Android的ActivityManagerService(简称AMS) 源码分析

Posted 2021-08-29 涂程

AMS简介

ActivityManagerService是android系统中一个特别重要的系统服务，也是我们上层APP打交道最多的系统服务之一。ActivityManagerService（以下简称AMS） 主要负责四大组件的启动、切换、调度以及应用进程的管理和调度工作，所有的APP应用都需要 与AMS打交道。 Activity Manager的组成主要分为以下几个部分：

1. 服务代理：由ActivityManagerProxy实现，用于与Server端提供的系统服务进行进程间通信
2. 服务中枢：ActivityManagerNative继承自Binder并实现IActivityManager，它提供了服务接口和

Binder接口的相互转化功能，并在内部存储服务代理对像，并提供了getDefault方法返回服务代理 3. .Client：由ActivityManager封装一部分服务接口供Client调用。ActivityManager内部通过调用ActivityManagerNative的getDefault方法，可以得到一个ActivityManagerProxy对像的引用，进而通过该代理对像调用远程服务的方法 4. Server:由ActivityManagerService实现，提供Server端的系统服务

ActivityManagerService的启动过程

AMS是在SystemServer中被添加的， 所以先到SystemServer中查看初始化.

public static void main(String[] args) {
        new SystemServer().run();
    }

private void run(){
        ...
        // Initialize the system context.
        createSystemContext();

        // Create the system service manager.
        mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
        mSystemServiceManager.setStartInfo(mRuntimeRestart,
                mRuntimeStartElapsedTime, mRuntimeStartUptime);
        LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
        // Prepare the thread pool for init tasks that can be parallelized
        SystemServerInitThreadPool.get();
    } finally {
        traceEnd();  // InitBeforeStartServices
    }

    // Start services.
        try {
        traceBeginAndSlog("StartServices");
        startBootstrapServices();
        startCoreServices();
        startOtherServices();
        SystemServerInitThreadPool.shutdown();
    } catch (Throwable ex) {
        Slog.e("System", "******************************************");
        Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
        throw ex;
    } finally {
        traceEnd();

        ...
    }

在SystemServer中，在startBootstrapServices()中去启动了AMS

 private void startBootstrapServices() { ...
        // Activity manager runs the show.
        traceBeginAndSlog("StartActivityManager");
        //启动了AMS
        mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService( ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
        mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
        mActivityManagerService.setInstaller(installer); traceEnd(); ...
        // Now that the power manager has been started, let the activity manager
        // initialize power management features.
        traceBeginAndSlog("InitPowerManagement");
        mActivityManagerService.initPowerManagement();
        traceEnd();
        // Set up the Application instance for the system process and get started.
        traceBeginAndSlog("SetSystemProcess");
        mActivityManagerService.setSystemProcess();
        traceEnd();
    }

AMS是通过SystemServiceManager.startService去启动的，参数是 ActivityManagerService.Lifecycle.class， 首先看看startService方法.

@SuppressWarnings("unchecked")
    public SystemService startService(String className) {
        final Class<SystemService> serviceClass;
        try {
            serviceClass = (Class<SystemService>)Class.forName(className);
        } catch (ClassNotFoundException ex) {
            Slog.i(TAG, "Starting " + className);
            throw new RuntimeException("Failed to create service " + className
                    + ": service class not found, usually indicates that the caller should "
                    + "have called PackageManager.hasSystemFeature() to check whether the "
                    + "feature is available on this device before trying to start the "
                    + "services that implement it", ex);
        }
        return startService(serviceClass);
    }

	@SuppressWarnings("unchecked")
    public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) {
        try {
            final String name = serviceClass.getName();
            Slog.i(TAG, "Starting " + name);
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "StartService " + name);

            // Create the service.
            if (!SystemService.class.isAssignableFrom(serviceClass)) {
                throw new RuntimeException("Failed to create " + name
                        + ": service must extend " + SystemService.class.getName());
            }
            final T service;
            try {
                Constructor<T> constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);
                service = constructor.newInstance(mContext);
            } catch (InstantiationException ex) {
                throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                        + ": service could not be instantiated", ex);
            } catch (IllegalAccessException ex) {
                throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                        + ": service must have a public constructor with a Context argument", ex);
            } catch (NoSuchMethodException ex) {
                throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                        + ": service must have a public constructor with a Context argument", ex);
            } catch (InvocationTargetException ex) {
                throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                        + ": service constructor threw an exception", ex);
            }

            startService(service);
            return service;
        } finally {
            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
        }
    }

 public void startService(@NonNull final SystemService service) {
        // Register it.
        mServices.add(service);
        // Start it.
        long time = SystemClock.elapsedRealtime();
        try {
            service.onStart();
        } catch (RuntimeException ex) {
            throw new RuntimeException("Failed to start service " + service.getClass().getName()
                    + ": onStart threw an exception", ex);
        }
        warnIfTooLong(SystemClock.elapsedRealtime() - time, service, "onStart");
    }

startService方法很简单，是通过传进来的class然后反射创建对应的service服务。所以此处创建的是Lifecycle的实例， 然后通过startService启动了AMS服务. 再去看看ActivityManagerService.Lifecycle这个类的构造方法.

