1.Activity的管理
在开始分析activity的启动流程之前,我们先做一些预备工作,这些预备知识能够让你更好的理解Actvitiy的一些设计思想。首先我们看下Android是如何管理activity的。在Android中采用栈作为管理activity的数据结构,我们用一个例子来说明这种管理方式。
上图中显示了用户在手机中的3个任务,A:短信,B:拍照,C:邮件,每一个任务在android中我们用一个task来表示。每一个task中包含许多不同的界面显示给用户,其中每一个界面,我们都可以看做是一个activity。我们从上图中可以看到,邮件task复用了短信和拍照中的activity A1和B2。这其实很容易理解,这种设计既节省了内存开销,而且保证同一功能界面每次展示给用户都是相同的,保证了用户体验的一致性。
在Android中要实现上面这样的一套管理结构,我们需要一些数据结构来帮忙。
Activity中的关键数据结构有:
- ActivityRecord
- TaskRecord
- ActivityStack
- ActivityDisplay
- ActivityStackSupervisor
- ProcessRecord
我们先用一张图来描述这些数据结构之间的关系,然后在分别对它们进行一些解释。
1. ActivityRecord
ActivityRecord
: Activity管理的最小单位,它一般对应一个用户界面。它需要记录AndroidManifest.xml
中所定义的Activity
的静态特征,同时也需要记录Activity
在调度时的状态变化。ActivityRecord
中的大部分成员变量都是记录Activity
的相关信息,下面介绍几个比较重要的:
1.1. 成员变量appToken
final IApplicationToken.Stub appToken; // window manager token
从定义可以看出appToken
是用来进行跨进程通信的,android系统中用AMS来管理Activity,而它和应用程序是运行在不同进程中的。appToken
就可以看做是连接系统进程
和应用进程
的桥梁,我们后面会详细介绍它的作用。
1.2. 成员变量task
private TaskRecord task; // the task this is in.
成员变量task
代表当前Activity属于哪一个栈,相关的栈信息就保存在TaskRecord
中。
2. TaskRecord
TaskRecord
:一个栈式管理结构,它的职责就是管理ActivityRecord
,记录activity开启的先后顺序。每个ActivityRecord
都必须属于一个TaskRecord
,TaskRecord
与ActivityRecord
是一对多的关系,栈顶的ActivityRecord
表示当前用户可见的界面。TaskRecord
中的成员变量
2.1 成员变量mActivities
/** List of all activities in the task arranged in history order */
final ArrayList<ActivityRecord> mActivities;
表示当前栈中管理的所有ActivityRecord
。
2.2 成员变量mStack
/** Current stack. Setter must always be used to update the value. */
private ActivityStack mStack;
表示当前TaskRecord
所属的ActivityStack
。TaskRecord
除了要维护管理它包含的ActivityRecord
,它本身作为一个栈,还需要维护自身任务栈的状态。
3 ActivityStack
ActivityStack
:它的职责是管理TaskRecord
。每个TaskRecord
都必须属于一个ActivityStack
,TaskRecord
与ActivityStack
是一对多的关系,栈顶的TaskRecord
代表当前用户可见的任务。ActivityStack
中的成员变量
3.1 成员变量mTaskHistory
/**
* The back history of all previous (and possibly still
* running) activities. It contains #TaskRecord objects.
