AMS主要负责四大组件的启动、切换、调度以及应用进程的管理和调度工作。所有的APP应用都需要与AMS打交道,是系统核心服务之一。
在SystemServer.java里面的startBootstrapServices方法里面启动。startBootstrapServices方法在SystemServer.java的run方法里面被调用。SystemServer.java在类加载的时候会调用静态方法main(),里面创建了对象并且调用了run方法。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
/**
607 * The main entry point from zygote.
608 */
609 public static void main(String[] args) {
610 new SystemServer().run();
611 }
SystemServe.javar#run()方法里面的几个核心方法:
// Initialize the system context.
createSystemContext();
...
...
// Start services.
try {
t.traceBegin("StartServices");
startBootstrapServices(t);
startCoreServices(t);
startOtherServices(t);
private void startBootstrapServices(@NonNull TimingsTraceAndSlog t){
...
// 开始启动AMS
t.traceBegin("StartActivityManager");
//启动ActivityTaskManagerService服务,简称ATM,Android 10+新引入功能,用来管理Activity的启动、调度等功能
ActivityTaskManagerService atm=mSystemServiceManager.startService(
ActivityTaskManagerService.Lifecycle.class).getService();
//启动服务 ActivityManagerService,简称AMS
mActivityManagerService=ActivityManagerService.Lifecycle.startService(
mSystemServiceManager,atm);
mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
mActivityManagerService.setInstaller(installer);
mWindowManagerGlobalLock=atm.getGlobalLock();
t.traceEnd();
...
// 设置系统进程
t.traceBegin("SetSystemProcess");
mActivityManagerService.setSystemProcess();
t.traceEnd();
}
SystemServer的run函数中,在启动AMS之前,调用了createSystemContext方法,主要用来是初始化 System Context和SystemUi Context,并设置主题。 当SystemServer 调用createSystemContext()完毕后,完成以下两个内容:
1.得到了一个ActivityThread对象,它代表当前进程 (此时为系统进程) 的主线程;
2.得到了一个Context对象,对于SystemServer而言,它包含的Application运行环境与framework-res.apk有关。
// Initialize the system context.
createSystemContext();
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void createSystemContext() {
ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();
//获取system context
mSystemContext = activityThread.getSystemContext();
//设置系统主题
mSystemContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);
//获取systemui context
final Context systemUiContext = activityThread.getSystemUiContext();
//设置systemUI 主题
systemUiContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);
}
systemMain函数主要作用是创建ActivityThread对象,然后调用该对象的attach方法。
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java
public static ActivityThread systemMain() {
ThreadedRenderer.initForSystemProcess();
// 获取ActivityThread对象
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(true, 0);
return thread;
}
ActivityThread是Framework层中一个非常重要的类,它代表一个应用进程的主线程,其职责就是调度及执行在该线程中运行的四大组件。
public final class ActivityThread extends ClientTransactionHandler {
...
// 定义了AMS与应用通信的接口,初始化ApplicationThread的对象
@UnsupportedAppUsage
final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread();
// 拥有自己的looper,说明ActivityThread确实可以代表事件处理线程
@UnsupportedAppUsage
final Looper mLooper = Looper.myLooper();
// Hadndle初始化,ActivityThread中大量事件处理依赖此Handler
@UnsupportedAppUsage
final H mH = new H();
final Executor mExecutor = new HandlerExecutor(mH);
// 用于保存该进程的ActivityRecord
final ArrayMap<IBinder, ActivityClientRecord> mActivities = new ArrayMap<>();
//用于保存进程中的Service
final ArrayMap<IBinder, Service> mServices = new ArrayMap<>();
//用于保存进程中的Application
final ArrayList<Application> mAllApplications = new ArrayList<Application>();
// 构造函数
@UnsupportedAppUsage
ActivityThread() {
// 使用单例模式获得一个ResourcesManager实例
mResourcesManager = ResourcesManager.getInstance();
}
注意到此处的ActivityThread创建于SystemServer进程中。 由于SystemServer中也运行着一些系统APK,例如framework-res.apk、SettingsProvider.apk等,因此也可以认为SystemServer是一个特殊的应用进程。 AMS负责管理和调度进程,因此AMS需要通过Binder机制和应用进程通信。 为此,Android提供了一个IApplicationThread接口,该接口定义了AMS和应用进程之间的交互函数。
ActivityThread的attach方法将进程分为应用进程、系统进程2个部分进行处理,其中对于系统进程,最重要的工作就是创建了Instrumentation、Application和Context三个重要成员,这三个成员的职责依次为:
Instrumentation: Android中的一个工具类,当该类被启用时,它将优先于应用中其它的类被初始化。
Context: Android中的一个抽象类,用于维护应用运行环境的全局信息,通过Context可以访问应用的资源和类,甚至进行系统级的操作,例如启动Activity、发送广播等。
Application: 用于保存应用的全局状态。
该部分代码位于frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java
private void attach(boolean system, long startSeq) {
sCurrentActivityThread = this;
mConfigurationController = new ConfigurationController(this);
mSystemThread = system;
if (!system) {
// 处理应用进程
...
