四大组件以及Application和Context的全面理解

先放一张图吧

2.用处

• 1.Context的实现类有很多，但是ContextImpl(后称CI)是唯一做具体工作的，其他实现都是对CI做代理。

• 2.CI中有一些成员对象，先来看看这些对象的用处

  • 1.mSharedPrefsPaths(ArrayMap<String, File>)、sSharedPrefsCache(ArrayMap<String, ArrayMap<File, SharedPreferencesImpl>>):这两个对象是用于获取SharedPreferences的，在我前一篇博客里面有讲到。全面剖析SharedPreferences
  • 2.mMainThread(ActivityThread(后称AT)):这个对象是一个app进程的主线程，一个app的framework层就是从这里启动的。
  • 3.mPackageInfo(LoadedApk(后称LA)):在AT初始化app的主线程的时候，会将APK加载到内存中，apk在内存中就是以这个对象的形式存在的，该对象可以加载apk的资源和dex文件。
  • 4.mUser(UserHandle):多用户相关
  • 5.mContentResolver(ApplicationContentResolver):继承于ContentResolver(后称CR)，主要功能是通过Uri来获取文件、数据库、asset、res等数据，还有就是通过ContentProvider来获取其他应用和本机数据。
  • 6.mResourcesManager(ResourcesManager):单例，因为一个apk不同机型的适配资源，所以用来加载Resource对象，以保证一个app中所有的CI使用的都是同一份资源。
  • 7.mResources(Resources):获取apk中res资源的对象。
  • 8.mOuterContext(Context):用于指向代理本对象的Context，例如Activity、Service等
  • 9.mTheme(Resources.Theme):主题
  • 10.mPackageManager(PackageManager(后称PM)):包管理类，不仅可以获取我们apk包的信息，还能获取本机apk包的信息。

• 3.CI中有很多api，我将这些api归了一下类

  • 1.获取成员对象:即获取上面我列出来的那些对象，这些对象获取到了之后又有更多api暴露出来，在这里CI相当于做了一个聚合。最常用的就是getResource()了。
  • 2.获取成员对象的成员对象:即为了方便，CI封装了一些常用的获取成员对象中的信息的方法。例如getPackageName()，是通过PM来获取的。
  • 3.关于SharedPreferences(后称SP)的操作:我们知道SP其实就是xml文件，所以这里的操作有：获取、移动、删除。
  • 4.文件操作:增删移文件、打开文件流、获取app私有文件夹地址等等。
  • 5.数据库操作:我们知道sqlite其实是一种文件型数据库，所以有:打开、创建、移动、删除、获取数据库文件路径，等操作。
  • 6.壁纸相关操作:这个不是成员变量提供的，WallpaperManager是系统Service一种，所以是SystemService提供的。
  • 7.启动Activity:包括一般启动Acitivyt、多用户启动Activity、启动多个Activity。
  • 8.广播操作:发送普通广播、发送需要权限的广播、发送有序广播、发送粘连广播、发送有序粘连广播、多用户广播、移除各种广播、注册各种广播、取消注册各种广播。
  • 9.Service操作:启动、停止、重启、绑定、解绑、获取系统服务以及多用户操作。
  • 10.权限操作:检查本app是否有某种权限、检查某app是否有某种权限、检查Uri权限、授予权限等等。

  • 11.各种情况下创建CI:这个比较重要

    • 1.createSystemContext(ActivityThread mainThread):在SystemService创建的时候为其创建一个CI
    • 2.createAppContext(ActivityThread mainThread, LoadedApk packageInfo):在Application/Service创建的时候为其创建一个CI
    • 3.createActivityContext(ActivityThread mainThread,
      LoadedApk packageInfo, IBinder activityToken, int displayId,
      Configuration overrideConfiguration):在Activity创建的时候为其创建一个CI。

3.四大组件以及Application初始化与Context的关系

在了解Binder的时候有如下要注意的点

• 1.Activity初始化:

  • 1.CI.startActivity():将调用交给Instrumentation(负责监控Activity和AMS的交互，所有Activity的本地进程到远端进程的调用转换都是其来执行)，
  • 2.Instrumentation.execStartActivity():传入一个ApplicationThread(后称APT)然后通过Binder机制将调用过程转移到ActivityManagerService(后称AMS)所在的系统服务进程，本地主线程则继续运行，不过本地主线程后续也没别的操作了，接下来就是本地的MessageQueue等待AMS服务运行完毕，发送消息将Activity的启动重新交给本地主线程。

  • 3.AMS.startActivity():从这里开始会调用会按顺序在 ActivityStarter、ActivityStackSupervisor、ActivityStack 这三个类之间进行调用，主要会进行下面这些操作，不按顺序:

    • 1.对Intent的内容进行解析，获取目标Activity的信息。
    • 2.根据传入的APT获取被调用app的信息封装成 ProcessRecord(后称PR)。
    • 3.将1、2和其他信息结合，将源Activity和目标Activity封装成两个ActivityRecord(后称AR)
    • 4.解析Activity的启动模式 和当前的Activity栈状态，判断是否需要创建栈和Activity。(注意这里的AR有着app中的Activity的全部信息，可以将其看成系统服务里面的Activity的化身)
    • 5.获取到Activity和Activity栈之后，接下来要判断是否要将当前Activity 执行onPause() 以及让使用Binder执行目标Activity的 onCreate()和onResume(注意这里onStart()会在Binder远程调用onCreate()的时候直接执行)，这里AMS进程会使用APT调用app进程的Activity执行相应的生命周期。
    • 6.在AMS中前置准备一切就绪之后，会通过APT使用Handler的形式调用到app进程的AT中。
    • 7.最终到了ActivityStackSupervisor.realStartActivityLocked()中会使用APT将调用交给app进程-->AT.scheduleLaunchActivity()-->AT.handleLaunchActivity()

  • 4.AT.handleLaunchActivity():将有以下操作

    • 1.AT.performLaunchActivity:这个方法有以下操作

      • 1.创建对象LoadedApk(后称LA,一个app只加载一次)
      • 2.创建对象Activity
      • 3.创建对象Application(一个app，只创建一次)
      • 4.创建对象CI:CI.createActivityContext()
      • 5.Application/CI都attach到Activity对象:Activity.attach()
      • 6.执行onCreate():Instrumentation.callActivityOnCreate()-->Activity.performCreate()-->Activity.onCreate()
      • 7.执行onStart():AT.performLaunchActivity-->Activity.performStart()-->>Instrumentation.callActivityOnStart()—>Activity.onStart()

    • 2.AT.handleResumeActivity()

      • 1.AT.performResumeActivity()-->Activity.performResume()-->Instrumentation.callActivityOnResume()-->Activity.onResume()
      • 2.Activity.makeVisible()-->WindowManager.addView():开始进行View的绘制流程。
    • 3.从上面我们可以总结一下:在AMS将调用交给app进程之后，三个生命周期都是在app进程被回调的，并且在onResume()之后View才进行绘制

• 2.Service初始化:

  • 1.CI.startService()-->CI.startServiceCommon():在这里传入一个APT，类似Activity启动时的第二步，将调用过程转移到AMS中，本地主线程继续运行，等待APT从AMS进程将调用转移到本地主线程中。
  • 2.AMS.startService():到了AMS进程之后，Service的启动就会全权交给ActiveServices(后称AS，这是AMS用来管理Service的成员变量)

  • 3.AS.startServiceLocked():这里做了以下操作

    • 1.根据传入的APT获取被调用app的信息封装成 PR
    • 2.解析Intent等参数获取到Service的信息，封装成ServicecRecord(后称SR，这个类可以看做是Service在系统服务的化身，记录了Service的一切信息)
    • 3.再进过一系列调用:AS.startServiceInnerLocked()-->AS.bringUpServiceLocked()-->AS.realStartServiceLocked()到这里才是真正在app进程启动Service的流程。

  • 4.AS.realStartServiceLocked():这里会有以下操作:

    • 1.SR.thread.scheduleCreateService():thread就是APT，这里会将调用转到app进程，但是当前的进程还会继续执行，这里就到了app线程的APT，这个方法里有以下操作

      • 1.通过Handler转到AT.handleCreateService()
      • 2.创建对象LA(一个app只加载一次)
      • 3.创建对象Service
      • 4.创建对象CI
      • 5.创建对象Application(一个app只创建一次)
      • 6.Application/CI分别attach到Service对象
      • 7.执行Service.onCreate()回调
      • 8.此时Service已经启动了

    • 2.AS.sendServiceArgsLocked()-->SR.app.thread.scheduleServiceArgs():这里就转到了app进程的APT中，这里会有以下操作:

      • 1.APT.scheduleServiceArgs()
      • 2.AT.handleServiceArgs()
      • 3.Service.onStartCommand()
      • 4.此时我们需要在Service中进行的操作将会执行。

• 3.ContentProvider初始化:

  • 1.AT.main()-->AT.attach()-->AMS.attachApplication():传入一个APT，调用转到了AMS进程
  • 2.AMS.attachApplicationLocked():获取到ApplicationInfo 和 ProviderInfo列表之后通过APT将调用转回app进程。
  • 3.APT.bindApplication()-->AT.handleBindApplication()-->AT.installContentProviders():到这里之后将会循环初始化ContentProvider。

  • 4.AT.installProvider():这个方法里面有以下操作

    • 1.创建对象LA:CI.createPackageContext()中
    • 2.创建对象CI:CI.createPackageContext()中
    • 3.创建对象ContentProvider:ClassLoader创建
    • 4.CI attach到ContentProvider对象:ContentProvider.attachInfo()中
    • 5.执行onCreate回调:ContentProvider.attachInfo()中

