Android进阶——WMS与AMS浅析

Posted 2021-07-11 Yawn,

1.简介

可以毫不夸张的说，android的framework层主要是由WMS、AMS还有View所构成，这三个模块穿插交互在整个framework中，掌握了它们之间的关系和每一个逻辑步骤，你对framework的了解至少有百分之五十

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、调度及应用进程的管理和调度等工作，其职责与操作系统中的进程管理和调度模块相类似，因此它在Android中非常重要。

在没有深入了解AMS与WMS前，对它俩负责的功能一直很模糊，一直搞不清区别。所以在深入理解其中之一时，先对它们在Android中各自负责的任务有个基本的了解和区分。

• AMS和WMS都属于Android中的系统服务，系统服务有很多，它们在Android体系架构中都属于同一层次，所以最好在深入了解它们各自的运行机理前，对系统的宏观架构能够有所掌握，也就是在自己的脑海中能够搭建一个简单的模型和框架，搞清楚它们在系统中所扮演的角色。

下面先简单对AMS与WMS作个简单的介绍:

Activity与WIndow：

• Activity只负责生命周期和事件处理
• Window只控制视图
• 一个Activity包含一个Window，如果Activity没有Window，那就相当于Service

AMS与WMS：

• AMS统一调度所有应用程序的Activity
• WMS控制所有Window的显示与隐藏以及要显示的位置

在视图层次中，Activity在WIndow之上，如下图

2. WMS

WindowManagerService服务的实现是相当复杂的，毕竟它要管理的整个系统所有窗口的UI，而在任何一个系统中，窗口管理子系统都是极其复杂的。

作用：

• 为所有窗口分配Surface。客户端向WMS添加一个窗口的过程，其实就是WMS为其分配一块Suiface的过程，一块块Surface在WMS的管理下有序的排布在屏幕上。Window的本质就是Surface。
• 管理Surface的显示顺序、尺寸、位置
• 管理窗口动画
• 输入系统相关：WMS是派发系统按键和触摸消息的最佳人选，当接收到一个触摸事件，它需要寻找一个最合适的窗口来处理消息，而WMS是窗口的管理者，系统中所有的窗口状态和信息都在其掌握之中，完成这一工作不在话下。

什么是Window?

• “Window”表明它是和窗口相关的，“窗口”是一个抽象的概念，从用户的角度来讲，它是一个“界面”；从SurfaceFlinger的角度来看，它是一个Layer，承载着和界面有关的数据和属性；从WMS角度来看，它是一个WIndowState，用于管理和界面有关的状态。
• 在《深入理解Android内核设计思想》一书中看到一个比喻非常好，整个界面就像由N个演员参与的话剧：SurfaceFling是摄像机，它只负责客观的捕捉当前的画面，然后真实的呈现给观众；WMS就是导演，它要负责话剧的舞台效果、演员站位；ViewRoot就是各个演员的长相和表情，取决于它们各自的条件与努力。可见，WMS与SurfaceFling的一个重要区别就是——后者只做与“显示”相关的事情，而WMS要处理对输入事件的派发。
• Android支持的窗口类型很多，统一可以分为三大类，另外各个种类下还细分为若干子类型，且都在WindowManager.java中有定义。
  • Application Window
  • SystemWindow
  • Sub Window

类间关系：
上面那些都是对WMS相关功能的介绍，对WMS有个感性的认识，现在开始进入相关类。

主要使用的桥接模式，具体自行学习

一个问题：

WMS是系统服务，有SystemServer负责启动，启动时机相对较晚，那么在WMS运行之前，终端显示屏就一团黑？

• 在WMS启动之前，系统只需显示开机动画，它们都有特殊的方式来向屏幕输出图像，比如直接通过OpenGL ES与SurfaceFling的配合来完成。
• 这也从侧面告诉我们，要想在Android上显示UI，并不一定要通过WMS。

3. AMS

作用：

• 统一调度所有应用程序的Activity的生命周期
• 启动或杀死应用程序的进程
• 启动并调度Service的生命周期
• 注册BroadcastReceiver，并接收和分发Broadcast
• 启动并发布ContentProvider
• 调度task
• 处理应用程序的Crash
• 查询系统当前运行状态

类间关系：

主要使用了代理模式，具体可以看我的另外一篇博文：设计模式——代理模式.