} else {
// 系统进程的处理流程,该情况只在SystemServer中处理
android.ddm.DdmHandleAppName.setAppName("system_process",
UserHandle.myUserId());
try {
// 创建ActivityThread中的重要成员:Instrumentation、 Application 和 Context
// 初始化Instrumentation,它是Android中的一个工具类,当该类被启用时,它将优先于应用中其它的类被初始化
mInstrumentation = new Instrumentation();
mInstrumentation.basicInit(this);
// 创建系统的Context
ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(
this, getSystemContext().mPackageInfo);
// 调用LoadedApk的makeApplication函数,Application类用于保存应用的全局状态
mInitialApplication = context.mPackageInfo.makeApplication(true, null);
mInitialApplication.onCreate();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(
"Unable to instantiate Application():" + e.toString(), e);
}
}
在SystemServer#createSystemContext()中调用的getSystemContext()方法用于创建并返回一个System Context,在这个方法中调用了ContextImpl.createSystemContext方法,该方法会创建一个LoadedApk,然后初始化一个ContextImpl对象。 注意到createSystemContext函数中,创建的LoadApk对应packageName为”android”,也就是framwork-res.apk,由于该APK仅供SystemServer进程使用,因此创建的Context被定义为System Context,由于PMS还未启动,所以现在该LoadedApk还没有得到framwork-res.apk实际的信息,当PMS启动,完成对应的解析后,AMS将重新设置这个LoadedApk。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
public ContextImpl getSystemContext() {
synchronized (this) {
if (mSystemContext == null) {
// 调用ContextImpl的createSystemContext方法
mSystemContext = ContextImpl.createSystemContext(this);
}
return mSystemContext;
}
}
// [frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java]
static ContextImpl createSystemContext(ActivityThread mainThread) {
//创建LoadedApk类,代表一个加载到系统中的APK,由于PMS还没有启动,所以此时的LoadedApk没有任何内容
LoadedApk packageInfo = new LoadedApk(mainThread);
// 获取ContextImpl对象
ContextImpl context = new ContextImpl(null, mainThread, packageInfo,
ContextParams.EMPTY, null, null, null, null, null, 0, null, null);
// 初始化资源信息
context.setResources(packageInfo.getResources());
context.mResources.updateConfiguration(context.mResourcesManager.getConfiguration(),
context.mResourcesManager.getDisplayMetrics());
context.mContextType = CONTEXT_TYPE_SYSTEM_OR_SYSTEM_UI;
return context;
}
ActivityTaskManagerService简称ATM,是Andorid 10+引入的一个新功能,用来管理Activity的启动、调度等功能,其先于AMS启动,下面来分析ATM的启动流程。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityTaskManagerService.java
public static final class Lifecycle extends SystemService {
private final ActivityTaskManagerService mService;
...
public Lifecycle(Context context) {
super(context);
// 初始化ActivityTaskManagerService对象
mService = new ActivityTaskManagerService(context);
}
@Override
public void onStart() {
publishBinderService(Context.ACTIVITY_TASK_SERVICE, mService);
// 启动ATM服务
mService.start();
}
...
