Android-Framework学习笔记（七）—— AMS全家桶
系列文章
Android-Framework学习笔记（一）—— Android系统架构
Android-Framework学习笔记（二）—— Zygote进程启动过程
Android-Framework学习笔记（三）—— SystemServer进程启动过程
Android-Framework学习笔记（四）—— Launcher启动过程
Android-Framework学习笔记（五）—— 应用程序启动过程
Android-Framework学习笔记（六）—— 应用程序进程启动过程
Android-Framework学习笔记（七）—— AMS全家桶
Android-Framework学习笔记（八）—— Service的启动绑定过程
Android-Framework学习笔记（九）—— Broadcast的注册、发送和接收过程
Android-Framework学习笔记（十）—— Content-Provider启动过程
Android-Framework学习笔记（十一）—— WindowManager体系
前言
相信绝大部分读者对ActivityManagerService（简称AMS）都有所耳闻。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。
AMS启动流程
在Framework学习（三）SystemServer进程启动过程这篇文章我们简单介绍过SystemServer启动AMS的过程。
先来查看SystemServer的main函数：
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
SystemServer#main()
public static void main(String[] args) {
new SystemServer().run();
}SystemServer#run()
private void run() {
...
System.loadLibrary("android_servers");//1
...
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);//2
LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
...
try {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "StartServices");
startBootstrapServices();//3
startCoreServices();//4
startOtherServices();//5
} catch (Throwable ex) {
Slog.e("System", "******************************************");
Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
throw ex;
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
}
...
}注释1处加载了libandroid_servers.so。
注释2处创建SystemServiceManager，它会对系统的服务进行创建、启动和生命周期管理。启动系统的各种服务。
注释3中的startBootstrapServices函数中用SystemServiceManager启动了ActivityManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService等服务。
注释4处的函数中则启动了BatteryService、UsageStatsService和WebViewUpdateService。
注释5处的startOtherServices函数中则启动了CameraService、AlarmManagerService、VrManagerService等服务，这些服务的父类为SystemService。
SystemServer#startBootstrapServices()
private void startBootstrapServices() {
Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);
// Activity manager runs the show.
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();//1
mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
mActivityManagerService.setInstaller(installer);
...
mActivityManagerService.setSystemProcess(); //2
}注释1处调用了SystemServiceManager的startService方法，方法的参数是ActivityManagerService.Lifecycle.class。
注释2调用了ActivityManagerService的setSystemProcess方法。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/SystemServiceManager.java
SystemServiceManager#startService()
@SuppressWarnings("unchecked")
public T startService(Class serviceClass) {
try {
...
final T service;
try {
Constructor constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);//1
service = constructor.newInstance(mContext);//2
} catch (InstantiationException ex) {
...
}
// Register it.
mServices.add(service);//3
// Start it.
try {
service.onStart();//4
} catch (RuntimeException ex) {
throw new RuntimeException("Failed to start service " + name
+ ": onStart threw an exception", ex);
}
return service;
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
}
} startService方法传入的参数是Lifecycle.class，Lifecycle继承自SystemService。
注释1处得到传进来的Lifecycle的构造器constructor。
注释2处通过反射来创建Lifecycle类型的service对象。
注释3处将刚创建的service添加到ArrayList类型的mServices对象中来完成注册。
注释4处调用service的onStart方法来启动service，并返回该service。
Lifecycle
public static final class Lifecycle extends SystemService {
private final ActivityManagerService mService;
public Lifecycle(Context context) {
super(context);
mService = new ActivityManagerService(context);//1
}
@Override
public void onStart() {
mService.start();//2
}
public ActivityManagerService getService() {
return mService;//3
}
}上面的代码结合SystemServiceManager的startService方法来分析，当通过反射来创建Lifecycle实例时，会调用注释1处的方法创建AMS实例，当调用Lifecycle类型的service的onStart方法时，实际上是调用了注释2处AMS的start方法。
在SystemServer的startBootstrapServices方法的注释1处，调用了如下代码：
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();我们知道SystemServiceManager的startService方法最终会返回Lifecycle类型的对象，紧接着又调用了Lifecycle的getService方法，这个方法会返回AMS类型的mService对象，见注释3处，这样AMS实例就会被创建并且返回。
继续来看看SystemServer中startBootstrapServices()方法的注释2：
public void setSystemProcess() {
try {
ServiceManager.addService(Context.ACTIVITY_SERVICE, this, true); //1
ServiceManager.addService(ProcessStats.SERVICE_NAME, mProcessStats);
ServiceManager.addService("meminfo", new MemBinder(this));
ServiceManager.addService("gfxinfo", new GraphicsBinder(this));
...