*/
private final ArrayList<TaskRecord> mTaskHistory = new ArrayList<>();
表示当前栈中管理的所有TaskRecord
。
3.2 成员变量ActivityState
每个Activity都会有一个状态,譬如显示,销毁。这些状态的变化都需要ActivityStack
来进行管理。Activity的状态是通过ActivityStack
中的成员变量ActivityState
来定义的。
enum ActivityState {
INITIALIZING,
RESUMED,
PAUSING,
PAUSED,
STOPPING,
STOPPED,
FINISHING,
DESTROYING,
DESTROYED,
RESTARTING_PROCESS
}
4. ActivityDisplay
ActivityDisplay
:ActivityDisplay
表示一个屏幕,Android支持三种屏幕:主屏幕,外接屏幕(HDMI等),虚拟屏幕(投屏)。一般情况下,即只有主屏幕时,ActivityStackSupervisor
与ActivityDisplay
都是系统唯一。
5. ActivityStackSupervisor
ActivityStackSupervisor
:管理多个ActivityStack
。
6. ProcessRecord
ProcessRecord
:记录着属于一个进程的所有ActivityRecord
,运行在不同TaskRecord
中的ActivityRecord
可能属于同一个ProcessRecord
。
通过我们上面的描述,我们可以看出这些数据结构是一层包含一层,层层递推的。
当我们启动一个新的activity的时候,首先会为这个activity创建一个ActivityRecord
,然后在为这个Activty分配所属的TaskRecord
,这个TaskRecord
又要分配到对应的ActivityStack
,ActivityStack
也要分配到所属的ActivityDisplay
。这一整套关系确立之后,我们才能够真正启动这个Activity。为了尽量简化我们后面Activity启动流程的分析,这里我们就先把这些数据结构的创建过程单独拎出来分析。
ActivityRecord
的创建
ActivityRecord
的创建比较简单,它是在activity启动过程中的startActivity
函数中被创建的
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStarter.java
private int startActivity(IApplicationThread caller, Intent intent, Intent
ephemeralIntent, String resolvedType, ActivityInfo aInfo, ResolveInfo rInfo,
IVoiceInteractionSession voiceSession, IVoiceInteractor voiceInteractor,
IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode, int callingPid, int callingUid,
String callingPackage, int realCallingPid, int realCallingUid, int startFlags,
SafeActivityOptions options,boolean ignoreTargetSecurity, boolean
componentSpecified, ActivityRecord[] outActivity,
TaskRecord inTask, boolean allowPendingRemoteAnimationRegistryLookup,
PendingIntentRecord originatingPendingIntent, boolean allowBackgroundActivityStart) {
......
ActivityRecord r = new ActivityRecord(mService, callerApp, callingPid, callingUid,
callingPackage, intent, resolvedType, aInfo, mService.getGlobalConfiguration(),
resultRecord, resultWho, requestCode, componentSpecified, voiceSession != null,
mSupervisor, checkedOptions, sourceRecord);
......
我们主要看一下ActivityDisplay
,ActivityStack
和TaskRecord
的创建和联系过程,这个过程相对繁琐,我们先把时序图列出来,然后跟着时序图来分析代码。
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStarter.java
1463 // Note: This method should only be called from {@link startActivity}.
1464 private int startActivityUnchecked(final ActivityRecord r, ActivityRecord sourceRecord,
1465 IVoiceInteractionSession voiceSession, IVoiceInteractor voiceInteractor,
1466 int startFlags, boolean doResume, ActivityOptions options, TaskRecord inTask,
1467 ActivityRecord[] outActivity, boolean restrictedBgActivity) {
......
1665 // Should this be considered a new task?
1666 int result = START_SUCCESS;
1667 if (mStartActivity.resultTo == null && mInTask == null && !mAddingToTask
1668 && (mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) != 0) {
1669 newTask = true;
//开始为ActivityRecord配置对应的TaskRecord和ActivityStack
1670 result = setTaskFromReuseOrCreateNewTask(taskToAffiliate);
......
接下来我们看下TaskRecord
和ActivityStack
的创建和关联过程, 其实整个Activity这些重要结构体的创建以及对应关系的建立比较复杂,它有很多情况,对应不同的路径,我们这里只是选择了一种情况来进行分析。
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStarter.java
2298 private int setTaskFromReuseOrCreateNewTask(TaskRecord taskToAffiliate) {
2299 if (mRestrictedBgActivity && (mReuseTask == null || !mReuseTask.containsAppUid(mCallingUid))
2300 && handleBackgroundActivityAbort(mStartActivity)) {
2301 return START_ABORTED;
2302 }
2303 // 1.创建获取ActivityStack
2304 mTargetStack = computeStackFocus(mStartActivity, true, mLaunchFlags, mOptions);
2305
2306 // Do no move the target stack to front yet, as we might bail if
2307 // isLockTaskModeViolation fails below.
