Android Framework内核之旅

Framework框架

Framework 定义了客户端 组件和服务端组件功能及接口。以下阐述中，“应用程序”一般是指“ .apk ”程序。

框架中包含三个主要部分，分别为服务端、客户端和 Linux 驱动。

6.1.1
服务端

服务端主要包含两个重要类，分别是 WindowManagerService （ WmS ）和 ActivityManagerService
(AmS) 。 WmS 的作用是为所有的应用程序分配窗口，并管理这些窗口。包括分配窗口的大小，调节各窗口的叠放次序，隐藏或者显示窗口。 AmS 的作用是管理所有应用程序中的 Activity 。

除此之外，在服务端还包括两个消息处理类。

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KeyQ 类：该类为 WmS 的内部类，继承于 KeyInputQueue 类， KeyQ 对象一旦创建，就立即启动一个线程，该线程会不断地读取用户的 UI 操作消息，比如按键、触摸屏、 trackball 、鼠标等，并把这些消息放到一个消息队列 QueueEvent 类中。

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InputDispatcherThread 类：该类的对象一旦创建，也会立即启动一个线程，该线程会不断地从 QueueEvent 中取出用户消息，并进行一定的过滤，过滤后，再将这些消息发送给当前活动的客户端程序中。

6.1.2
客户端

客户端主要包括以下重要类。

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ActivityThread 类：该类为应用程序的主线程类，所有的 APK 程序都有且仅有一个 ActivityThread 类，程序的入口为该类中的 static main() 函数。

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Activity 类：该类为 APK 程序的一个最小运行单元，一个 APK 程序中可以包含多 个 Activity 对象， ActivityThread 主类会根据用户操作选择运行哪个 Activity 对象。

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PhoneWindow 类：该类继承于 Window 类，同时， PhoneWindow 类内部包含了一个 DecorView 对象。简而言之， PhoneWindow 是把一个 FrameLayout 进行了一定的包装，并提供了一组通用的窗口操作接口。

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Window 类：该类提供了一组通用的窗口（ Window ）操作 API ，这里的窗口仅仅是程序层面上的， WmS 所管理的窗口并不是 Window 类，而是一个 View 或者 ViewGroup 类，一般就是指 DecorView 类，即一个 DecorView 就是 WmS 所管理的一个窗口。 Window 是一个 abstract 类型。

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DecorView 类：该类是一个 FrameLayout 的子类，并且是 PhoneWindow 中的一个内部类。 Decor 的英文是 Decoration ，即“修饰”的意思， DecorView 就是对普通的 FrameLayout 进行了一定的修饰，比如添加一个通用的 Title bar ，并响应特定的按键消息等。

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ViewRoot 类： WmS 管理客户端窗口时，需要通知客户端进行某种操作，这些都是通过异步消息完成的，实现的方式就是使用 Handler ， ViewRoot 就是继承于 Handler ，其作用主要是接收 WmS 的通知。

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W 类：该类继承于 Binder ，并且是 ViewRoot 的一个内部类。

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WindowManager 类：客户端要申请创建一个窗口，而具体创建窗口的任务是由 WmS 完成的， WindowManager 类就像是一个部门经理，谁有什么需求就告诉它，由它和 WmS 进行交互，客户端不能直接和 WmS 进行交互。

6.1.3
Linux驱动

Linux 驱动和 Framework 相关的主要包含两部分，分别是 SurfaceFlingger （ SF ）和 Binder 。每一个窗口都对应一个 Surface ， SF 驱动的作用是把各个 Surface 显示在同一个屏幕上。

Binder 驱动的作用是提供跨进程的消息传递。

APK程序的运行过程

首先， ActivityThread 从 main() 函数中开始执行，调用 prepareMainLooper() 为 UI 线程创建一个消息队列 (MessageQueue) 。

然后创建一个 ActivityThread 对象，在 ActivityThread 的初始化代码中会创建一个 H （ Handler ）对象和一个 ApplicationThread （ Binder ）对象。其中 Binder 负责接收远程 AmS 的 IPC 调用，接收到调用后，则通过 Handler 把消息发送到消息队列， UI 主线程会异步地从消息队列中取出消息并执行相应操作，比如 start 、 stop 、 pause 等。

接着 UI 主线程调用 Looper.loop() 方法进入消息循环体，进入后就会不断地从消息队列中读取并处理消息。

当 ActivityThread 接收到 AmS 发送 start 某个 Activity 后，就会创建指定的 Activity 对象。 Activity 又会创建 PhoneWindow 类→ DecorView 类→创建相应的 View 或者 ViewGroup 。创建完成后， Activity 需要把创建好的界面显示到屏幕上，于是调用 WindowManager 类，后者于是创建一个 ViewRoot 对象，该对象实际上创建了 ViewRoot 类和 W 类，创建 ViewRoot 对象后， WindowManager 再调用 WmS 提供的远程接口完成添加一个窗口并显示到屏幕上。

接下来，用户开始在程序界面上操作。 KeyQ 线程不断把用户消息存储到 QueueEvent 队列中， InputDispatcherThread 线程逐个取出消息，然后调用 WmS 中的相应函数处理该消息。当 WmS 发现该消息属于客户端某个窗口时，就会调用相应窗口的 W 接口。

W 类是一个 Binder ，负责接收 WmS 的 IPC 调用，并把调用消息传递给 ViewRoot ， ViewRoot 再把消息传递给 UI 主线程 ActivityThread ， ActivityThread 解析该消息并做相应的处理。在客户端程序中，首先处理消息的是 DecorView ，如果 DecorView 不想处理某个消息，则可以将该消息传递给其内部包含的子 View 或者 ViewGroup ，如果还没有处理，则传递给 PhoneWindow ，最后再传递给 Activity 。

6.3
客户端中的线程

在多任务操作系统中，任何程序都运行在线程之中。系统首先会为客户端程序分配一个线程，然后该线程从程序的入口处开始执行。那么，请思考以下问题。

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Android APK 程序中都有哪些线程？

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什么是 UI 线程？

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程序中自定义 Thread 和 UI 线程的区别是什么？

首先，很明确地讲，包含有 Activity 的客户端程序至少包含三个线程，如图 6-1 所示。每个 Binder 对象都对应一个线程， Activity 启动后会创建一个 ViewRoot.W 对象，同时 ActivityThread 会创建一个 ApplicationThread 对象，这两个对象都继承于 Binder ，因此会启动两个线程，负责接收 Linux Binder 驱动发送 IPC 调用。最后一个主要线程也就是程序本身所在的线程，也叫做用户交互（ UI ）线程，因为所有的处理用户消息，以及绘制界面的工作都在该线程中完成。

为了验证这一点，可以在 Eclipse 中新建一个 Hello Android 的程序，然后以 debug 的方式运行，在 debug 窗口中会看到如图 6-1 所示的界面。

图 6-1
程序中线程

自定义 Thread 和 UI 线程的区别在于， UI 线程是从 ActivityThread 运行的，在该类中的 main() 方法中，已经使用 Looper.prepareMainLooper() 为该线程添加了 Looper 对象，即已经为该线程创建了消息队列（ MessageQueue ），因此，程序员才可以在 Activity 中定义 Handler 对象（因为声明 Handler 对象时，所在的线程必须已经创建了 MessageQueue ）。而普通的自定义 Thread 是一个裸线程，因此，不能直接在 Thread 中定义 Handler 对象，从使用场景的角度讲，即不能直接给 Thread 对象发消息，但是却可以给 UI 线程发消息。

摘自：http://bbs.gfan.com/thread-2765273-1-1.html