}
} catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(
"Unable to find android system package", e);
}
}注释1中的Context.ACTIVITY_SERVICE=“activity”，注释1就是把ActivityManagerService实例注册到ServiceManager中。ServiceManager用来管理系统中的各种Service，用系统C/S架构中的Binder机制通信，Client端要使用某个Service，则需要先到ServiceManager查询Service的相关信息，然后根据Service的相关信息与Service所在的Server进程建立通讯通路，这样Client端就可以使用Service了。
IBinder b = ServiceManager.getService("activity"); //查询AMS与应用进程启动
在Framework学习（二）Zygote进程启动过程这篇文章中，我们说过Zygote进程会创建一个服务器端Socket，并监听Socket来等待客户端请求创建新的应用程序进程。要启动一个应用程序，首先要保证这个应用程序的进程已经被启动。AMS在启动应用程序时会检查这个应用程序的进程是否存在，不存在就会请求Zygote进程将应用程序进程启动。
在Framework学习（五）应用程序启动过程这篇文章，我们说过应用程序启动时会走到ActivityStackSupervisor的startSpecificActivityLocked函数启动指定的ActivityRecored。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java
ActivityStackSupervisor#startSpecificActivityLocked()
void startSpecificActivityLocked(ActivityRecord r, boolean andResume, boolean checkConfig) {
//1
ProcessRecord app = mService.getProcessRecordLocked(r.processName, r.info.applicationInfo.uid, true);
r.task.stack.setLaunchTime(r);
if (app != null && app.thread != null) {
try {
if ((r.info.flags&ActivityInfo.FLAG_MULTIPROCESS) == 0 || !"android".equals(r.info.packageName)) {
app.addPackage(r.info.packageName, r.info.applicationInfo.versionCode, mService.mProcessStats);
}
realStartActivityLocked(r, app, andResume, checkConfig); //2
return;
} catch (RemoteException e) {
Slog.w(TAG, "Exception when starting activity " + r.intent.getComponent().flattenToShortString(), e);
}
}
//3
mService.startProcessLocked(r.processName, r.info.applicationInfo, true, 0, "activity", r.intent.getComponent(), false, false, true);
}ActivityStackSupervisor#getProcessRecordLocked()
final ProcessRecord getProcessRecordLocked(String processName, int uid, boolean keepIfLarge) {
if (uid == Process.SYSTEM_UID) {
// The system gets to run in any process. If there are multiple
// processes with the same uid, just pick the first (this
// should never happen).
SparseArray procs = mProcessNames.getMap().get(processName);
if (procs == null) return null;
...
}
...
} 注释1处获取当前Activity所在的进程的ProcessRecord，如果进程已经启动了，会执行注释2处的代码。否则执行注释3的代码。
注释2处调用realStartActivityLocked来启动应用程序。
注释3处调用AMS的startProcessLocked来启动应用程序进程。关于应用程序进程的启动我们可以看Framework学习（六）应用程序进程启动过程这篇文章。
AMS家族
ActivityManager是一个和AMS相关联的类，它主要是对运行中的Activity进行管理，这些管理工作并不是由ActivityManager自己来处理，而是交由AMS来处理，ActivityManager中的方法会通过ActivityManagerNative（以后简称AMN）的getDefault方法来得到ActivityManagerProxy(以后简称AMP)，通过AMP就可以和AMN进行通信，而AMN是一个抽象类，它会将功能交由它的子类AMS来处理，因此，AMP就是AMS的代理类。AMS作为系统核心服务，很多API是不会暴露给ActivityManager的，因此ActivityManager并不算是AMS家族一份子。
下面以Activity启动的例子看一下AMS家族的调用。Framework学习（五）应用程序启动过程一文中我们简单讲过AMS中Binder机制，本文我们继续总结一下。
Activity启动过程中会调用Instrumentation的execStartActivity方法。
frameworks/base/core/java/android/app/Instrumentation.java
Instrumentation#execStartActivity()
public ActivityResult execStartActivity(Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target, Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
...
