前言
AMS(ActivityManagerService)Android的核心服务之一,对于framework各个核心服务,如果不是专门去做framework开发,先了解其基本的流程机制,再慢慢深究;
今天我们就来学习下AMS
一、AMS功能概述
1、AMS介绍
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;
组件状态管理:包括四大组件的开启,关闭等一系列操作,如startActivity,startActivityAndWait,activityPaused,startService,stopService,removeContentProvider等;
组件状态查询:查询组件当前运行等情况。如getCallingActivity,getService等;
Task相关:包括removeTask,removeSubTask,moveTaskBackwards,moveTaskToFront等;
AMS是通过ActivityStack及其他数据结构来记录,管理系统中的Activity及其他组件状态的,并提供查询功能的一个系统服务;
2、AMS中重要的数据结构
ActivityRecord:记录了Activity的所有信息,因此它用来描述一个activity。它是在activity启动时被创建的,具体是在ActivityStarter的startActivity()中被创建的。它存储的信息主要包括以下内容:
service:AMS的引用
info:ActivityInfo,Activity中代码和AndroidManifest设置的节点信息,如launchMode
launcherFromPackage:启动activity的包名
taskAffinity:activity希望归属的栈
task:TaskRecord,Activity所在的TaskRecord
app:ProcessRecord,ActivityRecord所在的应用程序进程
state:ActivityState,当前activity的状态
icon:Activity的图标资源和标致符
theme:Activity的主题资源标识符
TaskRecord:用来描述一个Activity任务栈
taskId:任务栈的唯一标识符
affinity:任务栈的倾向性
Intent:启动这个activity的intent
mActivites:ArrayList<ActivityRecord>,按照历史顺序排列的Activity记录
mStack:ActivityStack,当前归属的ActivityStack
mService:AMS的引用
ActivityStack:用来管理系统所有的Activity,内部维护了Activity的所有状态,特殊状态的Activity以及和Activity相关的列表等数据;
二、AMS服务的启动流程详解
1、startBootstrapServices
private void startBootstrapServices() {
// Activity manager runs the show.
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
mActivityManagerService.setSystemProcess();
……
mActivityManagerService.installSystemProviders();
……
mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Slog.i(TAG, "Making services ready");
mSystemServiceManager.startBootPhase(
SystemService.PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY);
try {
mActivityManagerService.startObservingNativeCrashes();
} catch (Throwable e) {
reportWtf("observing native crashes", e);
}
SystemServer中关于AMS启动时的几个关键方法,主要分为4个步骤
创建AMS对象,并启动服务
将AMS所在的系统进程,添加到进程管理中去
为系统进程安装ContentProvider对象
在systemReady方法中做善后操作
一个一个的来看先这些方法的作用,这些方法就是AMS的启动和初始化过程;
2、ActivityManagerService
启动ActivityManagerService的方法
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
AMS服务同样是通过SystemServiceManager来启动的,那我们首先来看ActivityManagerService.Lifecycle的构造方法,然后在来看它的Start函数;
Lifecycle的构造方法中很简单就是构造一个AMS的对象
mService = new ActivityManagerService(context);
创建AMS对象的时候需要传递一个Context作为参数,那这个mSystemContext是就是上面创建的系统Context;
接着看AMS的构造方法;
public ActivityManagerService(Context systemContext) {
//系统的context
mContext = systemContext;
//获得系统的ActivityThread
mSystemThread = ActivityThread.currentActivityThread();
//创建一个HandlerThread用来处理AMS接收的命令
mHandlerThread = new ServiceThread(TAG,
android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND, false /*allowIo*/);
mHandlerThread.start();
mHandler = new MainHandler(mHandlerThread.getLooper());
mUiHandler = new UiHandler();
//初始化广播的队列
mFgBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, mHandler,
"foreground", BROADCAST_FG_TIMEOUT, false);
mBgBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, mHandler,
"background", BROADCAST_BG_TIMEOUT, true);
mBroadcastQueues[0] = mFgBroadcastQueue;