}
public ActivityTaskManagerService(Context context) {
//拿到System Context
mContext = context;
mFactoryTest = FactoryTest.getMode();
//取出的是ActivityThread的静态变量sCurrentActivityThread
//这意味着mSystemThread与SystemServer中的ActivityThread一致
mSystemThread = ActivityThread.currentActivityThread();
//拿到System UI Context
mUiContext = mSystemThread.getSystemUiContext();
mLifecycleManager = new ClientLifecycleManager();
//拿到LocalService的对象
mInternal = new LocalService();
GL_ES_VERSION = SystemProperties.getInt("ro.opengles.version", GL_ES_VERSION_UNDEFINED);
}
private void start() {
// 将 ActivityTaskManagerInternal添加到本地服务的全局注册表中
LocalServices.addService(ActivityTaskManagerInternal.class, mInternal);
}
从以上代码可以看出,AMT的启动分为两个部分:
创建ActivityTaskManagerService: 这一步初始化了ActivityTaskManagerService对象,这一对象以前是属于AMS的,用于Activity的管理,现在被移动到了ATM中,同时,该对象所在的路径也被移动到frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm路径中,这个路径原先归WindowManagerService控制,从这也可以看出,谷歌的目的也是希望在将来把activity和window融合在一起,减少冗余代码以及AMS和WMS的协调工作。
start: start方法较为简单,将ActivityTaskManagerInternal添加到本地服务的全局注册表中
至此ATM启动完成。
在Android 11中,AMS负责service,broadcast,provider的管理和调度。 AMS的启动代码位于frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java,需要注意的是,AMS启动方法所在类名也为Lifecycle,这与ATM启动方法所在的类名相同,不同点在于:
ATM位于frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm,而AMS位于rameworks/base/services/core/java/com/android/server/am
public static final class Lifecycle extends SystemService {
private final ActivityManagerService mService;
private static ActivityTaskManagerService sAtm;
public Lifecycle(Context context) {
super(context);
// 初始化ActivityManagerService,传入ATM的对象
mService = new ActivityManagerService(context, sAtm);
}
@Override
public void onStart() {
// 启动AMS服务 将ActivityManagerInternal添加到本地服务的全局注册表中
mService.start();
}
}
Android 11中,Activity的管理和调度放入到ATM中执行,AMS中保留service,broadcast,provider的管理和调度。 构造函数初始化主要工作就是初始化一些变量,供之后的service,broadcast,provider的管理和调度。 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public class ActivityManagerService extends IActivityManager.Stub
implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
public ActivityManagerService(Context systemContext, ActivityTaskManagerService atm) {
...
//AMS的运行上下文与SystemServer一致
mContext = systemContext;
...
//取出的是ActivityThread的静态变量sCurrentActivityThread, 这意味着mSystemThread与SystemServer中的ActivityThread一致
mSystemThread = ActivityThread.currentActivityThread();
mUiContext = mSystemThread.getSystemUiContext();
mHandlerThread = new ServiceThread(TAG,
THREAD_PRIORITY_FOREGROUND, false /*allowIo*/);
mHandlerThread.start();
//AMS消息处理器
mHandler = new MainHandler(mHandlerThread.getLooper());
//UiHandler对应于Android中的UiThread
mUiHandler = mInjector.getUiHandler(this);
...
//创建 BroadcastQueue 前台广播对象,处理超时时长是 10s
mFgBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, mHandler, "foreground", foreConstants, false);
//创建 BroadcastQueue 后台广播对象,处理超时时长是 60s
mBgBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, mHandler, "background", backConstants, true);
//创建 BroadcastQueue 分流广播对象,处理超时时长是 60s
mOffloadBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, mHandler, "offload", offloadConstants, true);
mBroadcastQueues[0] = mFgBroadcastQueue;
}
在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java#startBootstrapServices中调用了AMS的setSystemProcess方法,setSystemProcess方法主要有五个功能:
AMS启动完毕后调用SystemServer.java#startOtherServices方法,startOtherServices方法里面调用了 ActivityManagerService.java#systemReady()方法,相关代码如下: frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java#startOtherServices()
mActivityManagerService.systemReady(() -> {
...