2308
2309 if (mReuseTask == null) {
//2.创建TaskRecord
2310 final TaskRecord task = mTargetStack.createTaskRecord(
2311 mSupervisor.getNextTaskIdForUserLocked(mStartActivity.mUserId),
2312 mNewTaskInfo != null ? mNewTaskInfo : mStartActivity.info,
2313 mNewTaskIntent != null ? mNewTaskIntent : mIntent, mVoiceSession,
2314 mVoiceInteractor, !mLaunchTaskBehind /* toTop */, mStartActivity, mSourceRecord,
2315 mOptions);
//3.将ActivityRecord添加到TaskRecord中
2316 addOrReparentStartingActivity(task, "setTaskFromReuseOrCreateNewTask - mReuseTask");
2317 updateBounds(mStartActivity.getTaskRecord(), mLaunchParams.mBounds);
2318
2319 if (DEBUG_TASKS) Slog.v(TAG_TASKS, "Starting new activity " + mStartActivity
2320 + " in new task " + mStartActivity.getTaskRecord());
2321 } else {
2322 addOrReparentStartingActivity(mReuseTask, "setTaskFromReuseOrCreateNewTask");
2323 }
2324
2325 if (taskToAffiliate != null) {
2326 mStartActivity.setTaskToAffiliateWith(taskToAffiliate);
2327 }
2328
2329 if (mService.getLockTaskController().isLockTaskModeViolation(
2330 mStartActivity.getTaskRecord())) {
2331 Slog.e(TAG, "Attempted Lock Task Mode violation mStartActivity=" + mStartActivity);
2332 return START_RETURN_LOCK_TASK_MODE_VIOLATION;
2333 }
2334
2335 if (mDoResume) {
//4.将当前要显示的ActivityStack移到栈顶
2336 mTargetStack.moveToFront("reuseOrNewTask");
2337 }
2338 return START_SUCCESS;
2339 }
我们可以看到setTaskFromReuseOrCreateNewTask
主要做了4件事:
- 为已创建的
ActivityRecord
寻找创建ActivityStack
- 创建
TaskRecord
- 将
ActivityRecord
添加到TaskRecord
中 - 将
ActivityStack
移到栈顶准备显示
这样这几个重要的数据结构,就像我们上面列出的它们之间的关系图一样,建立起来了层层包含的关系。下面我们来一件件来分析它们。
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStarter.java
2589 private ActivityStack computeStackFocus(ActivityRecord r, boolean newTask, int launchFlags,
2590 ActivityOptions aOptions) {
2591 final TaskRecord task = r.getTaskRecord();
2592 ActivityStack stack = getLaunchStack(r, launchFlags, task, aOptions);
2593 if (stack != null) {
2594 return stack;
2595 }
......
getLaunchStack
看名字也可以猜到是寻找合适的ActivityStack
,成功之后直接返回。所以上面省略的部分应该是对ActivityStack
创建获取失败之后的处理,我们不用关心,直接去看getLaunchStack
函数。
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStarter.java
2673 private ActivityStack getLaunchStack(ActivityRecord r, int launchFlags, TaskRecord task,
2674 ActivityOptions aOptions) {
2675 // We are reusing a task, keep the stack!
2676 if (mReuseTask != null) {
2677 return mReuseTask.getStack();
2678 }
2679
2680 if (((launchFlags & FLAG_ACTIVITY_LAUNCH_ADJACENT) == 0)
2681 || mPreferredDisplayId != DEFAULT_DISPLAY) {
2682 final boolean onTop = aOptions == null || !aOptions.getAvoidMoveToFront();
2683 final ActivityStack stack =
2684 mRootActivityContainer.getLaunchStack(r, aOptions, task, onTop, mLaunchParams);
2685 return stack;
2686 }
......
