Android Framework 面试集合——Framework底层服务

AMS(ActivityManagerService) 在SystemServer的进程中，是SystemServer中的一个对象；

作用：

• 管理activity的生命周期

• 启动activity

• 与PMS进行交互

  Activity->AMS:

• 调用activity.startActivity()

• 通过ActivityManage.getService("activity")得到AMS的BpBinder；

• 通过BpBinder发送请求,调用AMS的startActivity()

  AMS->PMS:

• AMS和PMS都在SystemServer进程中，都是SystemServer中一个对象

• 通过包名和PMS里的缓存mPackage查询到App对应的Package

• 使用activity的类名通过PMS里的内部类PackageManagerInternalImpl查询到activity对应的包装类ResolveInfo; ps:ResolveInfo这个javabean里有activityInfo、ServiceInfo等变量,查询啥就给哪个变量赋值，再返回ResolveInfo；

• 得到ResolveInfo里的activityInfo;

• 将activityInfo返回给App进程的ActivityThread;`

• ActivityThread中发送事件

• ActivityThread中的Handler对象mH收到159事件，处理

• 通过反射创建Activity对象

• 将Activity对象放到activtes启动记录中

ActivityThread

• 每个应用有一个ActivityThread；是应用的入口；
• 在APP进程中
• 是AMS的缓存中心
• ActivityThread中的List activtes放了activity的启动记录

ActivityThread中重要的对象：

• ApplicationThread：AMS回调给ActivityThread数据的桥梁
• mInstrumentation：管理Application和Activity的生命周期（及创建）
• mH：Handler,处理ApplicationThread里各种回调函数发送的各种消息

点击桌面App图标发生了什么？

1. 点击的APP图标是在单独的Luancher进程，是一个系统App进程
2. Luancher进程请求SystemServer进程中的AMS去创建应用的根Activity（AndroidMnifest.xml中initen-fifter为Luanche的activity）
3. AMS通过包名让PMS查询到相关应用信息，得到应用的Package；
4. AMS创建activity栈，根据Package拿到根activity的配置节点信息，放到栈中，此时栈中只有一个根activity的配置节点信息，也就是在栈顶；（此处的栈不是应用层的栈，这个栈只是用来放activity节点信息的）
5. AMS请求zygote进程创建App进程；zygote进程比较特殊， 使用Socket通信，而不是binder；zygote是所有应用的孵化器，zygote进程挂掉时，手机会自动重启；
6. zygote进程去fork出App进程；
7. APP进程中的主线程调用ActivityThread.main()静态函数，main中创建 ActivityThread对象
8. 接着在ActivityThread.attch()中创建了一个ApplicationThread对象，作为和AMS通信时，返回结果的桥梁；
9. App进程通过AMS的binder调用attachApplication（thread）请求AMS获取应用对应的Applaction和栈顶中activity节点信息（步骤4），此时给AMS传过去了一个thread，这个thread就是ApplicationThread
10. AMS将从PMS查到的application节点数据序列化后，调用thread.bindApplaction(data数据...)传给ActivityThread; （此时代码还会继续往下执行，去获取栈顶activity的节点信息）
11. ActivityThread调用sendMessage发送消息BIND_APPLICATION（110）给Handler，Handler调用handleBindApplication(data)
12. 通过反射实例化Instrumentation对象:负责application和activity的生命周期的管理
13. 通过Instrumentation对象反射实例化new Applaction对象app
14. 调用Instrumentation.callApplactionOnCreate(app)
15. 执行Applaction.onCreate()
16. 步骤10中AMS继续向下执行查找activity，AMS将查到的栈顶根Activity（LaunchActivity ）信息封装到一个事务ClientTransaction中，提交事务并执行，在执行中，调用thread.scheduleTransaction(事务数据)；（thread为ActivityThread中的ApplicationThread）
17. 在ApplicationThread回调scheduleTransaction函数中，发送`EXECUTE_TRANSACTION(159)消息
18. Handler处理EXECUTE_TRANSACTION消息，从事务数据中取出LaunchActivity信息，并调用hanldeLaunchActivity（activity数据）
19. 通过Instrumentation对象反射实例化newActivity()出对象activity
20. 执行activity.attach()，在attach中创建WMS的桥接代理类；（绘制流程会用到）
21. 通过Instrumentation调用callActivityOnCreate(activity)
22. 执行Activty.onCreate()；
23. 至此启动页根Activity启动完成；

下图中4-5中少了上面7-23的步骤：

7-15创建并启动了Application;

