Android 7.0 ActivityManagerService(1) AMS的启动过程

1、Android 7.0 ActivityManagerService(1) AMS的启动过程一、概况 ActivityManagerService(AMS)是Android中最核心的服务，主要负责系统中四大组件的启动、切换、调度及应用程序的管理和调度等工作。AMS通信结构如下图所示：从图中可以看出： 1、AMS继承自ActivityManagerNative(AMN)，并实现了Watchdog.Monitor和BatteryStatsImpl.BatteryCallback接口。2、AMN继承Java的Binder类，同时实现了IActivityManager接口，即AMN将作为Binder通

2、信的服务端为用户提供支持。3、在ActivityManagerNative类中定义了内部类ActivityManagerProxy，该类同样实现了IActivityManager接口，将作为客户端使用的服务端代理。4、其它进程将使用ActivityManager来使用AMS的服务。ActivityManager通过AMN提供的getDefault接口得到ActivityManagerProxy，然后再以Binder通信的方式调用AMS的接口。对AMS的基本情况有一个大概的了解后，我们一起来分析一下AMS的启动过程。 由于AMS启动涉及的内容比较多，我们将分段进行分析。二、createSyste

3、mContext 在进入到AMS相关的流程前，我们需要先了解一下相关的准备工作。我们已经知道了，zygote创建出的第一个java进程是SystemServer。 在SystemServer的run函数中，在启动AMS之前，调用了createSystemContext函数。其代码如下所示：./SystemServer在启动任何服务之前，就调用了createSystemContext/创建出的Context保存在mSystemContext中/ Initialize the system context.createSystemContext();/ Create the system serv

4、ice manager./SystemServiceManager负责启动所有的系统服务，使用的Context就是mSystemContextmSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);.我们跟进一下createSystemContext：private void createSystemContext() /调用ActivityThread的systemMain函数，其中会创建出系统对应的Context对象 ActivityThread activityThread = ActivityThread.sys

5、temMain(); /取出上面函数创建的Context对象，保存在mSystemContext中 mSystemContext = activityThread.getSystemContext(); /设置系统主题 mSystemContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);以上函数中，最重要的就是ActivityThread.systemMain了，我们分析一下该函数。1、ActivityThread.systemMainpublic static ActivityThread systemMain() / The system process on lo

6、w-memory devices do not get to use hardware / accelerated drawing, since this can add too much overhead to the / process. if (!ActivityManager.isHighEndGfx() /虽然写着ActivityManager，但和AMS没有任何关系 /就是利用系统属性和配置信息进行判断 /关闭硬件渲染功能 ThreadedRenderer.disable(true); else ThreadedRenderer.enableForegroundTrimming()

7、; /创建ActivityThread ActivityThread thread = new ActivityThread(); /调用attach函数，参数为true thread.attach(true); return thread;从上面的代码可以看出，ActivityThread的systemMain函数中，除了进行是否开启硬件渲染的判断外，主要作用是： 创建出ActivityThread对象，然后调用该对象的attach函数。ActivityThread的构造函数比较简单：ActivityThread() mResourcesManager = ResourcesManager.

8、getInstance();比较关键的是它的成员变量：./定义了AMS与应用通信的接口final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread();/拥有自己的looper，说明ActivityThread确实可以代表事件处理线程final Looper mLooper = Looper.myLooper();/H继承Handler，ActivityThread中大量事件处理依赖此Handlerfinal H mH = new H();/用于保存该进程的ActivityRecordfinal ArrayMap mActivities

9、= new ArrayMap()./用于保存进程中的Servicefinal ArrayMap mServices = new ArrayMap();./用于保存进程中的Applicationfinal ArrayList mAllApplications = new ArrayList();.我们需要知道的是，ActivityThread是Android Framework中一个非常重要的类，它代表一个应用进程的主线程，其职责就是调度及执行在该线程中运行的四大组件。 在Android中，应用进程指那些运行APK的进程，它们由zygote fork出来，其中运行着独立的dalvik虚拟机。 与