这里调用了RootActivityContainer
的getLaunchStack
函数
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/RootActivityContainer.java
1673 <T extends ActivityStack> T getLaunchStack(@Nullable ActivityRecord r,
1674 @Nullable ActivityOptions options, @Nullable TaskRecord candidateTask, boolean onTop,
1675 @Nullable LaunchParamsController.LaunchParams launchParams) {
1676 int taskId = INVALID_TASK_ID;
1677 int displayId = INVALID_DISPLAY;
1678 //Rect bounds = null;
......
1706 if (displayId != INVALID_DISPLAY && canLaunchOnDisplay(r, displayId)) {
1707 if (r != null) {
//get合适的Activitystack,如果存在直接返回
1708 stack = (T) getValidLaunchStackOnDisplay(displayId, r, candidateTask, options,
1709 launchParams);
1710 if (stack != null) {
1711 return stack;
1712 }
1713 }
//根据displayId获取ActivityDisplay对象
1714 final ActivityDisplay display = getActivityDisplayOrCreate(displayId);
1715 if (display != null) {
//根据ActivityDisplay创建ActivityStack
1716 stack = display.getOrCreateStack(r, options, candidateTask, activityType, onTop);
1717 if (stack != null) {
1718 return stack;
1719 }
1720 }
1721 }
......
这根据displayId
获取对应的ActivityDisplay
对象,然后通过这个ActivityDisplay
对象来创建ActivityStack
。
375 <T extends ActivityStack> T getOrCreateStack(int windowingMode, int activityType,
376 boolean onTop) {
377 if (!alwaysCreateStack(windowingMode, activityType)) {
378 T stack = getStack(windowingMode, activityType);
379 if (stack != null) {
380 return stack;
381 }
382 }
383 return createStack(windowingMode, activityType, onTop);
384 }
385
386 /**
387 * Returns an existing stack compatible with the input params or creates one
388 * if a compatible stack doesn't exist.
389 * @see #getOrCreateStack(int, int, boolean)
390 */
391 <T extends ActivityStack> T getOrCreateStack(@Nullable ActivityRecord r,
392 @Nullable ActivityOptions options, @Nullable TaskRecord candidateTask, int activityType,
393 boolean onTop) {
394 // First preference is the windowing mode in the activity options if set.
395 int windowingMode = (options != null)
396 ? options.getLaunchWindowingMode() : WINDOWING_MODE_UNDEFINED;
397 // Validate that our desired windowingMode will work under the current conditions.
398 // UNDEFINED windowing mode is a valid result and means that the new stack will inherit
399 // it's display's windowing mode.
400 windowingMode = validateWindowingMode(windowingMode, r, candidateTask, activityType);
401 return getOrCreateStack(windowingMode, activityType, onTop);
402 }
终于看到了createStack
函数,看名字感觉离最终ActivityStack
的创建已经不远。
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityDisplay.java
420 <T extends ActivityStack> T createStack(int windowingMode, int activityType, boolean onTop) {
......
454 final int stackId = getNextStackId();
455 return createStackUnchecked(windowingMode, activityType, stackId, onTop);
456 }
获取下一个stackId
,继续调用createStackUnchecked
完成ActivityStack
的创建
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityDisplay.java
459 <T extends ActivityStack> T createStackUnchecked(int windowingMode, int activityType,
460 int stackId, boolean onTop) {
461 if (windowingMode == WINDOWING_MODE_PINNED && activityType != ACTIVITY_TYPE_STANDARD) {
462 throw new IllegalArgumentException("Stack with windowing mode cannot with non standard "
463 + "activity type.");
464 }
465 return (T) new ActivityStack(this, stackId,
466 mRootActivityContainer.mStackSupervisor, windowingMode, activityType, onTop);
