4.Android内核 Framework概述

   想过没?Android程序的入口在哪里?Android Framework都包含哪些必需的系统服务?这些系统

服务时怎样与Android APK程序配合的?

Framework 框架

   Framework定义了客户端组件和服务端组件功能及接口。在Android中，"应用程序"一般是指".apk"程序。

   框架中包含三个主要部分，分别为服务端、客户端和Linux驱动。

服务端

   服务端主要包含两个重要类，分别是WindowManagerService（WmS）和ActivityManagerService（AmS）。

WmS的作用是为所用应用程序分配窗口，并且管理这些窗口。包括分配窗口的大小，调节各窗口的叠放次序，隐

藏或者显示窗口。AmS的作用是管理所用应用程序中的Activity。

   除以上（WmS和AmS）以外，服务端还包括两个消息处理类：

   KeyQ类：WmS的内部类，继承于KeyInputQueue类，KeyQ对象一旦创建了，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，并把这些消息放在消息队列

QueueEvent类中。

   InputDispatcherThread类：该类的对象一旦创建，也会立即启动一个线程，该线程会不断地从QueueEvent

中取出用户的消息，并进行一定的过滤，过滤后，再将这些消息发送给当前活动的客户端程序中。

客户端

   客户端主要包含几个重要类：

   ActivityThread类：应用程序的主线程类，所有的APK程序都有且仅有一个ActivityThread类，程

                 序的入口就是ActivityThread类中的static main()函数。 

   Activity类：APK程序的最小运行单元。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：该类继承于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

组通用的的窗口操作接口。

   Window类：该类提供了一组通用的窗口（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类或者ViewGrop类，一般就是指DecorView

      类，即一个DecorView就是Wms所管理的一个窗口。Window是一个abstract类型。

   DecorView类：该类是FrameLayout的子类。并且是PhoneWindow中的一个内部类。Decor的英文是

  Decoration，即"修饰"的意思，DecorView就是对普通的FrameLayout进行了一定的

  修饰，不如添加一个通用的Title bar，并响应特定的按键消息等。

   ViewRoot类：Wms管理客户端窗口时，需要通知客户端进行某种操作，这些都是通过异步消息完成的，

        实现方式就是Handler，ViewRoot就是继承于Handler，其作用主要是接收Wms的通知。

   W类：该类继承于Binder，并且是ViewRoot的一个内部类。

   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由Wms完成的

                                    WindowManager类就像是一个部门经理，谁有什么需求就告诉它，由它和

    Wms进行交互，客户端不能直接和Wms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（SF）和Binder。每一个

窗口都对应一个Surface，SF驱动的作用是把各个Surface显示同一个屏幕上。

Binder驱动的作用是提供跨线程的消息传递。

APK程序的运行过程

   1.首先，ActivityThread从main()函数中开始进行，调用prepareMainLooper()为UI线程创建一个

消息队列（MessageQueue）。

   2.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。

   3.接着UI主线程调用Looper.loop()方法进入消息循环体，进入后就会不断从消息队列中读取并处理消息。

   4.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，WindowManager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。

   5.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。

  6. 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主线程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，如果是DecorView不想处理某个消息，则可以将该消息传递给其内部包含在子View或

则ViewGroup，如果还没处理，则传递给PhoneWindow，最后再传递给Activity。

1、2、3 图示：

4 图示：

5 图示：

6 图示：

客户端中的线程

   很明确的说！包含有Activity的客户端程序至少包含三个线程。

   每一个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，这两个对象都是继承于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的。

   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）

因此我们才可以直接在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

用场景的角度来讲，即不能直接给Thread对象发消息，但是却可以给UI线程发消息。

Acitivity之间如何传递消息（数据）

有时候需要在不同的Activity之间传递数据，然而,这个问题本身就有问题。所谓“传递消息” 一般是指多个

线程之间，而Activity.本身并不是线程，ActivityThread才是一个线程，即UI线程。同一个程序中的多个Activity

都由ActivityThread进行调用， Activity本身只是一个Java类而已。

事实上，如果要在两个类中传递数据， 方法可以有很多。

方法一：可以先实例化某个类，获得该类的引用，当其他类需要该对象的内部数据时，可以直接通
过该引用去访问该类的内部数据。

  方法二：对于A、B 两个类之间，可以先实例化一个第三方类C，然后两个类都可以把需要传递的
数据存入C 中，或从C 中取出。

  这些方法理论上都可以用在Activity类之间传递数据。然而，与普通类传递数据有所不同，普通类
的实例化都是程序员显式完成的，而Activity类的实例化却是由Framework完成的，程序员只能使用
startActivityO方法来告诉Framework去运行哪个Activity，这就意味着程序员不能得到Acitivity对象的
引用，那么就不能直接访问该对象的内部数据。解决的办法是使用Activity.getApplicationO函数，该函
数能够返回一个Application对象，该Application对象在该程序中是唯一的，同一程序中的不同Activity
调用该函数所返回的Application对象是相同的，该对象的名称可以在AndroidManifest.xml中指定。一
旦获取了该Application对象，就可以借助该对象，在不同的Activity之间传递数据。

   除此之外，Framework本身也提供了标准的Activity之间传递数据的方法，即Intent类。该类作为

startActivity()的参数， 仅用于在启动Activity时传递给目标Activity， 同时， 如果调用

startActivityForResult(), 目标 Activity 在结束后， 也会返回一个 Intent 对象给原 Activity。

   从设计理念的角度来看，Android认为，两个Activity如果要共享数据，可以通过Preference
Storage或者文件、数据库进行，同时，在一般情况下，设备上只会有一个Activity在运行，因此，多
个Activity之间传递数据也不是必需的。如果某个Activity需要在停止后还能处理某些数据，那么，该
Activity似乎更应该被设计为一个后台的Thread或者一个Service,无论是Thread还是Service都很容易
获得其引用。

窗口相关的概念

窗口（Window)：从WmS的角度来讲，窗口是接收用户消息的最小单元，WmS内部用特定的类表示一个

窗口，以实现对窗口的管理。WmS接收到用户消息后，首先要判断这个消息属于哪个窗口，然后通

过IPC调用把这个消息传递给客户端的ViewRoot类。

Window类：该类在android.view包中，是一个abstract类，该类是对包含有可视界面的窗口的一种包装。

所谓的可视界面就是指各种View或者ViewGroup，一般可以通过res/layout目录下的xml文件描述。

ViewRoot类：该类在android.view包中，客户端申请创建窗口时需要一个客户端代理，用以和WmS进行

交互，这个就是ViewRoot的功能，每个客户端的窗口都会对应一个ViewRoot类。

W 类：该类是ViewRoot类的一个内部类，继承于Binder,用于向WmS提供一个IPC接口，从而让WmS控制

窗口客户端的行为。

描述一个窗口之所以使用这么多类的原因在于，窗口的概念存在于客户端和服务端（WmS)之中，客户

端所理解的窗口和服务端理解的窗口是不同的，因此，在客户端和服务端会用不同的类来描述窗口。同时，无

论是在客户端还是服务端，对窗口都有不同层面的抽象，比如在客户端，用户能看到的窗口一般是View或者

ViewGroup组成的窗口，而与Activity对应的窗口却是一个DecorView类，而具备常规Phone操作接口的窗口

却又是一个PhoneWindow类。