Android源码分析-全面理解Context

前言

Context在android中的作用不言而喻，当我们访问当前应用的资源，启动一个新的activity的时候都需要提供Context，而这个Context到底是什么呢，这个问题好像很好回答又好像难以说清楚。从字面意思，Context的意思是“上下文”，或者也可以叫做环境、场景等，尽管如此，还是有点抽象。从类的继承来说，Context作为一个抽象的基类，它的实现子类有三种：Application、Activity和Service（姑且这么说，暂时不管ContextWrapper等类），那么这三种有没有区别呢？为什么通过任意的Context访问资源都得到的是同一套资源呢？getApplication和getApplicationContext有什么区别呢？应用中到底有多少个Context呢？本文将围绕这些问题一一展开，所用源码版本为Android4.4。

什么是Context

Context是一个抽象基类，我们通过它访问当前包的资源（getResources、getAssets）和启动其他组件（Activity、Service、Broadcast）以及得到各种服务（getSystemService），当然，通过Context能得到的不仅仅只有上述这些内容。对Context的理解可以来说：Context提供了一个应用的运行环境，在Context的大环境里，应用才可以访问资源，才能完成和其他组件、服务的交互，Context定义了一套基本的功能接口，我们可以理解为一套规范，而Activity和Service是实现这套规范的子类，这么说也许并不准确，因为这套规范实际是被ContextImpl类统一实现的，Activity和Service只是继承并有选择性地重写了某些规范的实现。

Application、Activity和Service作为Context的区别

首先，它们都间接继承了Context，这是它们的相同点。

不同点，可以从几个方面来说：首先看它们的继承关系

Activity的继承关系

通过对比可以清晰地发现，Service和Application的类继承关系比较像，而Activity还多了一层继承ContextThemeWrapper，这是因为Activity有主题的概念，而Service是没有界面的服务，Application更是一个抽象的东西，它也是通过Activity类呈现的。

下面来看一下三者在Context方面的区别

上文已经指出，Context的真正实现都在ContextImpl中，也就是说Context的大部分方法调用都会转到ContextImpl中，而三者的创建均在ActivityThread中完成，我之前写过一篇文章Android源码分析-Activity的启动过程，在文中我指出Activity启动的核心过程是在ActivityThread中完成的，这里要说明的是，Application和Service的创建也是在ActivityThread中完成的。下面我们看下三者在创建时是怎么和ContextImpl相关联的。

Activity对象中ContextImpl的创建

代码为ActivityThread中的performLaunchActivity方法

 if (activity != null) {
     Context appContext = createBaseContextForActivity(r, activity);
     /**
      *  createBaseContextForActivity中创建ContextImpl的代码
      *  ContextImpl appContext = new ContextImpl();
      *  appContext.init(r.packageInfo, r.token, this);
      *  appContext.setOuterContext(activity);
      */
     CharSequence title = r.activityInfo.loadLabel(appContext.getPackageManager());
     Configuration config = new Configuration(mCompatConfiguration);
     if (DEBUG_CONFIGURATION) Slog.v(TAG, "Launching activity "
             + r.activityInfo.name + " with config " + config);
     activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
             r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
             r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config);

     if (customIntent != null) {
         activity.mIntent = customIntent;
     }
     ...
 }

可以看出，Activity在创建的时候会new一个ContextImpl对象并在attach方法中关联它，需要注意的是，创建Activity使用的数据结构是ActivityClientRecord。

Application对象中ContextImpl的创建

代码在ActivityThread中的handleBindApplication方法中，此方法内部调用了makeApplication方法

 public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,
         Instrumentation instrumentation) {
     if (mApplication != null) {
         return mApplication;
     }

     Application app = null;

     String appClass = mApplicationInfo.className;
     if (forceDefaultAppClass || (appClass == null)) {
         appClass = "android.app.Application";
     }

     try {
         java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader();
         ContextImpl appContext = new ContextImpl();
         appContext.init(this, null, mActivityThread);
         app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
                 cl, appClass, appContext);
         appContext.setOuterContext(app);
     } catch (Exception e) {
         if (!mActivityThread.mInstrumentation.onException(app, e)) {
             throw new RuntimeException(
                 "Unable to instantiate application " + appClass
                 + ": " + e.toString(), e);
         }
     }
     ...
 }