mBroadcastQueues[1] = mBgBroadcastQueue;
//初始化Service相关的容器
mServices = new ActiveServices(this);
//初始化Provider相关的Map,里面保存了注册的ContentProvider
mProviderMap = new ProviderMap(this);
//初始化并创建data/system/目录
File dataDir = Environment.getDataDirectory();
File systemDir = new File(dataDir, "system");
systemDir.mkdirs();
//初始化电量统计服务相关的信息
mBatteryStatsService = new BatteryStatsService(systemDir, mHandler);
mBatteryStatsService.getActiveStatistics().readLocked();
mBatteryStatsService.scheduleWriteToDisk();
mOnBattery = DEBUG_POWER ? true
: mBatteryStatsService.getActiveStatistics().getIsOnBattery();
mBatteryStatsService.getActiveStatistics().setCallback(this);
//初始化系统统计服务,用于统计系统的运行信息
mProcessStats = new ProcessStatsService(this, new File(systemDir, "procstats"));
mAppOpsService = new AppOpsService(new File(systemDir, "appops.xml"), mHandler);
mGrantFile = new AtomicFile(new File(systemDir, "urigrants.xml"));
//创建系统的第一个user,userID为0,该用户具有管理员权限
mStartedUsers.put(UserHandle.USER_OWNER, new UserState(UserHandle.OWNER, true));
mUserLru.add(UserHandle.USER_OWNER);
updateStartedUserArrayLocked();
//获取opengle的版本
GL_ES_VERSION = SystemProperties.getInt("ro.opengles.version",
ConfigurationInfo.GL_ES_VERSION_UNDEFINED);
//初始化字体语言等配置信息
mConfiguration.setToDefaults();
mConfiguration.setLocale(Locale.getDefault());
……;
mRecentTasks = new RecentTasks(this);
//初始化StackSupervisor,该类是Activity启动和调度的核心类
mStackSupervisor = new ActivityStackSupervisor(this, mRecentTasks);
mTaskPersister = new TaskPersister(systemDir, mStackSupervisor, mRecentTasks);
AMS的构造方法主要是在做一些初始化的先关操作;
保存了自己的运行环境的Context和ActivityThread;
AMS负责调度四大组件,所以会初始化broadcast,service和contentProvider相关的变量,接着初始化了电量统计服务,创建了系统的第一个用户,初始化了基本的配置信息,还创建了Activity调度的核心类,因为Activity调度比较复杂,Activity相关的信息初始化会在ActivityStackSupervisor中;
3、start
AMS的start方法。
private void start() {
mProcessCpuThread.start();
mBatteryStatsService.publish(mContext);
LocalServices.addService(ActivityManagerInternal.class, new LocalService());
}
AMS的start方法很简单,只是启动了几个服务,并把AMS服务自己保存到localService中供程序内部调用;
AMS的构造方法和start方法中做了AMS服务一些变量的初始化和相关服务的初始化。接着看下一个重要的方法setSystemProcess;
4、setSystemProcess
ActivityManagerService的setSystemProcess方法
public void setSystemProcess() {
try {
//将AMS注册到ServiceManager中
ServiceManager.addService(Context.ACTIVITY_SERVICE, this, true);
//注册其他服务到ServiceMananger中
ServiceManager.addService(ProcessStats.SERVICE_NAME, mProcessStats);
ServiceManager.addService("meminfo", new MemBinder(this));
ServiceManager.addService("gfxinfo", new GraphicsBinder(this));
ServiceManager.addService("dbinfo", new DbBinder(this));
if (MONITOR_CPU_USAGE) {
ServiceManager.addService("cpuinfo", new CpuBinder(this));
}
//注册权限服务到ServiceMananger中
ServiceManager.addService("permission", new PermissionController(this));
ServiceManager.addService("processinfo", new ProcessInfoService(this));
//从PMS中查询包名为android的application,即framework-res的Application信息
ApplicationInfo info = mContext.getPackageManager().getApplicationInfo(
"android", STOCK_PM_FLAGS);
//将application信息配置到开始创建的activityThread中
mSystemThread.installSystemApplicationInfo(info, getClass().getClassLoader());
