AMS对Activity的管理

Posted 2023-02-06 迷途小书童Eric

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一、Activity的生命周期

Activity的管理同样是基于C/S架构的，所有的activity管理都在server端进行。在Server端对每个activity进行调度的同时，Client端负责响应各个生命周期的函数。

在Client端，对activity各个生命周期的响应都是在ActivityThread里进行操作。在本地，activity的生命周期如下图

 

 

ActivityThread提供给Server端的调度接口有以下几个：

scheduleLaunchActivity()

scheduleResumeActivity()

schedulePauseActivity()

scheduleStopActivity()

scheduleDestoryActivity()

scheduleRelaunchActivity()

scheduleWindowVisibility()

除了以上几个接口之外，还有其他的诸如scheduleConfigurationChanged()、scheduleNewIntent()这些接口，因为这些接口没有影响到activity的生命周期的流程，所以这里就不一一列举。下面我们来挑两个主要的接口来分析在本地端的调用流程。

1．ScheduleLaunchActivity

此接口的作用在于生成一个新的本地Activity对象，并且使之进入resume状态（或pause状态）。通常AMS会在两种情况下调用这个接口：点击应用图标打开新应用；从Activity B返回Activity A时，Activity A由于内存不足被kill。至于AMS如何确定何时调用此接口，属于AMS内部对activity的调度流程，后面会分析到。

在这里先说明下ActivityThread各函数的命名规则和函数调用方式。

上面列举的几个提供个AMS的接口全都以schedule为前缀，并且所有接口都是往主线程的handler里发送了命令消息之后立刻返回。这样所有的操作都会被转移到主线程上来。对应每一个schedule***函数，都有一个响应操作的handle***函数。在handle***函数里，会根据需要把操作进一步分解成几个动作，真正面向activity的操作统一命名为perform***。在perform***函数的内部，才会真正调用activity的生命周期函数（其实是通过Insturmentation来间接调用）。所以我们可以把所有的接口和方法进行分层：schedule->handle->perform->activity/Insturmation。

 

在scheduleLaunchActivity中，会往主线程handler发送一个“LAUNCH_ACTIVITY”消息，然后调用handleLaunchActivity。在handleLaunchActivity内部分解成两个动作：

a) performLaunchActivity

在这里完成了activity对象的创建和activity生存环境的创建。比如application对象的生成。接着调用activity.attach()完成Window和WindowManager的创建，并且记录了activity的环境变量如mToken、mActivityInfo等。到此为止，一个具有完整功能的Activity对象已经完成了初始化，接着会调用mInstrumentation.callActivityOnCreate()和activity.performStart()分别响应属于activity生命周期的onCreate()方法和onStart()方法。

b) handleResumeActivity

这个方法属于“handle层”的另一个方法，主要完成onStart()和onResume()的响应，在第二个例子中会说明。

 

2．ScheduleResumeActivity

顾名思义，此方法的作用是把一个activity置于resume状态。相应的，所有操作被转移到handleResumeActivity()中。对于handleResumeActivity，有两种情况会调用此方法：scheduleResumeActivity发送“RESUME_ACTIVITY”消息；handleLaunchActivity中的第二步。

在handleResumeActivity中也进一步分解成了两个动：

a) performResumeActivity

调用activity.performResume()方法，在activity.performResume()中会默认先调用performRestart()，performRestart()的作用是先检查activity是否处于stopped状态，如果是则调用performRestart()再调用performStart()。最后再响应activity的生命周期方法onResume()。

所以，新打开一个activity的响应流程是：

onCreate()->onStart()->onResume()

而返回一个后台activity的响应流程是：

onRestart()->onStart()->onResume()

b) 完成了第一步对activity生命周期的响应之后，在第二步这里主要是处理窗口的添加动作：把DecorView添加到WindowManager中。完成第二步操作之后，activity的内容便显示到了屏幕上。这个窗口的添加动作属于窗口管理中的一个步骤，具体可参考《Android窗口管理剖析》一文。

 

以下是部分主要接口到生命周期的响应的内部调用流程图

 

 

 

 