10、应用进程相对的就是系统进程，例如zygote和SystemServer。注意到此处的ActivityThread创建于SystemServer进程中。 由于SystemServer中也运行着一些系统APK，例如framework-res.apk、SettingsProvider.apk等，因此也可以认为SystemServer是一个特殊的应用进程。对于上面提到的ActivityThread的成员变量，其用途基本上可以从名称中得知，这里仅说明一下ApplicationThread。AMS负责管理和调度进程，因此AMS需要通过Binder机制和应用进程通信。 为此，Android提供了一个IApp

11、licationThread接口，该接口定义了AMS和应用进程之间的交互函数。如上图所示，ActivityThread作为应用进程的主线程代表，在其中持有ApplicationThread。ApplicationThread继承ApplicationThreadNative。 当AMS与应用进程通信时，ApplicationThread将作为Binder通信的服务端。AMS与应用进程通信时，通过ApplicationThreadNative获取应用进程对应的ApplicationThreadProxy对象。 通过ApplicationThreadProxy对象，将调用信息通过Binder传递到

12、ActivityThread中的ApplicationThread。 这个调用过程，今后还会遇到，碰到的时候再详细分析。2、ActivityThread.attach 我们看看ActivityThread的attach函数：/此时，我们传入的参数为true，表示该ActivityThread是系统进程的ActivityThreadprivate void attach(boolean system) /创建出的ActivityThread保存在类的静态变量sCurrentActivityThread /AMS中的大量操作将会依赖于这个ActivityThread sCurrentActivit

13、yThread = this; mSystemThread = system; if (!system) /应用进程的处理流程 . else /系统进程的处理流程，该情况只在SystemServer中处理 / Dont set application object here - if the system crashes, / we cant display an alert, we just want to die die die. /设置DDMS(Dalvik Debug Monitor Service)中看到的SystemServer进程的名称为“system_process” andr

14、oid.ddm.DdmHandleAppName.setAppName(system_process, UserHandle.myUserId(); try /创建ActivityThread中的重要成员：Instrumentation、Application和Context mInstrumentation = new Instrumentation(); ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext( this, getSystemContext().mPackageInfo); mInitialApplication = conte

15、xt.mPackageInfo.makeApplication(true, null); mInitialApplication.onCreate(); catch (Exception e) throw new RuntimeException( Unable to instantiate Application(): + e.toString(), e); /以下系统进程和非系统进程均会执行 . /注册Configuration变化的回调通知 ViewRootImpl.addConfigCallback(new ComponentCallbacks2() Override public v

16、oid onConfigurationChanged(Configuration newConfig) /当系统配置发生变化时（例如系统语言发生变化），回调该接口 . . );从上面的代码可以看出，对于系统进程而言，ActivityThread的attach函数最重要的工作就是创建了Instrumentation、Application和Context。2.1 Instrumentation Instrumentation是Android中的一个工具类，当该类被启用时，它将优先于应用中其它的类被初始化。 此时，系统先创建它，再通过它创建其它组件。此外，系统和应用组件之间的交互也将通过Instr

17、umentation来传递。 因此，Instrumentation就能监控系统和组件的交互情况了。实际使用时，可以创建该类的派生类进行相应的操作。 这个类在介绍启动Activity的过程时还会碰到，此处不作展开。2.2 Context Context是Android中的一个抽象类，用于维护应用运行环境的全局信息。 通过Context可以访问应用的资源和类，甚至进行系统级的操作，例如启动Activity、发送广播等。ActivityThread的attach函数中，通过下面的代码创建出系统应用对应的Context:./ContextImpl是Context的实现类ContextImpl cont

18、ext = ContextImpl.createAppContext( this, getSystemContext().mPackageInfo);.2.2.1 getSystemContext 我们先看看ActivityThread中getSystemContext的内容：public ContextImpl getSystemContext() synchronized (this) if (mSystemContext = null) /调用ContextImpl的静态函数createSystemContext mSystemContext = ContextImpl.createSy