看代码发现和Activity中ContextImpl的创建是相同的。

Service对象中ContextImpl的创建

通过查看代码发现和Activity、Application是一致的。分析到这里，那么三者的Context有什么区别呢？没有区别吗？尽管如此，有一些细节是确定的：Dialog的使用需要Activity，在桌面上我们采用Application的Context无法弹出对话框，同时在桌面上想启动新的activity，我们需要为intent设置FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK标志，否则无法启动activity，这一切都说明，起码Application的Context和Activity的Context还是有区别的，当然这也可能不是Context的区别，因为在桌面上，我们的应用没有界面，这意味着我们能干的事情可能受到了限制，事情的细节目前我还没有搞的很清楚。

Context对资源的访问

很明确，不同的Context得到的都是同一份资源。这是很好理解的，请看下面的分析

得到资源的方式为context.getResources，而真正的实现位于ContextImpl中的getResources方法，在ContextImpl中有一个成员 private Resources mResources，它就是getResources方法返回的结果，mResources的赋值代码为：

mResources = mResourcesManager.getTopLevelResources(mPackageInfo.getResDir(),
                    Display.DEFAULT_DISPLAY, null, compatInfo, activityToken);

下面看一下ResourcesManager的getTopLevelResources方法，这个方法的思想是这样的：在ResourcesManager中，所有的资源对象都被存储在ArrayMap中，首先根据当前的请求参数去查找资源，如果找到了就返回，否则就创建一个资源对象放到ArrayMap中。有一点需要说明的是为什么会有多个资源对象，原因很简单，因为res下可能存在多个适配不同设备、不同分辨率、不同系统版本的目录，按照android系统的设计，不同设备在访问同一个应用的时候访问的资源可以不同，比如drawable-hdpi和drawable-xhdpi就是典型的例子。

 public Resources getTopLevelResources(String resDir, int displayId,
         Configuration overrideConfiguration, CompatibilityInfo compatInfo, IBinder token) {
     final float scale = compatInfo.applicationScale;
     ResourcesKey key = new ResourcesKey(resDir, displayId, overrideConfiguration, scale,
             token);
     Resources r;
     synchronized (this) {
         // Resources is app scale dependent.
         if (false) {
             Slog.w(TAG, "getTopLevelResources: " + resDir + " / " + scale);
         }
         WeakReference<Resources> wr = mActiveResources.get(key);
         r = wr != null ? wr.get() : null;
         //if (r != null) Slog.i(TAG, "isUpToDate " + resDir + ": " + r.getAssets().isUpToDate());
         if (r != null && r.getAssets().isUpToDate()) {
             if (false) {
                 Slog.w(TAG, "Returning cached resources " + r + " " + resDir
                         + ": appScale=" + r.getCompatibilityInfo().applicationScale);
             }
             return r;
         }
     }

     //if (r != null) {
     //    Slog.w(TAG, "Throwing away out-of-date resources!!!! "
     //            + r + " " + resDir);
     //}

     AssetManager assets = new AssetManager();
     if (assets.addAssetPath(resDir) == 0) {
         return null;
     }

     //Slog.i(TAG, "Resource: key=" + key + ", display metrics=" + metrics);
     DisplayMetrics dm = getDisplayMetricsLocked(displayId);
     Configuration config;
     boolean isDefaultDisplay = (displayId == Display.DEFAULT_DISPLAY);
     final boolean hasOverrideConfig = key.hasOverrideConfiguration();
     if (!isDefaultDisplay || hasOverrideConfig) {
         config = new Configuration(getConfiguration());
         if (!isDefaultDisplay) {
             applyNonDefaultDisplayMetricsToConfigurationLocked(dm, config);
         }
         if (hasOverrideConfig) {
             config.updateFrom(key.mOverrideConfiguration);
         }
     } else {
         config = getConfiguration();
     }
     r = new Resources(assets, dm, config, compatInfo, token);
     if (false) {
         Slog.i(TAG, "Created app resources " + resDir + " " + r + ": "
                 + r.getConfiguration() + " appScale="
                 + r.getCompatibilityInfo().applicationScale);
     }

     synchronized (this) {
         WeakReference<Resources> wr = mActiveResources.get(key);
         Resources existing = wr != null ? wr.get() : null;
         if (existing != null && existing.getAssets().isUpToDate()) {
             // Someone else already created the resources while we were
             // unlocked; go ahead and use theirs.
             r.getAssets().close();
             return existing;
         }