try {
intent.migrateExtraStreamToClipData();
intent.prepareToLeaveProcess(who);
//1
int result = ActivityManagerNative.getDefault().startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent, intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()), token, target != null ? target.mEmbeddedID : null, requestCode, 0, null, options);
checkStartActivityResult(result, intent);
} catch (RemoteException e) {
throw new RuntimeException("Failure from system", e);
}
return null;
}注释1调用ActivityManagerNative的getDefault就是获取AMS的代理对象AMP的，接着调用它的startActivity方法。
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java
ActivityManagerNative.getDefault()
static public IActivityManager getDefault() {
return gDefault.get();
}
private static final Singleton gDefault = new Singleton() {
protected IActivityManager create() {
IBinder b = ServiceManager.getService("activity"); //1
IActivityManager am = asInterface(b); //2
return am;
}
};
static public IActivityManager asInterface(IBinder obj) {
if (obj == null) {
return null;
}
IActivityManager in =
(IActivityManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
if (in != null) {
return in;
}
return new ActivityManagerProxy(obj);
} getDefault方法调用了gDefault的get方法，gDefault 是一个Singleton类。注释1处从ServiceManager得到名为”activity”的Service代理对象，也就是AMS的代理对象。
注释2处将它封装成AMP类型对象，并将它保存到gDefault中，此后调用AMN的getDefault方法就会直接获得AMS的代理AMP对象。
ActivityManagerProxy
class ActivityManagerProxy implements IActivityManager
{
public ActivityManagerProxy(IBinder remote)
{
mRemote = remote;
}
public IBinder asBinder()
{
return mRemote;
}
...
}AMP的构造方法中将AMS的引用赋值给变量mRemote ，这样在AMP中就可以使用AMS了。
其中IActivityManager是一个接口，AMN和AMP都实现了这个接口，用于实现代理模式和Binder通信。
再回到Instrumentation的execStartActivity方法，来查看AMP的startActivity方法，AMP是AMN的内部类，代码如下所示。
ActivityManagerProxy#startActivity()
public int startActivity(IApplicationThread caller, String callingPackage, Intent intent, String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode, int startFlags, ProfilerInfo profilerInfo, Bundle options) throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);
data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);
data.writeString(callingPackage);
intent.writeToParcel(data, 0);
data.writeString(resolvedType);
data.writeStrongBinder(resultTo);
data.writeString(resultWho);
data.writeInt(requestCode);
data.writeInt(startFlags);
if (profilerInfo != null) {
data.writeInt(1);
profilerInfo.writeToParcel(data, Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
} else {
data.writeInt(0);
}
if (options != null) {
data.writeInt(1);
options.writeToParcel(data, 0);
} else {
data.writeInt(0);
}
mRemote.transact(START_ACTIVITY_TRANSACTION, data, reply, 0); //1
reply.readException();
int result = reply.readInt();
reply.recycle();
data.recycle();
return result;
}首先会将传入的参数写入到Parcel类型的data中。在注释1处通过IBinder对象mRemote向AMN发送一个START_ACTIVITY_TRANSACTION类型的进程间通信请求。那么服务端AMN就会从Binder线程池中读取我们客户端发来的数据，最终会调用AMN的onTransact方法中执行。
ActivityManagerNative#onTransact()
@Override
public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws RemoteException {
switch (code) {
case START_ACTIVITY_TRANSACTION:
{
...
int result = startActivity(app, callingPackage, intent, resolvedType, resultTo, resultWho, requestCode, startFlags, profilerInfo, options); //1
reply.writeNoException();
reply.writeInt(result);
return true;
}
} 因为AMS继承了AMN，服务端真正的实现是在AMS中，注释1最终会调用AMS的startActivity方法。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
ActivityManagerService#startActivity()
@Override
public final int startActivity(IApplicationThread caller, String callingPackage,
Intent intent, String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,
int startFlags, ProfilerInfo profilerInfo, Bundle bOptions) {
return startActivityAsUser(caller, callingPackage, intent, resolvedType, resultTo,
resultWho, requestCode, startFlags, profilerInfo, bOptions,
UserHandle.getCallingUserId());
}上面的调用过程是一个典型的Binder通信机制，Instrumentation和AMS通过Binder进程间通信实现交互。
在Activity的启动过程中提到了AMP、AMN和AMS，它们共同组成了AMS家族的主要部分：
AMP是AMN的内部类，它们都实现了IActivityManager接口，这样它们就可以实现代理模式，具体来讲是远程代理：AMP和AMN是运行在两个进程的，AMP是Client端，AMN则是Server端，而Server端中具体的功能都是由AMN的子类AMS来实现的，因此，AMP就是AMS在Client端的代理类。AMN又实现了Binder类，这样AMP就可以和AMS通过Binder来进行进程间通信。
ActivityManager通过AMN的getDefault方法得到AMP，通过AMP就可以和AMN进行通信，也就是间接的与AMS进行通信。除了ActivityManager，其他想要与AMS进行通信的类都需要通过AMP，如下图所示。
