Android Framework核心之旅

Android Framework核心之旅

6.1  Framework框架

Framework定義了客戶端元件和服務端元件功能及介面。以下闡述中，“應用程式”一般是指“.apk”程式。

框架中包含三個主要部分，分別為服務端、客戶端和Linux驅動。

6.1.1  服務端

服務端主要包含兩個重要類，分別是WindowManagerService（WmS）和ActivityManagerService
(AmS)。WmS的作用是為所有的應用程式分配視窗，並管理這些視窗。包括分配視窗的大小，調節各視窗的疊放次序，隱藏或者顯示視窗。AmS的作用是管理所有應用程式中的Activity。

除此之外，在服務端還包括兩個訊息處理類。

— KeyQ類：該類為WmS的內部類，繼承於KeyInputQueue類，KeyQ物件一旦建立，就立即啟動一個執行緒，該執行緒會不斷地讀取使用者的UI操作訊息，比如按鍵、觸控式螢幕、trackball、滑鼠等，並把這些訊息放到一個訊息佇列QueueEvent類中。

— InputDispatcherThread類：該類的物件一旦建立，也會立即啟動一個執行緒，該執行緒會不斷地從QueueEvent中取出使用者訊息，並進行一定的過濾，過濾後，再將這些訊息傳送給當前活動的客戶端程式中。

6.1.2  客戶端                        

客戶端主要包括以下重要類。

— ActivityThread類：該類為應用程式的主執行緒類，所有的APK程式都有且僅有一個ActivityThread類，程式的入口為該類中的static main()函式。

— Activity類：該類為APK程式的一個最小執行單元，一個APK程式中可以包含多個Activity物件，ActivityThread主類會根據使用者操作選擇執行哪個Activity物件。

— PhoneWindow類：該類繼承於Window類，同時，PhoneWindow類內部包含了一個DecorView物件。簡而言之，PhoneWindow是把一個FrameLayout進行了一定的包裝，並提供了一組通用的視窗操作介面。

— Window類：該類提供了一組通用的視窗（Window）操作API，這裡的視窗僅僅是程式層面上的，WmS所管理的視窗並不是Window類，而是一個View或者ViewGroup類，一般就是指DecorView類，即一個DecorView就是WmS所管理的一個視窗。Window是一個abstract型別。

— DecorView類：該類是一個FrameLayout的子類，並且是PhoneWindow中的一個內部類。Decor的英文是Decoration，即“修飾”的意思，DecorView就是對普通的FrameLayout進行了一定的修飾，比如新增一個通用的Title bar，並響應特定的按鍵訊息等。

— ViewRoot類：WmS管理客戶端視窗時，需要通知客戶端進行某種操作，這些都是透過非同步訊息完成的，實現的方式就是使用Handler，ViewRoot就是繼承於Handler，其作用主要是接收WmS的通知。

— W類：該類繼承於Binder，並且是ViewRoot的一個內部類。

— WindowManager類：客戶端要申請建立一個視窗，而具體建立視窗的任務是由WmS完成的，WindowManager類就像是一個部門經理，誰有什麼需求就告訴它，由它和WmS進行互動，客戶端不能直接和WmS進行互動。

6.1.3  Linux驅動

Linux驅動和Framework相關的主要包含兩部分，分別是SurfaceFlingger（SF）和Binder。每一個視窗都對應一個Surface，SF驅動的作用是把各個Surface顯示在同一個螢幕上。

Binder驅動的作用是提供跨程式的訊息傳遞。

APK程式的執行過程

首先，ActivityThread從main()函式中開始執行，呼叫prepareMainLooper()為UI執行緒建立一個訊息佇列(MessageQueue)。

然後建立一個ActivityThread物件，在ActivityThread的初始化程式碼中會建立一個H（Handler）物件和一個ApplicationThread（Binder）物件。其中Binder負責接收遠端AmS的IPC呼叫，接收到呼叫後，則透過Handler把訊息傳送到訊息佇列，UI主執行緒會非同步地從訊息佇列中取出訊息並執行相應操作，比如start、stop、pause等。

接著UI主執行緒呼叫Looper.loop()方法進入訊息迴圈體，進入後就會不斷地從訊息佇列中讀取並處理訊息。

當ActivityThread接收到AmS傳送start某個Activity後，就會建立指定的Activity物件。Activity又會建立PhoneWindow類→DecorView類→建立相應的View或者ViewGroup。建立完成後，Activity需要把建立好的介面顯示到螢幕上，於是呼叫WindowManager類，後者於是建立一個ViewRoot物件，該物件實際上建立了ViewRoot類和W類，建立ViewRoot物件後，WindowManager再呼叫WmS提供的遠端介面完成新增一個視窗並顯示到螢幕上。

接下來，使用者開始在程式介面上操作。KeyQ執行緒不斷把使用者訊息儲存到QueueEvent佇列中，InputDispatcherThread執行緒逐個取出訊息，然後呼叫WmS中的相應函式處理該訊息。當WmS發現該訊息屬於客戶端某個視窗時，就會呼叫相應視窗的W介面。

W類是一個Binder，負責接收WmS的IPC呼叫，並把呼叫訊息傳遞給ViewRoot，ViewRoot再把訊息傳遞給UI主執行緒ActivityThread，ActivityThread解析該訊息並做相應的處理。在客戶端程式中，首先處理訊息的是DecorView，如果DecorView不想處理某個訊息，則可以將該訊息傳遞給其內部包含的子View或者ViewGroup，如果還沒有處理，則傳遞給PhoneWindow，最後再傳遞給Activity。

6.3  客戶端中的執行緒

在多工作業系統中，任何程式都執行線上程之中。系統首先會為客戶端程式分配一個執行緒，然後該執行緒從程式的入口處開始執行。那麼，請思考以下問題。

— Android APK程式中都有哪些執行緒？

— 什麼是UI執行緒？

— 程式中自定義Thread和UI執行緒的區別是什麼？

首先，很明確地講，包含有Activity的客戶端程式至少包含三個執行緒，如圖6-1所示。每個Binder物件都對應一個執行緒，Activity啟動後會建立一個ViewRoot.W物件，同時ActivityThread會建立一個ApplicationThread物件，這兩個物件都繼承於Binder，因此會啟動兩個執行緒，負責接收Linux Binder驅動傳送IPC呼叫。最後一個主要執行緒也就是程式本身所在的執行緒，也叫做使用者互動（UI）執行緒，因為所有的處理使用者訊息，以及繪製介面的工作都在該執行緒中完成。

為了驗證這一點，可以在Eclipse中新建一個Hello Android的程式，然後以debug的方式執行，在debug視窗中會看到如圖6-1所示的介面。

自定義Thread和UI執行緒的區別在於，UI執行緒是從ActivityThread執行的，在該類中的main()方法中，已經使用Looper.prepareMainLooper()為該執行緒新增了Looper物件，即已經為該執行緒建立了訊息佇列（MessageQueue），因此，程式設計師才可以在Activity中定義Handler物件（因為宣告Handler物件時，所在的執行緒必須已經建立了MessageQueue）。而普通的自定義Thread是一個裸執行緒，因此，不能直接在Thread中定義Handler物件，從使用場景的角度講，即不能直接給Thread物件發訊息，但是卻可以給UI執行緒發訊息。

本文選自《Android核心剖析 》一書

圖書詳細資訊:http://space.itpub.net/?uid-13164110-action-viewspace-itemid-708207