19、stemContext(this); return mSystemContext; 进入ContextImpl的createSystemContext函数：static ContextImpl createSystemContext(ActivityThread mainThread) /创建LoadedApk类，代表一个加载到系统中的APK /注意此时的LoadedApk只是一个空壳 /PKMS还没有启动，估无法得到有效的ApplicationInfo LoadedApk packageInfo = new LoadedApk(mainThread); /调用ContextImpl的构造函数

20、 ContextImpl context = new ContextImpl(null, mainThread, packageInfo, null, null, 0, null, null, Display.INVALID_DISPLAY); /初始化资源信息 context.mResources.updateConfiguration(context.mResourcesManager.getConfiguration(), context.mResourcesManager.getDisplayMetrics(); return context;可以看出createSystemConte

21、xt的内容就是创建一个LoadedApk，然后初始化一个ContextImpl对象。 似乎没有什么特别的，那么为什么函数名被叫做create “System” Context？为了回答这个问题，就要看看LoadedApk的构造函数了：LoadedApk(ActivityThread activityThread) mActivityThread = activityThread; mApplicationInfo = new ApplicationInfo(); /packageName为android mApplicationInfo.packageName = android; mPack

22、ageName = android; /下面许多参数为null .注意到createSystemContext函数中，创建的LoadApk对应packageName为”android”，也就是framwork-res.apk。 由于该APK仅供SystemServer进程使用，因此创建的Context被定义为System Context。 现在该LoadedApk还没有得到framwork-res.apk实际的信息。当PKMS启动，完成对应的解析后，AMS将重新设置这个LoadedApk。2.2.2 ContextImpl.createAppContextstatic ContextImpl

23、createAppContext(ActivityThread mainThread, LoadedApk packageInfo) if (packageInfo = null) throw new IllegalArgumentException(packageInfo); return new ContextImpl(null, mainThread, packageInfo, null, null, 0, null, null, Display.INVALID_DISPLAY);相对而言，createAppContext的内容就比较简单了，就是利用ActivityThread和Load

24、edApk构造出ContextImpl。 ContextImpl的构造函数主要是完成一些变量的初始化，建立起ContextImpl与ActivityThread、LoadedApk、ContentResolver之间的关系。 代码简单但是冗长，此处不做展开。2.3 Application Android中Application类用于保存应用的全局状态。我们经常使用的Activity和Service均必须和具体的Application绑定在一起。 通过上图的继承关系，每个具体的Activity和Service均被加入到Android运行环境中。在ActivityThread中，针对系统进程，通过

25、下面的代码创建了初始的Application：./调用LoadedApk的makeApplication函数mInitialApplication = context.mPackageInfo.makeApplication(true, null);/启动ApplicationmInitialApplication.onCreate();.我们看一下LoadedApk.makeApplication：public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass, Instrumentation instrumentation)

26、if (mApplication != null) return mApplication; . Application app = null; String appClass = mApplicationInfo.className; if (forceDefaultAppClass | (appClass = null) /系统进程中，对应下面的appClass appClass = android.app.Application; try java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader(); if (!mPackageName.equals(andro

27、id) . ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this); /实际上最后通过反射创建出Application app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication( cl, appClass, appContext); appContext.setOuterContext(app); catch (Exception e) . /一个进程支持多个Application，mAllApplications用于保存该进程中的Applicat

28、ion对象 mActivityThread.mAllApplications.add(app); mApplication = app; .从上面的代码不难看出，这部分主要是创建framework-res.apk对应的Application，然后调用它的onCreate函数，完成启动。总结 至此，createSystemContext函数介绍完毕。当SystemServer调用createSystemContext完毕后： 1、得到了一个ActivityThread对象，它代表当前进程 (此时为系统进程) 的主线程； 2、得到了一个Context对象，对于SystemServer而言，它包含的

29、Application运行环境与framework-res.apk有关。在继续分析AMS之前，我们先停下来思考一下，为什么在启动所有的服务前，SystemServer先要调用createSystemContext？个人觉得深入理解Android对这个问题，解释的比较好，大致意思如下： Android努力构筑了一个自己的运行环境。 在这个环境中，进程的概念被模糊化了。组件的运行及它们之间的交互均在该环境中实现。createSystemContext函数就是为SystemServer进程搭建一个和应用进程一样的Android运行环境。Android运行环境是构建在进程之上的，应用程序一般只和And