synchronized (this) {
//创建了一个ProcessRecord对象,该对象中保存着系统ongoing服务的进程信息
ProcessRecord app = newProcessRecordLocked(info, info.processName, false, 0);
app.persistent = true;
app.pid = MY_PID;
app.maxAdj = ProcessList.SYSTEM_ADJ;
app.makeActive(mSystemThread.getApplicationThread(), mProcessStats);
synchronized (mPidsSelfLocked) {
然后将系统进程的processRecord对象也添加到mPidsSelfLocked集合中,和普通应用的进程一样,接收AMS的管理调度
mPidsSelfLocked.put(app.pid, app);
}
//更细进程管理的调度信息
updateLruProcessLocked(app, false, null);
updateOomAdjLocked();
}
setSystemProcess方法中,首先将自己AMS服务注册到了ServiceManager中,然后又注册了权限服务等其他的系统服务;
通过先前创建的Context,得到PMS服务,检索framework-res的Application信息,然后将它配置到系统的ActivityThread中;
为了能让AMS同样可以管理调度系统进程,也创建了一个关于系统进程的ProcessRecord对象,ProcessRecord对象保存一个进程的相关信息;
然后将它保存到mPidsSelfLocked集合中方便管理;
AMS具体是如何将检索到的framework-res的application信息,配置到ActivityThread中的,需要继续分析ActivityThread的installSystemApplicationInfo方法;
接着看installSystemApplicationInfo方法
public void installSystemApplicationInfo(ApplicationInfo info, ClassLoader classLoader) {
synchronized (this) {
getSystemContext().installSystemApplicationInfo(info, classLoader);
}
}
这个方法中最终调用上面创建的SystemContext的installSystemApplication方法,那就接着看ConxtextImpl的installSystemApplication方法。
void installSystemApplicationInfo(ApplicationInfo info, ClassLoader classLoader) {
mPackageInfo.installSystemApplicationInfo(info, classLoader);
}
它有最终调用了mPackageInfo的installSystemApplication方法,mPackageInfo就是在创建Context对象的时候传进来的LoadedApk,里面保存了一个应用程序的基本信息;
setSystemProcess主要就是设置系统集成的一些信息,在这里设置了系统进程的Application信息,创建了系统进程的ProcessRecord对象将其保存在进程集合中,方便AMS管理调度;
5、installSystemProvider
ActivityManagerService的installSystemProvider方法;
Android系统中有很多配置信息都需要保存,这些信息是保存在SettingsProvider中,而这个SettingsProvider也是运行在SystemServer进程中的,由于SystemServer进程依赖SettingsProvider,放在一个进程中可以减少进程间通信的效率损失;
下面就来分析下如何将SettingsProvider.apk也加载到SystemServer进程中;
public final void installSystemProviders() {
List<ProviderInfo> providers;
synchronized (this) {
//找到名称为”System”的进程,就是上一步创建的processRecord对象
ProcessRecord app = mProcessNames.get("system", Process.SYSTEM_UID);
//找到所有和system进程相关的ContentProvider
providers = generateApplicationProvidersLocked(app);
if (providers != null) {
for (int i=providers.size()-1; i>=0; i--) {
ProviderInfo pi = (ProviderInfo)providers.get(i);
//再次确认进程为system的provider,把不是该进程provider移除
if ((pi.applicationInfo.flags&ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM) == 0) {
Slog.w(TAG, "Not installing system proc provider " + pi.name
+ ": not system .apk");
providers.remove(i);
}
}
}
}
if (providers != null) {
//把provider安装到系统的ActivityThread中
mSystemThread.installSystemProviders(providers);
}
mCoreSettingsObserver = new CoreSettingsObserver(this);
}
找到名称为system的进程对象,就是SystemServer进程,然后根据进程对象去查询所有有关的ContentProvider,调用系统进程的主线程ActivityThread安装所有相关的ContentProvider,具体是如何查找相关的contentProvider和如何安装ContentProvider到系统主线程的,接着分析下面两个方法;
private final List<ProviderInfo> generateApplicationProvidersLocked(ProcessRecord app) {
List<ProviderInfo> providers = null;
try {
//调用PMS根据进程ID和进程名称来查询Provider
ParceledListSlice<ProviderInfo> slice = AppGlobals.getPackageManager().