• ActivityManagerProxy和ActivityManagerNative都实现了IActivityManager，ActivityManagerProxy就是代理部分，ActivityManagerNative就是实现部分
• 但ActivityManagerNative是个抽象类，并不处理过多的具体逻辑，大部分具体逻辑是由ActivityManagerService承担，这就是为什么我们说真实部分应该为ActivityManagerService。

启动流程：

• 第一阶段：启动ActivityManagerService。
• 第二阶段：调用setSystemProcess。
• 第三阶段：调用installSystemProviders方法。
• 第四阶段：调用systemReady方法。

工作流程：

• AMS的工作流程，其实就是Activity的启动和调度的过程，所有的启动方式，最终都是通过Binder机制的Client端，调用Server端的AMS的startActivityXXX()系列方法。所以可见，工作流程又包括Client端和Server端两个。

Client端流程：

• auncher主线程捕获onClick()点击事件后，调用Launcher.startActivitySafely()方法。Launcher.startActivitySafely()内部调用了Launcher.startActivity()方法，Launcher.startActivity()内部调用了Launcher的父类Activity的startActivity()方法。
• Activity.startActivity()调用Activity.startActivityForResult()方法，传入该方法的requestCode参数若为-1，则表示Activity启动成功后，不需要执行Launcher.onActivityResult()方法处理返回结果。
• 启动Activity需要与系统ActivityManagerService交互，必须纳入Instrumentation的监控，因此需要将启动请求转交instrumentation，即调用Instrumentation.execStartActivity()方法。
• nstrumentation.execStartActivity()首先通过ActivityMonitor检查启动请求，然后调
• ActivityManagerNative.getDefault()得到ActivityManagerProxy代理对象，进而调用该代理对象的startActivity()方法。
• ActivityManagerProxy是ActivityManagerService的代理对象，因此其内部存储的是BinderProxy，调用ActivityManagerProxy.startActivity()实质是调用BinderProxy.transact()向Binder驱动发送START_ACTIVITY_TRANSACTION命令。Binder驱动将处理逻辑从Launcher所在进程切换到ActivityManagerService所在进程。

Server端流程：

启动Activity的请求从Client端传递给Server端后，便进入了启动应用的七个阶段，这里也是整理出具体流程，细节可以参考《Android的设计与实现》第十一章内容。

预启动：

• ActivityManagerService.startActivity()
• ActivityStack.startActivityMayWait()
• ActivityStack.startActivityLocked()
• ActivityStack.startActivityUncheckedLocked()
• ActivityStack.startActivityLocked()（重载）
• ActivityStack.resumeTopActivityLocked()

暂停：

• ActivityStack.startPausingLocked()
• ApplicationThreadProxy.schedulePauseActivity()
• ActivityThread.handlePauseActivity()
• ActivityThread.performPauseActivity()
• ActivityManagerProxy.activityPaused()
• completePausedLocked()

启动应用程序进程：

• 第二次进入ActivityStack.resumeTopActivityLocked()
• ActivityStack.startSpecificActivityLocked()
• startProcessLocked()
• startProcessLocked()（重载）
• Process.start()

加载应用程序Activity：

• ActivityThread.main()
• ActivityThread.attach()
• ActivityManagerService.attachApplication()
• ApplicationThread.bindApplication()
• ActivityThread.handleBindApplication()

显示Activity：

• ActivityStack.realStartActivityLocked()
• ApplicationThread.scheduleLaunchActivity()
• ActivityThead.handleLaunchActivity()
• ActivityThread.performLaunchActivity()
• ActivityThread.handleResumeActivity()
• ActivityThread.performResumeActivity()
• Activity.performResume()
• ActivityStack.completeResumeLocked()

Activity Idle状态的处理

停止源Activity：

• ActivityStack.stopActivityLocked()
• ApplicationThreadProxy.scheduleStopActivity()
• ActivityThread.handleStopActivity()
• ActivityThread.performStopActivityInner()