30、roid运行环境交互。 基于同样的道理，SystemServer进程希望它内部运行的应用， 也通过Android运行环境交互，因此才调用了createSystemContext函数。创建Android运行环境时， 由于SystemServer的特殊性，调用了ActivityThread.systemMain函数； 对于普通的应用程序，将在自己的主线程中调用ActivityThread.main函数。上图表示了进程的Android运行环境涉及的主要类之间的关系。 其中的核心类是ContextImpl，通过它可以得到ContentResolver、系统资源、应用信息等。三、AMS初始化 创建完An

31、droid运行环境后，SystemServer调用startBootstrapServices，其中就创建并启动了AMS:private void startBootstrapServices() Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class); / Activity manager runs the show. /启动AMS，然后获取AMS保存到变量中 mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService( ActivityM

32、anagerService.Lifecycle.class).getService(); /以下均是将变量存储到AMS中 mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager); mActivityManagerService.setInstaller(installer); .注意到上面的代码并没有直接启动AMS，而是启动AMS的内部类Lifecycle。 这是迫不得已的做法，由于AMS并没有继承SystemService，因此不能通过SystemServiceManager的startService直接启

33、动它。 可以这样理解：内部类Lifecycle对于AMS而言，就像一个适配器一样，让AMS能够像SystemService一样被SystemServiceManager通过反射的方式启动。public static final class Lifecycle extends SystemService private final ActivityManagerService mService; public Lifecycle(Context context) /Lifecycle由SystemServiceManager启动，传入的context就是SystemServer创建出的Syste

34、mContext super(context); /1、调用AMS的构造函数 mService = new ActivityManagerService(context); Override public void onStart() /2、调用AMS的start函数 mService.start(); public ActivityManagerService getService() return mService; 接下来我们分别看看AMS的构造函数和start函数。1、AMS的构造函数 先来看看AMS的构造函数：public ActivityManagerService(Context

35、 systemContext) /AMS的运行上下文与SystemServer一致 mContext = systemContext; . /取出的是ActivityThread的静态变量sCurrentActivityThread /这意味着mSystemThread与SystemServer中的ActivityThread一致 mSystemThread = ActivityThread.currentActivityThread(); . mHandlerThread = new ServiceThread(TAG, android.os.Process.THREAD_PRIORITY_

36、FOREGROUND, false /*allowIo*/); mHandlerThread.start(); /处理AMS中消息的主力 mHandler = new MainHandler(mHandlerThread.getLooper(); /UiHandler对应于Android中的UiThread mUiHandler = new UiHandler(); if (sKillHandler = null) sKillThread = new ServiceThread(TAG + :kill, android.os.Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND

37、, true /* allowIo */); sKillThread.start(); /用于接收消息，杀死进程 sKillHandler = new KillHandler(sKillThread.getLooper(); /创建两个BroadcastQueue，前台的超时时间为10s，后台的超时时间为60s mFgBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, mHandler, foreground, BROADCAST_FG_TIMEOUT, false); mBgBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, m

38、Handler, background, BROADCAST_BG_TIMEOUT, true); mBroadcastQueues0 = mFgBroadcastQueue; mBroadcastQueues1 = mBgBroadcastQueue; /创建变量，用于存储信息 mServices = new ActiveServices(this); mProviderMap = new ProviderMap(this); mAppErrors = new AppErrors(mContext, this); /这一部分，分析BatteryStatsService时提过，进行BSS的初始

39、化 File dataDir = Environment.getDataDirectory(); File systemDir = new File(dataDir, system); systemDir.mkdirs(); mBatteryStatsService = new BatteryStatsService(systemDir, mHandler); mBatteryStatsService.getActiveStatistics().readLocked(); mBatteryStatsService.scheduleWriteToDisk(); mOnBattery = DEBU

40、G_POWER ? true : mBatteryStatsService.getActiveStatistics().getIsOnBattery(); mBatteryStatsService.getActiveStatistics().setCallback(this); /创建ProcessStatsService，感觉用于记录进程运行时的统计信息，例如内存使用情况，写入/proc/stat文件 mProcessStats = new ProcessStatsService(this, new File(systemDir, procstats); /启动Android的权限检查服务，