public static final class Lifecycle extends SystemService {
        private final ActivityManagerService mService;

        public Lifecycle(Context context) {
            super(context);
            mService = new ActivityManagerService(context);
        }

        @Override
        public void onStart() {
            mService.start();
        }

        @Override
        public void onBootPhase(int phase) {
            mService.mBootPhase = phase;
            if (phase == PHASE_SYSTEM_SERVICES_READY) {
                mService.mBatteryStatsService.systemServicesReady();
                mService.mServices.systemServicesReady();
            }
        }

        @Override
        public void onCleanupUser(int userId) {
            mService.mBatteryStatsService.onCleanupUser(userId);
        }

        public ActivityManagerService getService() {
            return mService;
        }
    }

AMS初始化做了很多操作，具体的可以去看看ActivityManagerService，

具体的有

• mSystemThread = ActivityThread.currentActivityThread();//获取当前的 ActivityThread
• mUiContext = mSystemThread.getSystemUiContext();//赋值mUiContext
• 创建Handler线程，用来处理handler消息
• mUiHandler = mInjector.getUiHandler(this);//处理ui相关msg的Handler
• 管理AMS的一些常量，厂商定制系统就可能修改此处 mConstants = new ActivityManagerConstants(this, mHandler)
• 初始化管理前台、后台广播的队列， 系统会优先遍历发送前台广播 mFgBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, mHandler, “foreground”, BROADCAST_FG_TIMEOUT, false);
• 初始化管理Service的 ActiveServices对象 mServices = new ActiveServices(this);
• mProviderMap = new ProviderMap(this);//初始化Provider的管理者
• mAppErrors = new AppErrors(mUiContext, this);//初始化APP错误日志的打印器
• 创建电池统计服务， 并输出到指定目录 File dataDir = Environment.getDataDirectory();
• 创建进程统计分析服务，追踪统计哪些进程有滥用或不良行为 : mBatteryStatsService.getActiveStatistics().getIsOnBattery();
• 加载Uri的授权文件 mGrantFile = new AtomicFile(new File(systemDir, “urigrants.xml”), “uri- grants”);
• 负责管理多用户 mUserController = new UserController(this);
• vr功能的控制器 mVrController = new VrController(this);
• 初始化OpenGL版本号
• 管理ActivityStack的重要类，这里面记录着activity状态信息，是AMS中的核心类 mStackSupervisor = createStackSupervisor();
• //根据当前可见的Activity类型，控制Keyguard遮挡，关闭和转换。 Keyguard就是我们的锁 屏相关页面mKeyguardController = mStackSupervisor.getKeyguardController();
• 管理APK的兼容性配置 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信 息，mCompatModePackages = new CompatModePackages(this, systemDir, mHandler);
• Intent防火墙，Google定义了一组规则，来过滤intent，如果触发了，则intent会被系统丢 弃，且不会告知发送者 mIntentFirewall = new IntentFirewall(new IntentFirewallInterface(), mHandler);
• 这是activity启动的处理类，这里管理者activity启动中用到的intent信息和flag标识，也 和stack和task有重要的联系 mActivityStartController = new ActivityStartController(this);
• 启动一个线程专门跟进cpu当前状态信息，AMS对当前cpu状态了如指掌，可以更加高效的安排其他工 作
• 看门狗，监听进程。这个类每分钟调用一次监视器。 如果进程没有任何返回就杀掉 Watchdog.getInstance().addMonitor(this)
• 等待mProcessCpuThread完成初始化后， 释放锁，初始化期间禁止访问 mProcessCpuInitLatch.await()

setSystemProcess()做的事情

1. 注册服务：首先将ActivityManagerService注册到ServiceManager中，其次将几个与系统性能调试相关的服务注册到ServiceManager
2. 查询并处理ApplicationInfo。首先调用PackageManagerService的接口，查询包名为android的应用程序的ApplicationInfo信息，对应于framework-res.apk。然后以该信息为参数调用ActivityThread上的installSystemApplicationInfo方法。
3. 创建并处理ProcessRecord。调用ActivityManagerService上的newProcessRecordLocked，创建一个ProcessRecord类型的对象，并保存该对象的信息

AMS是什么？

1.从java角度来看，ams就是一个java对象，实现了Ibinder接口，所以它是一个用于进程之间通信的

接口，这个对象初始化是在systemServer.java 的run()方法里面.

