Android中ActivityManagerService與應用程序通信模型分析

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直接重名名爲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裏，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繪製流程以及invalidate()等相關方法分析》分析過。

                   功能有： 繪製圖形、處理觸摸、按鍵事件等；

           2、ActivityManagerService.java  簡稱爲 AMS

                   功能有：管理所有應用程序的Activity 、內存管理等 。

           3、WindowManagerService.java 簡稱爲WMS

                   功能有：爲所有應用程序分配窗口，並管理這些窗口。

 

 

        從上可知，AMS作爲一種系統級服務管理所有Activity，當操作某個Activity時，例如： 啓動一個新的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，首先會更新內部記錄，

    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，主動殺死後臺的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： 該類爲應用程序(即APK包)所對應進程(一個進程裏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： 記錄每個進程的裏的全部信息 。 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： 

/**
 * Full information about a particular process that is currently running.
 */
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<String> pkgList = new HashSet(); // 該進程裏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<activty
                                                    // /> 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 <Service />
}

  

    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，因爲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? 是否需要暫時停止啓動
    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.
    //啓動一個新的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，有着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，最大爲20
    // Maximum number of recent tasks that we can remember.
    static final int MAX_RECENT_TASKS = 20; //最大的Task數目爲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<ProcessRecord> mProcessNames  = new ProcessMap<ProcessRecord>();
    //開始啓動一個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 {

     //保存了該進程裏所有正在運行的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<IBinder, ActivityRecord> mActivities = new HashMap<IBinder, ActivityRecord>();

     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 ，該類僅僅是爲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: {
                 //啓動一個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：

<span style="font-size:16px;">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;  //啓動該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
         ...
    }
}</span>

      

            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。