41、并注册对应的回调接口 mAppOpsService = new AppOpsService(new File(systemDir, appops.xml), mHandler); mAppOpsService.startWatchingMode(AppOpsManager.OP_RUN_IN_BACKGROUND, null, new IAppOpsCallback.Stub() Override public void opChanged(int op, int uid, String packageName) if (op = AppOpsManager.OP_RUN_IN_BACKGRO

42、UND & packageName != null) if (mAppOpsService.checkOperation(op, uid, packageName) != AppOpsManager.MODE_ALLOWED) runInBackgroundDisabled(uid); ); /用于定义ContentProvider访问指定Uri对应数据的权限，aosp中似乎没有这文件 mGrantFile = new AtomicFile(new File(systemDir, urigrants.xml); /创建多用户管理器 mUserController = new UserContr

43、oller(this); /获取OpenGL版本 GL_ES_VERSION = SystemProperties.getInt(ro.opengles.version, ConfigurationInfo.GL_ES_VERSION_UNDEFINED); . /资源配置信息置为默认值 mConfiguration.setToDefaults(); mConfiguration.setLocales(LocaleList.getDefault(); mConfigurationSeq = mConfiguration.seq = 1; /感觉用于记录进程的CPU使用情况 mProcessCp

44、uTracker.init(); /解析/data/system/packages-compat.xml文件，该文件用于存储那些需要考虑屏幕尺寸的APK的一些信息 /当APK所运行的设备不满足要求时，AMS会根据xml设置的参数以采用屏幕兼容的方式运行该APK mCompatModePackages = new CompatModePackages(this, systemDir, mHandler); /用于根据规则过滤一些Intent mIntentFirewall = new IntentFirewall(new IntentFirewallInterface(), mHandler);

45、 /以下的类，似乎用于管理和监控AMS维护的Activity Task信息 /ActivityStackSupervisor是AMS中用来管理Activity启动和调度的核心类 mStackSupervisor = new ActivityStackSupervisor(this); mActivityStarter = new ActivityStarter(this, mStackSupervisor); mRecentTasks = new RecentTasks(this, mStackSupervisor); /创建线程用于统计进程的CPU使用情况 mProcessCpuThread

46、 = new Thread(CpuTracker) Override public void run() while (true) try try /计算更新信息的等待间隔 /同时利用wait等待计算出的间隔时间 . catch(InterruptedException e) /更新CPU运行统计信息 updateCpuStatsNow(); catch (Exception e) . ; /加入Watchdog的监控 Watchdog.getInstance().addMonitor(this); Watchdog.getInstance().addThread(mHandler);从代码来

47、看，AMS的构造函数还是相对比较简单的，主要工作就是初始化一些变量。 大多数变量的用途，从命名上基本可以推测出来，实际的使用情况必须结合具体的场景才能进一步了解。2、AMS的start函数private void start() /完成统计前的复位工作 Process.removeAllProcessGroups(); /开始监控进程的CPU使用情况 mProcessCpuThread.start(); /注册服务 mBatteryStatsService.publish(mContext); mAppOpsService.publish(mContext); Slog.d(AppOps, A

48、ppOpsService published); LocalServices.addService(ActivityManagerInternal.class, new LocalService();AMS的start函数比较简单，主要是： 1、启动CPU监控线程。该线程将会开始统计不同进程使用CPU的情况。 2、发布一些服务，如BatteryStatsService、AppOpsService(权限管理相关)和本地实现的继承ActivityManagerInternal的服务。至此AMS初始化相关的内容基本结束，从这些代码可以看出AMS涉及的类比较多，我们目前无法一一详述每个类的具体用途。 有机会遇到具体的场景时，再深入分析，此处有个大致印象即可。四、将SystemServer纳入AMS的管理体系 1、setSystemProcessAMS完成启动后，在SystemServer的startBootstrapServices函数中， 下一个与AMS相关的重要调用就是AMS.setSyste