         // XXX need to remove entries when weak references go away
         mActiveResources.put(key, new WeakReference<Resources>(r));
         return r;
     }
 }

根据上述代码中资源的请求机制，再加上ResourcesManager采用单例模式，这样就保证了不同的ContextImpl访问的是同一套资源，注意，这里说的同一套资源未必是同一个资源，因为资源可能位于不同的目录，但它一定是我们的应用的资源，或许这样来描述更准确，在设备参数和显示参数不变的情况下，不同的ContextImpl访问到的是同一份资源。设备参数不变是指手机的屏幕和android版本不变，显示参数不变是指手机的分辨率和横竖屏状态。也就是说，尽管Application、Activity、Service都有自己的ContextImpl，并且每个ContextImpl都有自己的mResources成员，但是由于它们的mResources成员都来自于唯一的ResourcesManager实例，所以它们看似不同的mResources其实都指向的是同一块内存(C语言的概念)，因此，它们的mResources都是同一个对象（在设备参数和显示参数不变的情况下）。在横竖屏切换的情况下且应用中为横竖屏状态提供了不同的资源，处在横屏状态下的ContextImpl和处在竖屏状态下的ContextImpl访问的资源不是同一个资源对象。

代码：单例模式的ResourcesManager类

 public static ResourcesManager getInstance() {
     synchronized (ResourcesManager.class) {
         if (sResourcesManager == null) {
             sResourcesManager = new ResourcesManager();
         }
         return sResourcesManager;
     }
 }

getApplication和getApplicationContext的区别

getApplication返回结果为Application，且不同的Activity和Service返回的Application均为同一个全局对象，在ActivityThread内部有一个列表专门用于维护所有应用的application：

final ArrayList<Application> mAllApplications  = new ArrayList<Application>()

为什么说getApplication返回的都是同一个Application对象呢，是因为Activity和Service的getApplication返回的Application对象是由ActivityThread创建它们的时候通过它们的attach方法来传递给它们的，也就是说所有Activity和Service所持有的Application均是ActivityThread内部的Application，由于一个应用只有一个包信息，所以ActivityThread内部只可能创建出一个Application，原因是当执行packageInfo.makeApplication的时候，如果已经创建过Application了，packageInfo.makeApplication方法就不会再创建新的Application。关于一个应用只有一个包信息，从代码的逻辑来看的确是这样的，在ActivityThread内部同样有一个列表专门用于维护所有应用的包信息：

final ArrayMap<String, WeakReference<LoadedApk>> mPackages = new ArrayMap<String, WeakReference<LoadedApk>>()

getApplicationContext返回的也是Application对象，只不过返回类型为Context，看看它的实现

 @Override
 public Context getApplicationContext() {
     return (mPackageInfo != null) ?
             mPackageInfo.getApplication() : mMainThread.getApplication();
 }

上面代码中mPackageInfo是包含当前应用的包信息、比如包名、应用的安装目录等，原则上来说，作为第三方应用，包信息mPackageInfo不可能为空，在这种情况下，getApplicationContext返回的对象和getApplication是同一个。但是对于系统应用，包信息有可能为空，具体就不深入研究了。从这种角度来说，对于第三方应用，一个应用只存在一个Application对象，且通过getApplication和getApplicationContext得到的是同一个对象，两者的区别仅仅是返回类型不同。

应用中Context的数量

到此已经很明了了，一个应用中Context的数量等于Activity的个数 + Service的个数 + 1，这个1为Application。