})
该方法分为三个阶段
下面结合具体代码对这三个阶段进行探究。
该阶段主要是调用一些关键服务的初始化函数,然后杀死那些没有FLAG_PERSISTENT却在AMS启动完成前已经存在的进程, 同时获取一些配置参数。 需要注意的是,由于只有Java进程才会向AMS注册,而一般的Native进程不会向AMS注册,因此此处杀死的进程是Java进程。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public void systemReady(final Runnable goingCallback, TimingsTraceLog traceLog){
synchronized(this){
// 第一次进入mSystemReady 为false,不走该流程
if(mSystemReady){
if(goingCallback!=null){
goingCallback.run();
}
t.traceEnd();
return;
}
//这一部分主要是调用一些关键服务SystemReady相关的函数,
//进行一些等待AMS初始完,才能进行的工作
t.traceBegin("controllersReady");
mLocalDeviceIdleController=
LocalServices.getService(DeviceIdleInternal.class);
mActivityTaskManager.onSystemReady();
mUserController.onSystemReady();
mAppOpsService.systemReady();
mProcessList.onSystemReady();
mSystemReady=true;
t.traceEnd();
}
...
synchronized(mPidsSelfLocked){
// mPidsSelfLocked 中保存当前正在运行的所有进程的信息
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);
}
}
}
...
}
该阶段主要的工作就是通知一些服务可以进行systemReady相关的工作,并进行启动服务或应用进程的工作。 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public void systemReady(final Runnable goingCallback, TimingsTraceLog traceLog) {
...
// 调用参数传入的runnable对象,SystemServer中有具体的定义
if (goingCallback != null) goingCallback.run();
...
// 启动系统服务(在这里主要是电池状态管理服务)
t.traceBegin("ActivityManagerStartApps");
mBatteryStatsService.onSystemReady();
mBatteryStatsService.noteEvent(BatteryStats.HistoryItem.EVENT_USER_RUNNING_START,
Integer.toString(currentUserId), currentUserId);
mBatteryStatsService.noteEvent(BatteryStats.HistoryItem.EVENT_USER_FOREGROUND_START,
Integer.toString(currentUserId), currentUserId);
final boolean bootingSystemUser = currentUserId == UserHandle.USER_SYSTEM;
if (bootingSystemUser) {
mSystemServiceManager.onUserStarting(t, currentUserId);
}
synchronized (this) {
//启动persistent为1的application所在的进程
startPersistentApps(PackageManager.MATCH_DIRECT_BOOT_AWARE);
// Start up initial activity.
mBooting = true;
...
}
}
goingCallback.run()该方法主体在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java#startOtherServices下,之前看到systemReady()下有一个Lambda 表达式,这个表达式的主体既为goingCallback.run()的内容,主要用于监控Native的crash,启动WebView,执行一些服务的systemReady 和systemRunning方法。
private void startOtherServices(){
mActivityManagerService.systemReady(()->{
// 阶段 550 Acitvity Manager启动完成
mSystemServiceManager.startBootPhase(
SystemService.PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY);
...
// 监控Native的crash
mActivityManagerService.startObservingNativeCrashes();
...
},BOOT_TIMINGS_TRACE_LOG);
...
//启动WebView
mWebViewUpdateService.prepareWebViewInSystemServer();
// 执行一系列服务的systemReady方法
networkManagementF.systemReady();
ipSecServiceF.systemReady();
networkStatsF.systemReady();
connectivityF.systemReady();
networkPolicyF.systemReady(networkPolicyInitReadySignal);
...
//阶段 600 第三方应用程序可以启动
mSystemServiceManager.startBootPhase(
SystemService.PHASE_THIRD_PARTY_APPS_CAN_START);
//执行一系列服务的systemRunning方法
locationF.systemRunning();
countryDetectorF.systemRunning();
networkTimeUpdaterF.systemRunning();
inputManagerF.systemRunning();
telephonyRegistryF.systemRunning();
mediaRouterF.systemRunning();
...
}
startPersistentApps()该方法用于启动persistent为1的application所在的进程。 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
void startPersistentApps(int matchFlags) {
if (mFactoryTest == FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) return;
synchronized (this) {
try {
final List<ApplicationInfo> apps = AppGlobals.getPackageManager().getPersistentApplications(STOCK_PM_FLAGS | matchFlags).getList();
for (ApplicationInfo app : apps) {
//由于framework-res.apk已经由系统启动,所以此处不再启动它
if (!"android".equals(app.packageName)) {
//addAppLocked中将启动application所在进程
addAppLocked(app, null, false, null /* ABI override */);
}
}
} catch (RemoteException ex) {
}
}
}
在该阶段启动Home Activity,当启动结束,并发送ACTION_BOOT_COMPLETED广播时,AMS启动完成。 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
//ActivityManagerService.java#finishBooting()方法里面
....