16-22创建并启动了Activity；

应用内activity与activity的跳转是跨进程通信，还是同一个进程内通信？

是跨进程通信；

跳转流程参考上面的：省去了application的创建过程；

步骤3 +步骤16-23；

2.Android Framework源码-PMS

SystemServer: Android一切服务的启动者；

1. 开机时，板子引导芯片启动引导程序
2. 引导程序启动PID为0的linux内核进程
3. linux系统启动init脚本，启动PID永远为1的init进程
4. init进程启动SystemManager进程；
5. SystemManager进程启动完后；
6. init进程启动zygote进程（native进程）
7. zygote调用SystemServer.java的main函数，frok出SystemServer进程（java进程）
8. SystemServer.java的main函数里执行SystemServer的run方法，main函数里只有一句代码：new SystemServer().run()；
9. run方法中启动服务进程，AMS、PMS等

ps：SystemManager: 是SystemServer的叔叔，SystemServer把所有服务都交给了SystemManager管理；

1. AMS、PMS自身创建后，自身对象会添加到SystemManager中，addService("key",AMS/PMS)
2. getService()时，取的是个binder；
   PMS(PackageManagerService): 在SystemServer的进程中，是SystemServer中的一个对象；

有一个缓存中心：mPackages；是一个Map,key为应用的包名，value为每个应用的Package；

在手机启动的时候，做了三件事，且只做一次：

1. 遍历所有app文件
2. 解压每个apk文件
3. dom解析AndroidMnifest.xml，并缓存；

作用：只解析每个Apk中的AndroidMnifest.xml中的信息,而不是去解析节点中每个xxxActivity.java文件；解析到的信息缓存到mPackages中，相当于“注册表”，方便之后AMS快速定位到相应的APP；

1. PackageManagerService.java中会去两个目录做扫描scanDirTracedLI：用户安装的所有APP目录sAppInstallDir：data/app/；和系统应用所有APP的目录systemAppDir：System/app/
2. 6.0-8.0都是单线程扫描，9.0和10.0是用线程池进行扫描，扫描到的apk文件信息，new PackageParse(),赋值给包解析工具类PackageParse;
3. 解压Apk文件，9.0和10.0解析时会去判断缓存中是否有，有则用缓存，6.0-8.0没有使用缓存；
4. 使用工具类PackageParse解析AndroidMnifest.xml，xml解析完会返回Package对象，每个APK对应一个Package对象，得到这个Package对象后，缓存到PackageManagerService的mPackages这个ArrayMap里；key为应用的包名，value为应用的Package；
5. Package对象中有解析出的对应App中的四大组件标签、权限标签等等，放入各自的List中，如：activites、services、revicers、providers、权限list等等；activites这些list存的只是一个javabean，而不是存的具体的应用层的Activity；

解析AndroidMnifest.xml流程：

1. 打开AndroidMnifest.xml
2. 获取版本号、版本名称
3. 判断tagname=="applacation"
4. 判断tagname=="activity"，"reciver"，"service"，"provide"等等
5. 走到对应的解析parseActivity,parseActivity（reciver和activity的结构一样，就用同样的javabean接收）,parseService,parseProvide
6. 解析完添加到Package的对应的list中；

3.Android Framework源码-IMS

Linux事件机制：

事件都是储存在文件中；

如触摸屏幕事件：存储在dev/input/event0的文件中，每次触摸都会以 16进制 数据储存；

INotify:监听文件状态，有变化则产生FD值

epoll机制:

epoll_create:注册监听事件类型

epoll_ctl:监听FD值，FD改变则唤醒epoll_wait()

epoll_wait:没事件则阻塞，有事件则分发；

将INotify和epoll封装为一个对象EventHub；

SystemServer进程启动时，创建了InputManagerService服务，这个IMS在native层创建了InputManager对象；

InputManager里有一个对象EventHub；

同时InputManager里面又开启了两个线程：

InputReaderThread:不断去读取EventHub里的事件；有事件时把数据封装后添加到队列，立马从队列里读取交给InputDispatcher进行分发；

InputDispatcherThread:InputDispatcher里面保存了wms中所有的window信息（wms会将window信息实时更新到InputDispatcher中），InputDispatcher就可以将事件分发给对应合适的window；

App进程中的ViewRootImpl和SystemServer中的IMS通过socketpair通信，因为事件产生的非常快且非常多使用binder通信不适合

在ViewRootImpl中setView后new了一个监听FD文件的回调，new WindowInputEventReceiver();

在回调中，底层使用epoll_ctl()函数监听FD是否变化，有变化则会回调至java层，dispatchInputEvent()；

这里就是Activity-》Viewgroup->View的事件分发前置；

底层事件信号传递总结：

1. 事件信号都是用物理文件存储数据的，位置在dev/input 文件夹下；touch事件存储在dev/input/event0的文件中；
2. Linux有提供相关的文件监控api： inotify()和epoll机制
3. android创建了一个封装了 inotify()和epoll机制的对象EventHub,来监控dev/input文件夹下面的事件信号文件；
4. android自己启动两个线程来处理dev/input文件夹下面的事件信号文件：InputReaderThread和InputDispatherThread；`
5. 在InputReaderThread中开启循环，对EventHub对象进行getEvent();
6. getEvent()中有epoll_wait;相当于wait-notif机制；唤醒的触发点时dev/input下的文件被改变；
7. InputReaderThread将dev/input文件夹下面的事件信号文件数据进行 提取、封装，然后交给InputDispatherThread；
8. InputDispatherThread最终选择到对应的ViewRootImpl(window)进行分发数据；
9. 这里App进程和SystemServer两个进程通过Socketpair进行通信；两个进程一边一组socketpair;
10. 在ViewRootImpl中对于Channel连接的文件进行监控（epoll_ctr）,从而是上层接收到touch信号;

4.Android WMS及绘制流程

主角：ViewRootImpl、Choreographer、Surfaceflinfer

WMS扮演了什么角色?