queryContentProviders(app.processName, app.uid,
STOCK_PM_FLAGS | PackageManager.GET_URI_PERMISSION_PATTERNS);
providers = slice != null ? slice.getList() : null;
} catch (RemoteException ex) {
}
int userId = app.userId;
if (providers != null) {
int N = providers.size();
for (int i=0; i<N; i++) {
ProviderInfo cpi =
(ProviderInfo)providers.get(i);
……
ComponentName comp = new ComponentName(cpi.packageName, cpi.name);
//从AMS管理的contentProvider列表中查询对应的provider
ContentProviderRecord cpr = mProviderMap.getProviderByClass(comp, userId);
if (cpr == null) {
//如果AMS的Provider列表中没有对应的Provider实例,就根据查询的provider信息,创建一个对象保存到队列中
cpr = new ContentProviderRecord(this, cpi, app.info, comp, singleton);
mProviderMap.putProviderByClass(comp, cpr);
}
//同时将provider保存到processRecord对象的pubProviders列表中
app.pubProviders.put(cpi.name, cpr);
……
}
}
return providers;
}
这个方法就是从PMS中查询和SystemServer进程相关的Provider,也就是SettingsProvder,然后将它保存到AMS的contentProvider列表中;
同时也将它保存到系统进程对象ProcessRecord的变量pubProviders列表中,保存到AMS的provider列表中是因为AMS需要管理所有的ContentProvder;
保存到进程对象的pubProviders列表中是因为,每个ContentProvider都需要对应到一个进程中去;
接着看如何将SettingsProvider安装到系统的主进程中去;
private void installContentProviders(
Context context, List<ProviderInfo> providers) {
……
for (ProviderInfo cpi : providers) {
//通过installProvider方法把provider封装成一个ContentProviderHolder对象,有利于进程间传输
IActivityManager.ContentProviderHolder cph = installProvider(context, null, cpi,
false /*noisy*/, true /*noReleaseNeeded*/, true /*stable*/);
if (cph != null) {
cph.noReleaseNeeded = true;
results.add(cph);
}
}
try {
//将上面得到的contentProviderHolder对象发布到AMS服务,getApplicationThread代表本地进程的一个binder对象,binder对象可跨进程传输,它在AMS中对应一个ProcessRecord.
ActivityManagerNative.getDefault().publishContentProviders(
getApplicationThread(), results);
……
}
该方法将得到的contentProvider对象封装成了contentProviderHolder对象,其实就是Binder对象,这样就可以进程间传输了,然后跨进程调用AMS服务注册Provider;
AMS负责管理ContentProvider,只有将ContentProvider注册到AMS服务其他进程才能访问;
接着看AMS如何注册Provider;
6、publishContentProviders
public final void publishContentProviders(IApplicationThread caller,
List<ContentProviderHolder> providers) {
……
//根据调用者的进程得到相应的processRecord对象,就是系统进程的ProcessRecord
final ProcessRecord r = getRecordForAppLocked(caller);
……
final int N = providers.size();
for (int i = 0; i < N; i++) {
//ActivityThread客户端传过来的provider src
ContentProviderHolder src = providers.get(i);
//根据src provider name得到一开始保存的进程中保存的ProciderRecord
ContentProviderRecord dst = r.pubProviders.get(src.info.name);
if (dst != null) {
ComponentName comp = new ComponentName(dst.info.packageName, dst.info.name);
//按类将它保存在mProviderMap中
mProviderMap.putProviderByClass(comp, dst);
String names[] = dst.info.authority.split(";");
for (int j = 0; j < names.length; j++) {
//按authority保存在mProviderMap中
mProviderMap.putProviderByName(names[j], dst);
}
……
}
AMS的注册服务就是根据参数传过来的provider信息,找到原先进程中pubProviders列表中保存的ContentProviderRecord,然后将它分别以类为key保存在mProviderMap中,和以authority为key保存在mProviderMap中;
即AMS提供了多种方案来查找一个ContentProvider,一种是通过authority来查找,一种是指明CompomentName来查找;