2.AMS是一个服务： ActivityManagerService从名字就可以看出，它是一个服务，用来管理Activity，而且是一个系统服务，就是包管理服务，电池管理服务，震动管理服务等。

3.AMS是一个Binder ams实现了Ibinder接口，所以它是一个Binder，这意味着他不但可以用于进程间通信，还是一个 线程，因为一个Binder就是一个线程。

如果我们启动一个hello World安卓用于程序，里面不另外启动其他线程，这个里面最少要启动4个 线程.

1. main线程，只是程序的主线程，也是日常用到的最多的线程，也叫UI线程，因为android的组件是非线程安全的，所以只允许UI/MAIN线程来操作。

2.GC线程，java有垃圾回收机制，每个java程序都有一个专门负责垃圾回收的线程

3.Binder1 就是我们的ApplicationThread，这个类实现了Ibinder接口，用于进程之间通信，具体 来说，就是我们程序和AMS通信的工具

4.Binder2 就是我们的ViewRoot.W对象，他也是实现了IBinder接口，就是用于我们的应用程序和 wms通信的工具。

wms就是WindowManagerServicer ，和ams差不多的概念，不过他是管理窗口的系统服务。

public class ActivityManagerService extends IActivityManager.Stub implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {}

AMS相关重要类介绍

ProcessRecord 数据结构

第一类数据：描述身份的数据

• ApplicationInfo info：AndroidManifest.xml中定义的Application信息
• boolean isolated：是不是isolated进程
• int uid：进程uid
• int userId：这个是android做的多用户系统id，就像windows可以登录很多用户一样，android

也希望可以实现类似的多用户

• String processName：进程名字，默认情况下是包名
• IApplicationThread thread：这个很重要，它是ApplicationThread的客户端，AMS就是通过这

个对象给apk进程发送异步消息的（管理四大组件的消息），所以只有这个对象不为空的情况下， 才代表apk进程可是使用了

• int pid：进程的pid

第二类数据：描述进程中组件的数据

• pkgList：进程中运行的包
• ArraySet pkgDeps：进程运行依赖的包
• ArrayList activities：进程启动的所有的activity组件记录表
• ArraySet services：进程启动的所有的service组件记录表
• ArraySet receivers：广播接收器的记录表
• ArrayList conProviders：使用ContentProvider的客户端记录表
• 10.BroadcastRecord curReceiver：当前进程正在执行的广播

第三类数据：描述进程状态的数据

• int maxAdj：进程的adj上限（adjustment）
• int curRawAdj：当前正在计算的adj，这个值有可能大于maxAdj
• int setRawAdj：上次计算的curRawAdj设置到lowmemorykiller系统后的adj
• int curAdj：当前正在计算的adj，这是curRawAdj被maxAdj削平的值
• int pssProcState：pss进程状态

第四类数据：和pss相关的数据

VSS- Virtual Set Size 虚拟耗用内存（包含共享库占用的内存） RSS- Resident Set Size 实际使用物理内存（包含共享库占用的内存） PSS- Proportional Set Size 实际使用的物理内存（比例分配共享库占用的内存） USS- Unique Set Size 进程独自占用的物理内存（不包含共享库占用的内存） 一般来说内存占用大小有如下规律：VSS >= RSS >= PSS >= USS

• .long initialIdlePss：初始化pss
• .long lastPss：上次pss
• .long lastSwapPss：上次SwapPss数据
• long lastCachedPss：上次CachedPss数据
• long lastCachedSwapPss：上次CachedSwapPss数据

第五类数据：和时间相关的数据

• long lastActivityTime：上次使用时间
• long lastStateTime：上次设置进程状态的时间
• long fgInteractionTime：变成前台的时间

第六类数据：crash和anr相关的数据

• IBinder.DeathRecipient deathRecipient：apk进程退出运行的话，会触发这个对象的

binderDied()方法，来回收系统资源

• boolean crashing：进程已经crash
• Dialog crashDialog：crash对话框
• Dialog anrDialog：anr显示对话框
• String waitingToKill:后台进程被kill原因

第七类数据：和instrumentation相关的数据

instrumentation 也可以说是apk的一个组件，如果我们提供的话，系统会默认使用Instrumentation.java类，按照我们一般的理解，UI 线程控制activity的生命周期，是是直接调用Activity类的方法，时间是这样子的，UI线程调用的是instrumentation的方法，由它在调用Activity涉及生命周期的方法，所有如果我们覆写了instrumentation的这些方法，就可以了解所有的Activity的生命周期了.

