也就是說以後所有View/Activity中大部分的屬性就是在這裏定義的，然後在attrs_manifest.xml中定義了一個叫做theme的屬性，它的值就是再themes文件中定義的Theme或者繼承自“Theme”的style。

有了上面的知識後，我們再來分析上面說過的兩個問題：

1、TextView控件（其他控件也一樣）的屬性在哪裏定義的。

2、既然Theme也是style，那爲什麼View只能用style，Activity只能使用theme？

所有View的屬性定義都是在attrs.xml文件中的，所以我們到attrs.xml文件中尋找TextView的styleable吧

<declare-styleable name="TextView">
       <!-- Determines the minimum type that getText() will return.
            The default is "normal".
            Note that EditText and LogTextBox always return Editable,
            even if you specify something less powerful here. -->
       <attr name="bufferType">
           <!-- Can return any CharSequence, possibly a
            Spanned one if the source text was Spanned. -->
           <enum name="normal" value="0" />
           <!-- Can only return Spannable. -->
           <enum name="spannable" value="1" />
           <!-- Can only return Spannable and Editable. -->
           <enum name="editable" value="2" />
       </attr>
       <!-- Text to display. -->
       <attr name="text" format="string" localization="suggested" />
       <!-- Hint text to display when the text is empty. -->
       <attr name="hint" format="string" />
       <!-- Text color. -->
       <attr name="textColor" />

上面的屬性我只截取了部分，請注意，這裏所有的屬性都是進行“聲明”，你去搜索這個styleable，會發現在TextView的styleable中不會找到theme這個屬性的聲明，所以你給任何一個view設置theme屬性是沒有效果的。請看下面一段代碼就知道爲什麼了。

定義一個attrs.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
    <declare-styleable name="MyTextView">
        <attr name="orientation">
            <enum name="horizontal" value="0" />
            <enum name="vertical" value="1" />
        </attr>
    </declare-styleable>
</resources>

定義一個MyTextView

public class MyTextView extends TextView {
  private static final String TAG = "MyTextView";
  public MyTextView(Context context)
  {
    super(context);
  }
  public MyTextView(Context context, AttributeSet attrs)
  {
    super(context, attrs);
    //利用TypeArray讀取自定義的屬性
    TypedArray ta=context.obtainStyledAttributes(attrs, R.styleable.MyTextView);
    String value=ta.getString(R.styleable.MyTextView_orientation);
    Log.d("yzy", "value1--->"+value);
    ta.recycle();
  }
}

在attrs.xml我爲MyTextView定義了一個orientation屬性，然後再MyTextView的構造函數中去讀取這個屬性，這裏就涉及到TypeArray這個類，我們發現得到TypeArray需要傳入R.style.MyTextView這個值，這個就是系統爲我們訪問MyTextView這個styleable提供的一個id，當我們需要拿到orientation這個屬性的值時，我們通過R.style.MyTextView_orientation拿到，由於MyTextView中沒有定義或者聲明theme屬性，所以我們找不到R.styleable.MyTextView_theme這個id，所以導致我們無法解析它的theme屬性。同樣回到TextView這個styleable來，由於TextView的styleable中沒有定義theme屬性，所以theme對於TextView是沒有用的。所以即使你在TextView裏面加入theme屬性，即使編譯器不會給你報錯，這個theme也是被忽略了的。

我們再來看看Activity的屬性是如何定義的，由於Activity是在AndroidManigest.xml文件中定義的，所以我們到attrs_manifest.xml中查找。

<declare-styleable name="AndroidManifestActivity" parent="AndroidManifestApplication">
    <!-- Required name of the class implementing the activity, deriving from
        {@link android.app.Activity}.  This is a fully
        qualified class name (for example, com.mycompany.myapp.MyActivity); as a
        short-hand if the first character of the class
        is a period then it is appended to your package name. -->
    <attr name="name" />
    <attr name="theme" />
    <attr name="label" />
    <attr name="description" />
    <attr name="icon" />
    <attr name="logo" />
    <attr name="launchMode" />
    <attr name="screenOrientation" />
    <attr name="configChanges" />
    <attr name="permission" />
    <attr name="multiprocess" />
    <attr name="process" />
    <attr name="taskAffinity" />
    <attr name="allowTaskReparenting" />
    <attr name="finishOnTaskLaunch" />
    <attr name="finishOnCloseSystemDialogs" />
    <attr name="clearTaskOnLaunch" />
    <attr name="noHistory" />
    <attr name="alwaysRetainTaskState" />
    <attr name="stateNotNeeded" />
    <attr name="excludeFromRecents" />
    <!-- Specify whether the activity is enabled or not (that is, can be instantiated by the system).
         It can also be specified for an application as a whole, in which case a value of "false"
         will override any component specific values (a value of "true" will not override the
         component specific values). -->
    <attr name="enabled" />
    <attr name="exported" />
    <!-- Specify the default soft-input mode for the main window of
         this activity.  A value besides "unspecified" here overrides
         any value in the theme. -->
    <attr name="windowSoftInputMode" />
    <attr name="immersive" />
    <attr name="hardwareAccelerated" />
    <attr name="uiOptions" />
    <attr name="parentActivityName" />
</declare-styleable>