此刻位置一个SettingsProvider就正式注册到SystemServer进程中了,所以可以看出installSystemProvider方法的主要工作就是按照普通进程类似的方式,将SettingsProvider注册到系统进程中,方便系统进程对settings的配置数据进行调用;
7、systemReady
ActivityManagerService的systemReady方法
public void systemReady(final Runnable goingCallback) {
synchronized(this) {
//初始化Doze模式的controller
mLocalDeviceIdleController
= LocalServices.getService(DeviceIdleController.LocalService.class);
//重置RecentTasks
mRecentTasks.clear();
mRecentTasks.addAll(mTaskPersister.restoreTasksLocked());
mRecentTasks.cleanupLocked(UserHandle.USER_ALL);
mTaskPersister.startPersisting();
……
//设置systemReady为true
mSystemReady = true;
}
ArrayList<ProcessRecord> procsToKill = null;
//收集那些在AMS之前启动的进程
synchronized(mPidsSelfLocked) {
for (int i=mPidsSelfLocked.size()-1; i>=0; i--) {
ProcessRecord proc = mPidsSelfLocked.valueAt(i);
if (!isAllowedWhileBooting(proc.info)){
if (procsToKill == null) {
procsToKill = new ArrayList<ProcessRecord>();
}
procsToKill.add(proc);
}
}
}
//将那些在AMS之前启动的进程杀死,有的进程不能再AMS之前启动
synchronized(this) {
if (procsToKill != null) {
for (int i=procsToKill.size()-1; i>=0; i--) {
ProcessRecord proc = procsToKill.get(i);
Slog.i(TAG, "Removing system update proc: " + proc);
removeProcessLocked(proc, true, false, "system update done");
}
}
}
//从settingsProvider的设置总初始化部分变量
retrieveSettings();
//调用callback方法,该方法在systemServer代码中实现
if (goingCallback != null) goingCallback.run();
//查询那些persistent为1的application,并启动他们所在的进程
List apps = AppGlobals.getPackageManager().
getPersistentApplications(STOCK_PM_FLAGS);
if (apps != null) {
int N = apps.size();
int i;
for (i=0; i<N; i++) {
ApplicationInfo info
= (ApplicationInfo)apps.get(i);
if (info != null &&
!info.packageName.equals("android")) {
addAppLocked(info, false, null /* ABI override */);
}
}
//启动HomeActivity,也就是launcher程序
mBooting = true;
startHomeActivityLocked(mCurrentUserId, "systemReady");
……
}
}
SystemReady方法也是比较长,大致可以分为:
第一:在systemReady的时候初始化了deviceIdleController等对象
第二:移除并杀死了那些不该在AMS之前启动的进程
第三:执行了参数传入的回调函数
第四:启动了Launcer界面
第五:启动那些persistent配置为1的进程;
再来看些systemReady参数的回调函数做了什么工作.
try {
//ams开始监听native层的crash信息
mActivityManagerService.startObservingNativeCrashes();
} catch (Throwable e) {
reportWtf("observing native crashes", e);
}
//初始化webVew
WebViewFactory.prepareWebViewInSystemServer();
try {
//启动systemUI
startSystemUi(context);
} catch (Throwable e) {
reportWtf("starting System UI", e);
}
try {
//调用其他服务的systemready方法
if (networkScoreF != null) networkScoreF.systemReady();
} catch (Throwable e) {
reportWtf("making Network Score Service ready", e);
}
这个回调函数中主要工作就是启动systemUI并调用其他服务的systemReady方法,SystemReady函数完成了系统就绪的必要的工作,启动了HomeActivity和SystemUI,然后Android系统就全部启动了;
总结
AMS服务启动主要分为几个步骤:
调用AMS的构造方法和start方法,对AMS必要的内容进行初始化;
将函数AMS注册到ServiceManager中,同时对systemServer进程也创建了一个ProcessRecord对象,并设置Context的appliation为framework-res的application对象;
将settingsProvider加载到系统进程systemServer中;
调用systemReady方法做一些启动前的就绪工作,并启动了HomeActivity和SystemUI;
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