• ComponentName instrumentationClass：AndroidManifest.xml中定义的instrumentation信 息
• ApplicationInfo instrumentationInfo：instrumentation应用信息
• String instrumentationProfileFile：instrumentation配置文件
• IInstrumentationWatcher instrumentationWatcher：instrumentation监测器

第八类数据：电源信息和调试信息

• BatteryStatsImpl mBatteryStats:电量信息
• BatteryStatsImpl.Uid.Proc curProcBatteryStats：当前进程电量信息
• boolean debugging:处于调试中
• boolean waitedForDebugger:等待调试
• Dialog waitDialog:等待对话框

ProcessRecord容器

内部四大组件记录表的容器

组件运行才是进程存在的意义，由于android系统进程间的无缝结合，所以系统需要控制到组件级别，所有的组件信息都需要映射到系统，一个ActivityRecord记录对应一个Activity的信息，一个ServiceRecord记录对应一个Service的信息，一个ConnectionRecord记录对应一个bind service的客户端信息，一个ReceiverList对应处理同一事件的一组广播，一个ContentProviderRecord记录对应一个ContentProvider信息，一个ContentProviderConnection对应一个进程中的所有ContentProvider客户端. activity记录:activities：ActivityRecord的容器，进程启动的所有的activity组件记录表 service记录

• services：ServiceRecord的容器，进程启动的所有的service组件记录表
• executingServices：正在运行（executing）的ServiceRecord是怎么定义的？首先需要明确的是系统是怎么控制组件的？发送消息给apk进程，apk进程处理消息，上报消息完成，这被定义为一个完整的执行过程，因此正在执行（executing）被定义为发送消息到上报完成这段时间
• connections：ConnectionRecord容器，绑定service的客户端记录表

广播接收器记录:receivers：ReceiverList容器，广播接收器的记录表 ContentProvider记录:

• pubProviders：名字到ContentProviderRecord的映射容器，pub是publish（发布）的意思，

ContentProvider需要安装然后把自己发布到系统（AMS）中后，才能使用，安装指的是apk进程 加载ContentProvider子类、初始化、创建数据库等过程，发布是将ContentProvider的binder客 户端注册到AMS中

• contProviders：ContentProviderConnection容器，使用ContentProvider的客户端记录表

与Activity管理有关的数据结构

ActivityRecord

ActivityRecord，源码中的注释介绍：An entry in the history stack, representing an activity. 翻译：历史栈中的一个条目，代表一个activity。 ActivityRecord中存在着大量的成员变量，包含了一个Activity的所有信息。 ActivityRecord中的成员变量task表示其所在的TaskRecord，由此可以看出：ActivityRecord与TaskRecord建立了联系, \\frameworks\\base\\services\\core\\java\\com\\android\\server\\am\\ActivityStarter.java

TaskRecord

TaskRecord，内部维护一个 ArrayList 用来保存ActivityRecord \\frameworks\\base\\services\\core\\java\\com\\android\\server\\am\\TaskRecord.java 可以看到TaskRecord中使用了一个ArrayList来保存所有的ActivityRecord。 同样，TaskRecord中的mStack表示其所在的ActivityStack。 startActivity()时也会创建一个TaskRecord.

ActivityStarter

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStarter.java

ActivityStack

ActivityStack,内部维护了一个 ArrayList ，用来管理`TaskRecord 可以看到ActivityStack使用了一个ArrayList来保存TaskRecord。 另外，ActivityStack中还持有ActivityStackSupervisor对象，这个是用来管理ActivityStacks的。 ActivityStack是由ActivityStackSupervisor来创建的，实际ActivityStackSupervisor就是用来管理ActivityStack的.

ActivityStackSupervisor

ActivityStackSupervisor，顾名思义，就是用来管理ActivityStack的 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java ActivityStackSupervisor内部有两个不同的ActivityStack对象：mHomeStack、mFocusedStack，用来管理不同的任务。 ActivityStackSupervisor内部包含了创建ActivityStack对象的方法。 AMS初始化时会创建一个ActivityStackSupervisor对象.

最后上几幅图

小编在学习提升时，顺带从网上收集整理了一些 Android 开发相关的学习文档、面试题、Android 核心笔记等等文档，希望能帮助到大家学习提升，如有需要参考的可以直接去我 CodeChina地址：https://codechina.csdn.net/u012165769/Android-T3 访问查阅。