从源码的角度理解四大组件的工作过程——Android开发艺术探索笔记

Posted 2020-06-23 Spark_Yuan

原文链接http://sparkyuan.me/2016/03/14/四大组件的工作过程/　转载注明出处

系统对四大组件的过程进行了很大程度的封装，日常开发中并不需要了解底层的工作原理，那么研究这些原理的意义在哪里呢？

• 如果你想在技术上更进一步，那么了解一些系统的工作原理是十分必要的，也是开发人员日后成长为高级工程师所必备的技术能力。
• android作为一个优秀的基于Linux操作系统，其内部一定有很多值得我们学习的地方，通过对Android操作系统的学习对提高开发人员的内功有很大的好处。
• 如果你从事Android Rom开发，那就没什么好说的了，看源码吧。

本文侧重于对四大组件工作过程的分析，通过分析他们的工作过程理解系统内部运行机制，加深我们对Android整体系统结构的认识。

本文中的UML图来自@amurocrash，感谢amurocrash。
Android相关部分的源码实在是太多，全部贴上了太过繁琐，所以借用了amurocrash同学的UML图使得整个流程更加容易理解。

四大组件的运行状态

• Activity的主要作用是展示一个界面并和用户交互，它扮演的是一种前台界面的角色。
• Service是一种计算型组件，用于在后台执行一系列计算任务。Service有两种状态：启动状态和绑定状态。启动状态时的Service不需要与外界交互，绑定状态的Service可以方便的和Service组件进行通信。Service是运行在主线程中的，因此耗时的后台计算仍然需要在单独的线程中去完成。灵活采用stopService和unBindService这两个方法才能完全停止一个Service组件。
• BroadcastReceiver是一种消息型组件，用于在不同的组件乃至不同的应用之间传递消息。广播注册有静态和动态两种方式，动态注册通过Context.registerReceiver()来实现，不需要时通过Contex.unRegisterReceiver()来解除广播，这种方式必须要应用启动才能注册；静态注册则在AndroidManifest文件中进行，应用安装时会被系统解析，不需要启动应用就可接收广播。匹配过程是通过来描述的。
• ContentProvider是一种共享型组件，用于向其他组件乃至其他应用共享数据。它内部维持着一份数据集合，并需要实现增删改查这四种操作，这个数据集合既可以通过数据库来实现，也可以采用其他类型来实现，比如List，Map等。需要注意的是，增删改查要处理好线程同步，这几个方法是在Binder线程池中被调用的，另外，ContentProvider不需要手动停止。

Activity的工作过程

注

• 启动Activity的真实实现是由ActivityManagerNative.getDefault().startActivity方法来完成的。这个方法返回ActivityManagerService。
• ActivityManagerService（AMS）继承自ActivityManagerNative，而ActivityManagerNative继承自Binder并实现了IActivityManager这个Binder接口，因此AMS也是一个Binder。
• AMS这个Binder对象采用单例模式对外提供，第一次调用它的get方法时会通过create方法初始化，后续调用中直接返回之前创建的对象。
• 从makeApplication的实现可以看出，如果Application已经被创建过了，那么就不会再重复创建，这也意味着一个应用只有一个Application对象。Application的创建也是通过Instrumentation来完成的，这个过程和Activity对象的创建过程一样，都是通过类加载器来实现的。
• ContextImpl是Context的具体实现，ContextImpl是通过Activity的attach方法来和Activity建立关联的，在attach方法中Activity还会完成Window的创建并建立自己和Window的关联，这样当Activity接受到事件就可以传递给window了。

Service的工作过程

启动过程

绑定过程

注
- Service有两种状态：启动状态和绑定状态，两种状态是可以共存的。

BroadcastReceiver的工作过程

BroadcastReceiver的工作过程包括广播注册过程、广播发送和接收过程。
动态注册

发送接收

注：

• 静态注册是由PackageManagerService（PMS）在应用安装的时候完成整个注册过程的，除广播以外，其他三大组件也都是在应用安装时由PMS解析并注册的。
• 广播的发送有几种类型：普通广播、有序广播和粘性广播，有序广播和粘性广播与普通广播相比具有不同的特性，但是发送和接收过程是类似的。
• FLAG_INCLUDE_STOPPED_PACKAGES:广播会发送给已经停止的应用，FLAG_EXCLUDE_STOPPED_PACKAGES广播不会发送给已经停止的应用
• 从Android 3.1开始，处于停止状态的应用无法接受到开机广播。

ContentProvider

启动过程

• 当ContentProvider所在的进程启动时，会同时被启动并被发布到AMS中，需要注意的是，这个时候它的onCreate要先去Application的onCreate执行，这在四大组件中是一个少有的现象。
• 用启动的入口为ActivityThread的main方法，main方法会创建ActivityThread实例并创建主线程消息队列。
• attach方法中远程调用AMS的attachApplication方法，并提供ApplicationThread用于和AMS的通信。
• attachApplication方法会通过bindApplication方法和H来调回ActivityThread的handleBindApplication，这个方法会先创建Application，再加载ContentProvider，然后才会回调Application的onCreate方法。
• ContentProvider的multiprocess属性决定了ContentProvider是否是单例（false时），一般都用单例。
• ontentResolver的具体类是ApplicationContentResolver，当ContentProvider所在进程未启动时，第一次访问它会触发ContentProvider的创建以及进程启动。

Query流程

insert，delete和update方法类似，这里就不在分析了。

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