Android中ActivityManagerService与应用程序(客户端)通信模型分析

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，首先会更新内部记录，

    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： 

 /**
  * Full information about a particular process that is currently running.
  */
 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<String> 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<activty
                                                     // /> 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 <Service />
 }

  

    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<ProcessRecord> mProcessNames  = new ProcessMap<ProcessRecord>();
     //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<IBinder, ActivityRecord> mActivities = new HashMap<IBinder, ActivityRecord>();

      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：

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

      

            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~

 

                          Android核心分析（22）-----Android应用框架之Activity    ( 基于android 2.2 版本)

                  Android应用程序启动过程源代码分析