// Tell anyone interested that we are done booting!
SystemProperties.set("sys.boot_completed", "1");
@Override
public void bootAnimationComplete() {
final boolean callFinishBooting;
synchronized (this) {
callFinishBooting = mCallFinishBooting;
mBootAnimationComplete = true;
}
if (callFinishBooting) {
finishBooting();
}
}
开机动画执行完毕后会调用finishBooting方法。
public void systemReady(final Runnable goingCallback, TimingsTraceLog traceLog) {
...
// 通过ATM,启动Home Activity
mAtmInternal.startHomeOnAllDisplays(currentUserId, "systemReady");
...
// 发送广播消息
try {
// system发送广播 ACTION_USER_STARTED = "android.intent.action.USER_STARTED";
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_USER_STARTED);
intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY| Intent.FLAG_RECEIVER_FOREGROUND);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_USER_HANDLE, currentUserId);
broadcastIntentLocked(null, null, intent,null, null, 0, null, null, null, OP_NONE,null, false, false, MY_PID, SYSTEM_UID, callingUid, callingPid,currentUserId);
//system发送广播 ACTION_USER_STARTING= "android.intent.action.USER_STARTING";
intent = new Intent(Intent.ACTION_USER_STARTING);
intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_USER_HANDLE, currentUserId);
broadcastIntentLocked(null, null, intent,null, new IIntentReceiver.Stub() {
@Override
public void performReceive(Intent intent, int resultCode, String data,
Bundle extras, boolean ordered, boolean sticky, int sendingUser)
throws RemoteException {
}
}, 0, null, null,
new String[] {INTERACT_ACROSS_USERS}, OP_NONE,
null, true, false, MY_PID, SYSTEM_UID, callingUid, callingPid,UserHandle.USER_ALL);
} catch (Throwable t) {
} finally {
}
}
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityTaskManagerService.java
public boolean startHomeOnAllDisplays(int userId, String reason) {
synchronized (mGlobalLock) {
//调用RootActivityContainer的startHomeOnAllDisplays(),最终到startHomeOnDisplay()
return mRootWindowContainer.startHomeOnAllDisplays(userId, reason);
}
}
// [frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/RootWindowContainer.java]
boolean startHomeOnAllDisplays(int userId, String reason) {
boolean homeStarted = false;
for (int i = getChildCount() - 1; i >= 0; i--) {
final int displayId = getChildAt(i).mDisplayId;
homeStarted |= startHomeOnDisplay(userId, reason, displayId);}
return homeStarted;
}
// [frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/RootWindowContainer.java]
boolean startHomeOnDisplay(int userId, String reason, int displayId, boolean allowInstrumenting,boolean fromHomeKey) {
// Fallback to top focused display or default display if the displayId is invalid.
if (displayId == INVALID_DISPLAY) {
final Task rootTask = getTopDisplayFocusedRootTask();
displayId = rootTask != null ? rootTask.getDisplayId() : DEFAULT_DISPLAY;
}
final DisplayContent display = getDisplayContent(displayId);
return display.reduceOnAllTaskDisplayAreas((taskDisplayArea, result) ->
result | startHomeOnTaskDisplayArea(userId, reason, taskDisplayArea,
allowInstrumenting, fromHomeKey),
false /* initValue */);
}
// [frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/RootWindowContainer.java]
boolean startHomeOnTaskDisplayArea(int userId, String reason, TaskDisplayArea taskDisplayArea,
boolean allowInstrumenting, boolean fromHomeKey) {
...
// 启动Home Activity--Luncher
mService.getActivityStartController().startHomeActivity(homeIntent, aInfo, myReason,
taskDisplayArea);
return true;
}
Android 9.0 及以前版本,Acitivity 管理由AMS 和WMS 协作完成,导致在AMS 和WMS 中都有相似功能的实体,除了大量的代码冗余之外,二者之间的协作也非常困难,从Android 11 的代码变更看,google 最终的目的是把activity 和window融合,其实activity和window的融合早在Android 10就开始了,但目前只是简单的把代码整理到一起了。