• 4.BroadCastReceiver静态初始化:因为动态广播的注册时进程已创建, 基本对象已创建完成,只需要回调BroadcastReceiver的onReceive()方法即可，所以这里不分析

  • 1.当收到广播时会调用AT.handleReceiver()
  • 2.创建对象LA(一个app只加载一次)
  • 3.创建对象BroadcastReceiver
  • 4.创建对象Application
  • 5.从创建的Application中获取CI
  • 6.执行onReceive()回调

• 5.Application初始化:由上面四个组件的初始化我们可以知道，当app还没启动的时候唤醒任意组件都会创建一个Application，而这里分析的是正常情况启动一个app的时候创建Application的流程。

  • 1.这里的流程其实就是包含了ContentProvider初始化的流程，所以前面都差不多

  • 2.最后到了AT.handleBindApplication()中，这里有以下操作:

    • 1.创建对象LA
    • 2.创建对象CI
    • 3.创建对象Instrumentation
    • 4.创建对象Application;
    • 5.安装providers
    • 6.执行Create回调

4.四大组件以及Application绑定Context的方法

由上一节我们可以知道，四大组件以及Application在初始化的时候都会进行Context的绑定或者创建，这节就来讲讲各个组件是如何对context进程赋值的。

• 1.Activity:

  • 1.AT.performLaunchActivity()
  • 2.AT.createBaseContextForActivity(ActivityClientRecord , Activity)
  • 3.ContextImpl.createActivityContext(ActivityThread , LoadedApk , IBinder , int displayId , Configuration)
  • 4.ContextImpl():被赋值了 ActivityThread、LoadedApk、IBinder activityToken、Configuration

• 2.Service/Application:

  • 1.AT.handleCreateService()
  • 2.ContextImpl.createAppContext(ActivityThread , LoadedApk)
  • 3.new ContextImpl():被赋值了 ActivityThread、LoadedApk
• 3.BroadCastReceiver:在AT.handleReceiver()中直接获取Application的Context，其自身并不创建Context

• 4.ContentProvider:

  • 1.AT.installProvider()
  • 2.Context.createPackageContext()-->CI.createPackageContext()-->CI.createPackageContextAsUser():这里是通过一个Application的Context创建的Context，所以可以看做是Application的Context的一个复制。

5.总结

1.组件初始化会创建的对象:

• 1.LoadedApk:所有组件在初始化的时候，如果LA没被初始化都会初始化一遍

• 2.Context:

  • 1.只有Activity的CI有上一个Activity的Token
  • 2.Receiver的Context是继承于ContextWrapper 的 ReceiverRestrictedContext，不可绑定Service。

• 3.Application:

  • 1.Receiver使用的Context是ReceiverRestrictedContext包装的Application的Context，所以其可以通过Context获取到Application
  • 2.ContentProvider一般是在app初始化的时候在初始化Application的过程中加载的，此时Application会被加载。但是如果是多个app共享进程，第二个app由ContentProvider调起，那么Application不会被初始化。

2.Context使用场景

说明: (图中第一列代表不同的Context, √代表允许在该Context执行相应的操作; ×代表不允许; -代表分情况讨论)

• 1.当Context为Receiver的情况下:

  • 1.不允许执行bindService()操作, 由于限制性上下文(ReceiverRestrictedContext)所决定的,会直接抛出异常.
  • 2.registerReceiver是否允许取决于receiver;
  • 3.当receiver == null用于获取sticky广播, 允许使用;否则不允许使用registerReceiver;

• 2.纵向来看startActivity操作

  • 1.当为Activity Context则可直接使用;
  • 2.当为其他Context, 要启动的Activity不属于任何Activity栈，所以必须带上FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK flags才能使用

3.getApplication()和getApplicationContext()

绝大多数情况下, getApplication()和getApplicationContext()这两个方法完全一致, 返回值也相同; 那么两者到底有什么区别呢? 真正理解这个问题的人非常少. 接下来彻底地回答下这个问题:

• 1.getApplicationContext()这个的存在是Android历史原因. 我们都知道getApplication()只存在于Activity和Service对象; 那么对于BroadcastReceiver和ContentProvider却无法获取Application, 这时就需要一个能在Context上下文直接使用的方法, 那便是getApplicationContext().
• 2.对于Activity/Service来说, getApplication()和getApplicationContext()的返回值完全相同; 除非厂商修改过接口;
• 3.BroadcastReceiver在onReceive的过程, 能使用getBaseContext().getApplicationContext获取所在Application, 而无法使用getApplication;
• 4.ContentProvider能使用getContext().getApplicationContext()获取所在Application. 绝大多数情况下没有问题, 但是有可能会出现空指针的问题, 情况如下:当同一个进程有多个apk的情况下, 对于第二个apk是由provider方式拉起的, 前面介绍过provider创建过程并不会初始化所在application, 此时执getContext().getApplicationContext()返回的结果便是NULL. 所以对于这种情况要做好判空.

作者：何时夕
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