467 }
终于完成了ActivityStack
的创建。而且我们会发现ActivityStack
是由ActivityDisplay
创建的,至此ActivityRecord
和ActivityStack
都已经创建完成,我们接着回到setTaskFromReuseOrCreateNewTask
函数去看下TaskRecord
的创建。
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStack.java
5475 TaskRecord createTaskRecord(int taskId, ActivityInfo info, Intent intent,
5476 IVoiceInteractionSession voiceSession, IVoiceInteractor voiceInteractor,
5477 boolean toTop, ActivityRecord activity, ActivityRecord source,
5478 ActivityOptions options) {
//创建TaskRecord
5479 final TaskRecord task = TaskRecord.create(
5480 mService, taskId, info, intent, voiceSession, voiceInteractor);
5481 // add the task to stack first, mTaskPositioner might need the stack association
//新建的TaskRecord插入到了ActivityStack中mTaskHistory中,将TaskRecord和ActivityStack关联在了一起。
5482 addTask(task, toTop, "createTaskRecord");
5483 final int displayId = mDisplayId != INVALID_DISPLAY ? mDisplayId : DEFAULT_DISPLAY;
5484 final boolean isLockscreenShown = mService.mStackSupervisor.getKeyguardController()
5485 .isKeyguardOrAodShowing(displayId);
5486 if (!mStackSupervisor.getLaunchParamsController()
5487 .layoutTask(task, info.windowLayout, activity, source, options)
5488 && !matchParentBounds() && task.isResizeable() && !isLockscreenShown) {
5489 task.updateOverrideConfiguration(getRequestedOverrideBounds());
5490 }
5491 task.createTask(toTop, (info.flags & FLAG_SHOW_FOR_ALL_USERS) != 0);
5492 return task;
5493 }
到这我们完成了TaskRecord
的创建,并且将TaskRecord
与ActivityStack
建立起了联系。我们继续回到setTaskFromReuseOrCreateNewTask
接着执行第3步操作。
//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStarter.java
2554 private void addOrReparentStartingActivity(TaskRecord parent, String reason) {
2555 if (mStartActivity.getTaskRecord() == null || mStartActivity.getTaskRecord() == parent) {
//将当前Activity插入到TaskRecord中的mActivities的顶部,建立ActivityRecord与TaskRecord的联系
2556 parent.addActivityToTop(mStartActivity);
2557 } else {
2558 mStartActivity.reparent(parent, parent.mActivities.size() /* top */, reason);
2559 }
2560 }
最后调用moveToFront
,将stack
移到栈的顶部。至此我们已经完成了Acitivity启动所需要的ActivityRecord
,TaskRecord
,ActivityStack
的创建,并按照我们最开始讲的Activity的管理方式,对它们建立起了关联。Activity的运行过程中,可能的情况非常之多,但我们只要牢记这几个结构体之间的关系,Activity的管理就是对这几个关键结构体根据不同的情况一直进行调整,这样分析代码的时候思路就会清晰很多。
2. Activity的通信
Android中有一些系统进程运行着系统中重要的服务(AMS,PMS,WMS)。对系统进程AMS来说,它需要与应用程序进行通信,调度Activity执行,管理Activity的状态。对每一个应用程序来说,它运行在独立的进程中,有自己独立的内存空间,它需要接受AMS的调度,执行Activity相应的生命周期回调函数。所以不管是从系统到应用还是从应用到系统,它们都需要跨进程调用。Android中的跨进程通信方法就是Binder。Android为系统与应用中间的相互通信设计了两个Binder接口。
IApplicationThread
:系统进程请求应用进程的接口。
IActivityTaskManager
, IActivityManagerService
:应用进程请求系统进程的接口。原来的版本只有IActivityManagerService
一个接口,但是因为AMS的代码实在太多了,所以google在最近的版本里新加了IActivityTaskManager
,把之前一些ActivityManagerService
里面的工作挪到了ActivityTaskManager
里面。
我们在开始介绍Activiy中的重要数据结构的时候提到了ProcessRecord
,但一直没有介绍它。ProcessRecord
的一个重要的作用就是AMS可以利用它远程调用到应用进程中的函数。在应用进程ActivityThread
创建的时候,它会将自己的ApplictaionThread
绑定到AMS中,整个绑定过程如下:
ActivityThread.main()--->ActivityThread.attach()--->IActivityManagerService.attachApplication(ApplicationThread)
AMS作为IActivityManagerService
接口服务端的实现,会响应客户端的请求,最终AMS.attachApplication()
会被执行,该函数接收跨进程传递过来的ApplicationThread
实例,然后将其赋值给AMS维护的ProcessRecord.thread
。这样后面AMS就可以通过ProcessRecord.thread
调用应用进程中的函数了。
我们除了要在应用进程和系统进程中进行通信,还需要一个方法能够在应用进程和系统进程中同步Activity
的状态。AMS中采用ActivityRecord
来描述Activity
,应用进程中采用ActivityClientRecord
和Activity