很明顯，Activity對於的styleable中是聲明瞭theme的，所以它可以解析theme屬性。

上面兩個問題都已經解答完了，下面來討論另一個話題，就是Resources的獲取過程。

在我的另外一篇文章曾經討論過這個話題更深層次理解Context 這裏我們再來學習一下Resources的獲取過程。

在Android系統中，獲取Resources主要有兩種方法，通過Context獲取和PackageManager獲取

首先，我們看看我們通過Context獲取，下面這張圖是Context相關類的類圖

從圖中可以看出，Context有兩個子類，一個是ContextWrapper，另一個是ContextImpl，而ContextWrapper依賴於ContextImpl。結合源碼，我們會發現，Context是一個抽象類，它的真正實現類就是ContextImpl，而ContextWrapper就像他的名字一樣，僅僅是對Context的一層包裝，它的功能都是通過調用屬性mBase完成，該mBase實質就是指向一個ContextImpl類型的變量。我們獲取Resources時就是調用Context的getResources方法，那麼我們直接看看ContextImpl的getResources方法吧

@Override
   public Resources getResources() {
       return mResources;
   }

我們發現這個方法很簡單，就是返回mResources屬性，那麼這個屬性是在哪裏 賦值的呢，通過尋找發現，其實就是在創建ContextImpl，通過調用Init進行賦值的(具體邏輯參照《更深層次理解Context》).這裏我先給出getResource方法的時序圖，然後跟蹤源碼。

先從init方法開始吧

final void init(LoadedApk packageInfo,
                IBinder activityToken, ActivityThread mainThread,
                Resources container, String basePackageName) {
        mPackageInfo = packageInfo;
        mBasePackageName = basePackageName != null ? basePackageName : packageInfo.mPackageName;
        mResources = mPackageInfo.getResources(mainThread);

        if (mResources != null && container != null
                && container.getCompatibilityInfo().applicationScale !=
                        mResources.getCompatibilityInfo().applicationScale) {
            if (DEBUG) {
                Log.d(TAG, "loaded context has different scaling. Using container's" +
                        " compatiblity info:" + container.getDisplayMetrics());
            }
            mResources = mainThread.getTopLevelResources(
                    mPackageInfo.getResDir(), container.getCompatibilityInfo());
        }
        mMainThread = mainThread;
        mContentResolver = new ApplicationContentResolver(this, mainThread);

        setActivityToken(activityToken);
    }

我們發現，對mResource進行賦值，是通過調用LoadedApk中的getResource進行的，傳入了ActivityThead類型的參數

public Resources getResources(ActivityThread mainThread) {
      if (mResources == null) {
          mResources = mainThread.getTopLevelResources(mResDir, this);
      }
      return mResources;
  }

在getResources方法中，其實就是調用了ActivityThrad的getTopLevelResources方法，其中mResDir就是apk文件的路徑(對於用戶安裝的app，此路徑就在/data/app下面的某一個apk)，從時序圖中可以知道，getTopLevelResources其實就是調用了一個同名方法，我們直接看它的同名方法吧

Resources getTopLevelResources(String resDir, CompatibilityInfo compInfo) {
        ResourcesKey key = new ResourcesKey(resDir, compInfo.applicationScale);
        Resources r;
        synchronized (mPackages) {
            // Resources is app scale dependent.
            if (false) {
                Slog.w(TAG, "getTopLevelResources: " + resDir + " / "
                        + compInfo.applicationScale);
            }
            WeakReference<Resources> wr = mActiveResources.get(key);
            r = wr != null ? wr.get() : null;
            //if (r != null) Slog.i(TAG, "isUpToDate " + resDir + ": " + r.getAssets().isUpToDate());
            if (r != null && r.getAssets().isUpToDate()) {
                if (false) {
                    Slog.w(TAG, "Returning cached resources " + r + " " + resDir
                            + ": appScale=" + r.getCompatibilityInfo().applicationScale);
                }
                return r;
            }
        }<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">;</span>


        //if (r != null) {
        //    Slog.w(TAG, "Throwing away out-of-date resources!!!! "
        //            + r + " " + resDir);
        //}