二、ActivityManagerService及其内部调度流程

1.  数据结构分析

和窗口管理系统一样，所有的客户端activity在ActivityManagerService（简称AMS）内部都会有一个对应的ActivityRecord，对activity的管理也就是对ActivityRecord的管理。

AMS的相关代码在framework/base/services/java/com/android/server/am，主要的数据结构有：

ActivityManagerService

ActivityStack

ActivityRecord

TaskRecord

ProcessRecord

 

1)  ActivityManagerService是android框架服务，主要负责处理对android四大组件的管理和响应Client端的请求。此外还包括进程的产生和对WindowManagerService的操作。

2)  ActivityStack是专门实现对ActivityRecord的堆栈式管理而分离出来的一个模块。在Android2.2以前，对ActivityRecord的管理和调度都在ActivityManagerService实现。从android2.3以后，为了实现更好的解耦把对ActivityRecord的管理单独分离出来了，所有对ActivityRecord的调度操作都在ActivityStack里进行。其实Android里所谓的“Activity堆栈”，并不是真正的一个堆栈结构，而是一个ArrayList列表，在这个列表里记录了所有的ActivityRecord，ActivityStack所做的事情就是保证列表的第一个ActivityRecord（也就是“栈顶”）处于运行状态，并且排在列表后面的ActivityRecord的运行状态受到“栈顶”ActivityRecord的影响。

3)  ActivityRecord代表了一个Client端的Activity，记录了Activity的各种属性和管理状态。其中有介个关键的成员变量：

IApplicationToken.StubappToken

appToken作为此ActivityRecord的唯一标识，贯穿了AMS、Activity和WMS。

 

TaskRecordtask

task标识了此ActivityRecord所属的Task。在ActivityStack对ActivityRecord的位置调整中，更多的是以TaskRecord为单位进行的。如moveTaskToFront()、moveTaskToBack()等接口，会同时移动属于同一个Task的所有activity。 TaskRecord和ActivityRecord是一对多的关系，多个ActivityRecord可能指向同一个TaskRecord

 

ProcessRecordapp

app标识了Client端的Activity所在的进程。同样的，ProcessRecord和ActivityRecord是一对多的关系，多个ActivityRecord可能指向同一个ProcessRecord。通过访问ProcessRecord中的IApplicationThread可以直接操作Client端的ActivityThread。

 

4)  TaskRecord记录了task的id、名称等属性。

我们知道，Activity的管理是以Task为单位来进行的，多个行为类似的Activity会被归类到同一个Task中。一般来说，一个apk中的所有Activity都是属于同一个Task，并且Task以apk的包名来命名。但开发者可以在AndroidManifset.xml中通过android:taskAffinity属性给每个Activity配置不同的Task。而什么时候会新开一个Task，新开Task的名字等由ActivityStack里面的逻辑来判断，具体取决于AndroidManifest.xml中的配置和调用startActivity（）时传递的flag。

 

5)  ProcessRecord记录了进程id、进程名字和各种用于调节优先级的状态。还包含了所有运行在该进程的Activity、Service、Receiver、Provider等组件。IApplicationThread thread记录了该进程中的主线程。当一个Acitivity第一次启动时，会首先调用Process.start(“android.app.ActivityThread”)来创建一个新进程并且生成一个ProcessRecord对象。当进程运行起来之后，该进程的主线程会调用Client端的ActivityThread.main()函数，在main()函数中完成Looper的prepare()，并且生成ActivityThread对象，接着在ActivityThread.attach()中调用IActivityManager.attachApplication()回到AMS，在AMS中完成ProcessRecord和IApplicationThread对象的绑定。接下来的流程就会把新Activity和ProcessRecord绑定。

 

关于ActivityManagerService、ActivityStack、ActivityRecord、TaskRecord、ProcessRecord的关系可用下图表示：

 

 

 

 

2.  ActivityStack内部调度流程

在整个调度流程中，ActivityStack记录了列表中每个ActivityRecord的当前状态，包括这9个状态：INITIALIZING, RESUMED, PAUSING, PAUSED, STOPPING, STOPPED,FINISHING, DESTROYING, DESTROYED。每个ActivityRecord在任何时刻都处于这9个状态中的其中一个。除此以外，ActivityStack还有几个变量用于辅助调度过程的：