作为协调者，协调view布局，绘制；

1. 在ActivityThread中创建Actiivty后，调用activity.attach()时，创建一个窗体对象PhoneWindow
2. PhoneWindow创建了一个WMS的代理桥接类WindowManagerImpl对象,作为WMS在app中的代表；
3. WindowManagerImpl对象中的(mGlobal)WindowManagerGlobal专门和WMS通信，在mGlobal里面获取了到了WMS的Binder：getWindowSession()->WMS::openSession()；

setContentView()

1. 调用PhoneWindow.setContentView(resouseID)
2. PhoneWindow中：创建mDector:窗体上的整个View：里面有官方的主题布局+用户自己的布局；
3. PhoneWindow中：创建mContentParent:官方主题布局中提供给用户装载布局的容器：id为content；
4. 调用mLayoutInflater.inflater(resouseID,mContentParent):
5. 解析用户的布局xml
6. 递归调用：解析根布局，通过反射创建根布局；解析子view，通过反射创建view；
7. 最后PhoneWindow中的mContentParent加载用户的根布局；
8. 提交view数据

ps:这里递归调用,若嵌套层级太多，会导致栈溢出；因为递归调用不会释放栈；

ViewRootImpl 单例，管理所有View的绘制策略；

注意onCreate.setContentView后view数据已解析并实例化了；

1. 在状态机为Resume时：
2. 调用WindowManagerImpl中的mGlobal.addView(view)
3. addView中创建ViewRootImpl root=new ViewRootImpl()：
4. root.setView(view);
5. 在setView总调用requestLayout()
6. requestLayout()请求绘制，编舞者出场

帧速率： CPU/GPU出图速率；

刷新率： 屏幕刷新速率;

1. 帧速率>刷新率时，出现丢帧（出图好多张了，但是只显示了开头和结尾两张，中间的丢了）
2. 帧速率<刷新率，出现卡顿（屏幕刷新好多次了，但是还是显示的第一帧）

Vsync: 垂直同步绘制信号; 因可能硬件帧速率和刷新率不一致，用来同步刷新的问题；

Choreographer编舞者： 负责管理帧率节奏；

1. 在内部维护了个Haner和Looper，保证绘制发生在UI主线程：Looper.myLooper==mLooper判断是否是主线程，是的话去调同步绘制信号，不是的话发送消息，走主线程去调同步绘制信号
2. 走native层请求垂直同步信号，实际是找底层驱动要上次绘制的时间
3. 请求到垂直同步信号后回调onVsync
4. 走doFrame去逻辑管控, 判断当前时间离上次绘制的时间大于了1帧的时间（16.66毫秒） 就跳帧（卡顿优化有用到），若小于16.66毫秒就再次请求垂直同步信号，防止重叠
5. 执行callback，让ViewRootImpl去真正绘制，调用ViewRootImpl.performTraversals()

真正的绘制： ViewRootImpl.performTraversals()

1. 调用relayoutWindow()：
2. 创建用户java层的surface：只有用户提供的画面数据；
3. 创建native层的surface：包含用户提供的画面数据（java层的surface）+系统的画面数据（状态栏，电池、wifi等等）；
4. 创建完surface后：依次调用：performMeasure（对应view的onMeasure）、performLayout(onLayout)、performDraw(onDraw);

在performDraw()中：

1. 将view的数据传至native层的surface
2. surface中的canvas记录数据
3. 生成bitmap图像数据（此时数据是在surface中）
4. 将surface放入队列中；生产者消费者模式；
5. 通知surfaceflinfer进程去队列中取surface数据
6. surfaceflinfer拿到不同的surface,进行融合，生成bitmap数据
7. 将bitmap数据放入framebuffer中，进行展示

简单版总结： Activity.setContentView(R.layout.resId):

解析xml并实例化；

1. 调用phoneWindow.setContentView(resId)
2. 在setContentView中调用installDector():根据不同的主题，找到系统默认的xml，初始化出mDector和mContentParent（反射实例化出对应的ViewGroup）
3. 初始化完成后，调用mLayoutInflater.inflate(resId,mContentParent):
4. 解析resId的xml文件，将解析的view反射实例化；递归添加到各节点的viewgroup中；最后将自己定义的xml根布局view添加到mContentParent；

绘制发生时间： 在AMS回调ActivityThread中的handleResumeActivity时,也就是Resume时，而不是onCreate()；

1. 获取PhoneWindow
2. 获取PhoneWindow中的mDector布局视图view
3. 将mDector布局视图view传给ViewRootImpl
4. ViewRootImpl中调用requestLayout()
5. requestLayout()中依次调用：performMeasure()、performLayout()、performDraw()