        AssetManager assets = new AssetManager();
        if (assets.addAssetPath(resDir) == 0) {
            return null;
        }

        //Slog.i(TAG, "Resource: key=" + key + ", display metrics=" + metrics);
        DisplayMetrics metrics = getDisplayMetricsLocked(null, false);
        r = new Resources(assets, metrics, getConfiguration(), compInfo);
        if (false) {
            Slog.i(TAG, "Created app resources " + resDir + " " + r + ": "
                    + r.getConfiguration() + " appScale="
                    + r.getCompatibilityInfo().applicationScale);
        }

        synchronized (mPackages) {
            WeakReference<Resources> wr = mActiveResources.get(key);
            Resources existing = wr != null ? wr.get() : null;
            if (existing != null && existing.getAssets().isUpToDate()) {
                // Someone else already created the resources while we were
                // unlocked; go ahead and use theirs.
                r.getAssets().close();
                return existing;
            }

            // XXX need to remove entries when weak references go away
            mActiveResources.put(key, new WeakReference<Resources>(r));
            return r;
        }
    }

這段代碼的邏輯不復雜，首先從mActiveResouuces中通過key拿到資源，如果資源不爲null，並且是最新的，那麼直接返回，否則創建一個AssetManager對象，並調用AssetManager的addAssetPath方法，然後使用創建的AssetManager爲參數，創建一個Resources對象，保存並返回。通過上面的時序圖，我們發現在創建AssetManager的時候，在其構造函數中調用init方法，我們看看init方法做了什麼吧

private native final void init();

居然是一個本地方法，那麼我們只有看看對應的Jni代碼了

static void android_content_AssetManager_init(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
    AssetManager* am = new AssetManager();
    if (am == NULL) {
        jniThrowException(env, "java/lang/OutOfMemoryError", "");
        return;
    }

    am->addDefaultAssets();

    ALOGV("Created AssetManager %p for Java object %p\n", am, clazz);
    env->SetIntField(clazz, gAssetManagerOffsets.mObject, (jint)am);
}

這個裏面調用了本地的AssetManager的addDefaultAssets方法

bool AssetManager::addDefaultAssets()
{
    const char* root = getenv("ANDROID_ROOT");
    LOG_ALWAYS_FATAL_IF(root == NULL, "ANDROID_ROOT not set");

    String8 path(root);
    path.appendPath(kSystemAssets);

    return addAssetPath(path, NULL);
}

這例的ANDROID_ROOT保存的就是/system路徑，而kSystemAssets是 

static const char* kSystemAssets = "framework/framework-res.apk";

還記得framework-res.apk是什麼嗎，就是系統所有的資源文件。

到這裏終於明白了，原理就是將系統的資源加載進來。

接下來看看addAssetPath方法吧，進入源碼後，你會發現它也是一個本地方法，也需要看jni代碼

static jint android_content_AssetManager_addAssetPath(JNIEnv* env, jobject clazz,
                                                       jstring path)
{
    ScopedUtfChars path8(env, path);
    if (path8.c_str() == NULL) {
        return 0;
    }

    AssetManager* am = assetManagerForJavaObject(env, clazz);
    if (am == NULL) {
        return 0;
    }

    void* cookie;
    bool res = am->addAssetPath(String8(path8.c_str()), &cookie);

    return (res) ? (jint)cookie : 0;
}

這裏調用了本地AssetManager方法的addAssetPath方法。和系統資源一樣，都被加載進來了。

下面看看PackageManager獲取Resource的流程吧

在PackageManager裏面獲取資源調用的是getResourcesForApplication方法，getResourcesForApplication也有一個同名方法，我們看辦正事的那個吧，

@Override public Resources getResourcesForApplication(
    ApplicationInfo app) throws NameNotFoundException {
    if (app.packageName.equals("system")) {
        return mContext.mMainThread.getSystemContext().getResources();
    }
    Resources r = mContext.mMainThread.getTopLevelResources(
        app.uid == Process.myUid() ? app.sourceDir
        : app.publicSourceDir, mContext.mPackageInfo);
    if (r != null) {
        return r;
    }
    throw new NameNotFoundException("Unable to open " + app.publicSourceDir);
}

首先判斷包名是否是system，如果不是那麼直接調用ActivityThread的getTopLevelResources方法。不過這裏會根據當前應用的應用的uid和進程Id相等，如果相等則傳入app.sourceDir，否則傳入publicSourceDir，但是根據經驗時期sourceDir和publicSource一般情況下是相同的。後面的邏輯和Context中的是一樣的，這裏就不在說了。