Android控件系统（二）——Framework概述

Framework框架

  Framework定义了客户端组件和服务器端组件功能及接口，包含3个部分：服务端、客户端和linux驱动，如下图所示：

  Framework中所包含的服务是非常多的，为了清晰的描述服务端、客户端和linux驱动三者的关系，我们只是描述了它们其中的一小部分，这一小部分也是为后续讲解窗口的创建、Activity启动、绘制、事件分发服务的。

服务端

  服务端主要包含两个重要类，分别是WindowManagerService(WMS)和ActivityManagerService(AMS)：

• WMS：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、叠放个窗口的叠放次序、隐藏或显示窗口；
• AMS：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2个信息处理类：

• KeyQ：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；
• InputDispatcherThread：该类的对象一旦创建，也就立即启动一个线程，该线程会不断地从QueueEvent中取出用户消息，并进行一定的过滤，用wms中的相应函数来做过滤处理，过滤后，再将这些消息发给当前活动的客户端程序中。

客户端

客户端主要包括以下重要类：

• ActivityThread类
  该类为应用程序的主线程类，所有的APK程序有且只有一个ActivityThread类，程序的入口为该类中的static main()函数，ActivityThread所在的线程即为ui线程或主线程。

• Activity类
  该类为APK程序的一个最小运行单位，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。

• PhoneWindow类
  该类继承与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。

• Window类
  该类是一组通用的窗口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D而从容View就是wms所有管理的一个窗口，window是一个abstact类型。

• DecorView类
  该类是一个FrameLayout的子类，并且是PhoneWindow的一个内部类，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TitleBar，并响应特定的按钮消息等。

• 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IPC调用完成的，而在客户端窗口收到IPC调用后，都会把该调用转换为本地的一个异步调用，实现方式就是使用handler，ViewRoot就是继承与handler，其主要作用就是就接手wms的IPC调用转换为本地的一个异步调用。

• w类
  该类继承于Binder，并且是一个viewRoot的一个内部类。WMS通知客户端窗口时，是通过IPC调用，也就是调用该Binder类，然后该Binder内部的处理函数一般会给该类所在的ViewRoot类发送一个Handler消息，以便进行异常处理。

• 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有wms完成的，windowManager类就像是一个部门经理，谁有什么需求就告诉他，由它和wms进行交互，客户端不能直接和wms进行交互。

Linux驱动

  Linux驱动和Framework相关的主要包含两个部分，分别是surfaceFlingger和Binder，每一个窗口都对应一个Surface，sf驱动的作用就是把各个surface显示在同一个屏幕上。
  Binder驱动的作用是提供框进程 ipc 的消息传递机制。

APK程序的运行过程

下图是一个更加完成的APK程序工作的流图：

  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ViewGroup，如果还没有处理，则传递给PhoneWindow，最后再传递给Activity。

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。

• Android APK程序中都有哪些线程？
• 什么是UI线程？
• 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。

  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。