ActivityRecord mResumedActivity

ActivityRecord mPausingActivity

boolean finishing

boolean stopped

ArrayList<ActivityRecord>mStoppingActivities

 

mResumedActivity指向当前系统中的“栈顶”Activity，当“栈顶”Activity将要被暂停时，mResumedActivity为空，mPausingActivity指向该被暂停的Activity，直到Client端Activity响应onPause()之后回调AMS，mPausingActivity置空。finishing和stopped是ActivityRecord的两个boolean变量，finishing为true表示该Activity将要被销毁；stopped为true表示该Activity处于stopped状态(该stopped变量和Activity的STOPPED状态有重复的嫌疑，可认为是同等的)。

ActivityStack内部的调度围绕着这9个状态来进行，下面通过例子来分析其调度流程。

从Launcher（A）打开新应用（B）

1)  在Clien端请求打开新Activity之后，ActivityStack首先创建一个ActivityRecord并将其置于“栈顶”，此时ActivityRecord处于INITIALIZING状态。

2)  接着调用resumeTopActivityLocked()。在resumeTopActivityLocked()中检查mResumedActivity是否为空，此时mResumedActivity指向A，所以肯定不为空。

3)  调用startPausingLocked()暂停A。此时将mResumedActivity置空，mPausingActivity指向A， 并且将A的状态置为PAUSING。接着调用Activity A的Client端的schedulePauseActivity()将其暂停。

4)  Client端的Activity 响应onPause()并且回调AMS的activityPaused()方法，将A的ActivityRecord的状态置为PAUSED,并把A添加到mStoppingActivities中。完成了A的暂停处理之后，会重新回到第2)步。在第二步中，此时mResumedActivity为空，接下来的流程会最终调用到Activity B 的Client端的scheduleLaunchActivity()。此时Activity B的状态变为RESUMED。

5)  ActivityB的Client端完成Activity的new和初始化并且响应onCreate()->onStart()->onResume()，然后回调AMS的activityIdle()方法告诉AMS已经运行完毕处于空闲状态。

6)  activityIdleLocked()主要是完成经过“堆栈”经过调整之后的“善后”工作。如根据finishing状态完成挂起的销毁操作，处理mStoppingActivities中的挂起stop操作。经过第4)步，A已经在mStoppingActivities中，所以接下来会调用A的Client端的scheduleStopActivity(booleanvisible)，在Client端，根据接口参数visible判断，如果visible为false则响应onStop()，否则不响应。在ActivityStack中，visible的值是通过从上到下的计算得出的。如果“栈顶”Activity为fullscreen，则处于“栈顶”底下的其他activity的visible全为false。这个计算过程在第4)步中会执行一次或多次。在执行stop操作时，Activity A的状态从PAUSED变成STOPPING，再变成STOPPED。

 

在第4）步的处理中，会继续调用resumeTopActivityLocked()，在resumeTopActivityLocked()中，会判断ActivityRecord中的ProcessRecord app是否为空，这里有两种情况：

a) app不为空。

这种情况的前提是，Activity B并不是新打开的而是在一直在后台，并且其进程没有由于内存回收而杀掉。在这种情况下，会直接调用scheduleResumeActivity()，Client端会进行响应：onRestart()->onStart()->onResume()

b) app为空

app为空有三种情况，第一种是ActivityB之前一直在后台运行，由于内存不足被杀掉；第二种是Activity B是新打开的，并且不存在对应的进程；第三中情况是，Activity B 是新打开的，但是其进程仍在运行中。在第一、二种情况中，AMS会启动新进程，并完成Activity B和新进程的ProcessRecord的绑定。

在这三种情况中，最后都会调用scheduleLaunchActivity()，Client端会进响应：onCreate->onStart()->onResume()。

 

所以，从Launcher（A）打开新Activity （B）的生命周期响应流程如下：

A->onPause()

B->onCreate()

B->onStart()

B->onResume()

A->onStop() （如B不为fullscreen则不响应此方法）

 

整个调度流程可用下图表示：

 

 

 

 

  

关于ActivityStack内部的其他参与调度的函数，大概整理了一下，得到下面的函数调用流程图