。这三者之间一一对应,从而达到Activity状态在系统进程和应用进程之间的同步。而达到这一目的的关键就是我们在讲解ActivityRecord
时提到的成员变量appToken
。
final class ActivityRecord {
final IApplicationToken.Stub appToken; // window manager token
ActivityRecord(ActivityManagerService _service, ProcessRecord _caller,
int _launchedFromUid, String _launchedFromPackage, Intent _intent, String _resolvedType,
ActivityInfo aInfo, Configuration _configuration,
ActivityRecord _resultTo, String _resultWho, int _reqCode,
boolean _componentSpecified, boolean _rootVoiceInteraction,
ActivityStackSupervisor supervisor,
ActivityContainer container, Bundle options) {
……
appToken = new Token(this, service);
……
}
static class Token extends IApplicationToken.Stub {
private final WeakReference<ActivityRecord> weakActivity;
private final ActivityManagerService mService;
Token(ActivityRecord activity, ActivityManagerService service) {
weakActivity = new WeakReference<>(activity);
mService = service;
}
}
}
在创建ActivityRecord
的时候我们会对appToken
进行赋值,然后我们发现Token中持有ActivityRecord
的弱引用,也就是说可以通过appToken
找到ActivityRecord
。因此我们只要把appToken
传到App进程
中,并赋值给ActivityClientRecord
和Activity
,就可以建立这三者之间的对用关系。
//frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java
2980 public final Activity startActivityNow(Activity parent, String id,
2981 Intent intent, ActivityInfo activityInfo, IBinder token, Bundle state,
2982 Activity.NonConfigurationInstances lastNonConfigurationInstances, IBinder assistToken) {
2983 ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord();
2984 r.token = token;
2985 r.assistToken = assistToken;
2986 r.ident = 0;
2987 r.intent = intent;
2988 r.state = state;
2989 r.parent = parent;
2990 r.embeddedID = id;
2991 r.activityInfo = activityInfo;
2992 r.lastNonConfigurationInstances = lastNonConfigurationInstances;
可以看到ActivityThread
中创建了ActivityClientRecord
,并将token
赋值给了该ActivityClientRecord
.
//frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java
3159 private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
3160 ActivityInfo aInfo = r.activityInfo;
3161 if (r.packageInfo == null) {
3162 r.packageInfo = getPackageInfo(aInfo.applicationInfo, r.compatInfo,
3163 Context.CONTEXT_INCLUDE_CODE);
3164 }
......
3224 activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
3225 r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
3226 r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
3227 r.referrer, r.voiceInteractor, window, r.configCallback,
3228 r.assistToken);
......
//frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java
7701 final void attach(Context context, ActivityThread aThread,
7702 Instrumentation instr, IBinder token, int ident,
7703 Application application, Intent intent, ActivityInfo info,
7704 CharSequence title, Activity parent, String id,
7705 NonConfigurationInstances lastNonConfigurationInstances,
7706 Configuration config, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,
7707 Window window, ActivityConfigCallback activityConfigCallback, IBinder assistToken) {
7708 attachBaseContext(context);
......
7727 mToken = token;
......
Activity.attach()
中将ActivityClientRecord.token
赋值给了Activity.mToken
。至此,ActivityRecord
、ActivityClientRecord
、Activity
三者的一一对应关系就建立完毕了。总结一下,ActivityRecord
和ActivityClientRecord
都是保存Activity
信息的对象。只不过,ActivityRecord
归系统进程使用,ActivityClientRecord
归应用进程使用。他们之间通过token
建立同步关系。
有了这些预备知识,我们在下一篇博客中就可以直接分析Activity的启动流程代码了。
转自 https://blog.csdn.net/nanyou519/article/details/104716759