Android系统中与应用程序资源相关的代码介绍

本文摘自老罗的Android应用程序资源管理器（Asset Manager）的创建过程分析一文

 从前面Android应用程序窗口（Activity）的运行上下文环境（Context）的创建过程分析一文可以知道，应用程序的每一个Activity组件都关联有一个ContextImpl对象，这个ContextImpl对象就是用来描述Activity组件的运行上下文环境的。Activity组件是从Context类继承下来的，而ContextImpl同样是从Context类继承下来的。我们在Activity组件调用的大部分成员函数都是转发给与它所关联的一个ContextImpl对象的对应的成员函数来处理的，其中就包括用来访问应用程序资源的两个成员函数getResources和getAssets。

        ContextImpl类的成员函数getResources返回的是一个Resources对象，有了这个Resources对象之后，我们就可以通过资源ID来访问那些被编译过的应用程序资源了。ContextImpl类的成员函数getAssets返回的是一个AssetManager对象，有了这个AssetManager对象之后，我们就可以通过文件名来访问那些被编译过或者没有被编译过的应用程序资源文件了。事实上，Resources类也是通过AssetManager类来访问那些被编译过的应用程序资源文件的，不过在访问之前，它会先根据资源ID查找得到对应的资源文件名。

        我们知道，在Android系统中，一个进程是可以同时加载多个应用程序的，也就是可以同时加载多个APK文件。每一个APK文件在进程中都对应有一个全局的Resourses对象以及一个全局的AssetManager对象。其中，这个全局的Resourses对象保存在一个对应的ContextImpl对象的成员变量mResources中，而这个全局的AssetManager对象保存在这个全局的Resourses对象的成员变量mAssets中。上述ContextImpl、Resourses和AssetManager的关系如图1所示：

图1 ContextImpl、Resources和AssetManager的关系图

        Resources类有一个成员函数getAssets，通过它就可以获得保存在Resources类的成员变量mAssets中的AssetManager，例如，ContextImpl类的成员函数getAssets就是通过调用其成员变量mResources所指向的一个Resources对象的成员函数getAssets来获得一个可以用来访问应用程序的非编译资源文件的AssetManager。

        我们知道，Android应用程序除了要访问自己的资源之外，还需要访问系统的资源。系统的资源打包在/system/framework/framework-res.apk文件中，它在应用程序进程中是通过一个单独的Resources对象和一个单独的AssetManager对象来管理的。这个单独的Resources对象就保存在Resources类的静态成员变量mSystem中，我们可以通过Resources类的静态成员函数getSystem就可以获得这个Resources对象，而这个单独的AssetManager对象就保存在AssetManager类的静态成员变量sSystem中，我们可以通过AssetManager类的静态成员函数getSystem同样可以获得这个AssetManager对象。

        AssetManager类除了在Java层有一个实现之外，在 C++层也有一个对应的实现，而Java层的AssetManager类的功能就是通过C++层的AssetManager类来实现的。Java层的每一个AssetManager对象都有一个类型为int的成员变量mObject，它保存的便是在C++层对应的AssetManager对象的地址，因此，通过这个成员变量就可以将Java层的AssetManager对象与C++层的AssetManager对象关联起来。

        C++层的AssetManager类有三个重要的成员变量mAssetPaths、mResources和mConfig。其中，mAssetPaths保存的是资源存放目录，mResources指向的是一个资源索引表，而mConfig保存的是设备的本地配置信息，例如屏幕密度和大小、国家地区和语言等等配置信息。有了这三个成员变量之后，C++层的AssetManager类就可以访问应用程序的资源了。

        从前面Android应用程序启动过程源代码分析一文可以知道，每一个Activity组件在进程的加载过程中，都会创建一个对应的ContextImpl，并且调用这个ContextImpl对象的成员函数init来执行初始化Activity组件运行上下文环境的工作，其中就包括创建用来访问应用程序资源的Resources对象和AssetManager对象的工作，接下来，我们就从ContextImpl类的成员函数init开始分析Resources对象和AssetManager对象的创建以及初始化过程，如图2所示：

图2 应用程序资源管理器的创建和初始化过程

        这个过程可以分为14个步骤，接下来我们就详细分析每一个步骤。

        Step 1. ContextImpl.init

 class ContextImpl extends Context {
     ......

     /*package*/ LoadedApk mPackageInfo;
     private Resources mResources;
     ......

     final void init(LoadedApk packageInfo,
             IBinder activityToken, ActivityThread mainThread) {
         init(packageInfo, activityToken, mainThread, null);
     }

     final void init(LoadedApk packageInfo,
                 IBinder activityToken, ActivityThread mainThread,
                 Resources container) {
         mPackageInfo = packageInfo;
         mResources = mPackageInfo.getResources(mainThread);

         ......
     }

     ......
 }

        这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java中。

        参数packageInfo指向的是一个LoadedApk对象，这个LoadedApk对象描述的是当前正在启动的Activity组所属的Apk。三个参数版本的成员函数init调用了四个参数版本的成员函数init来初始化当前正在启动的Activity组件的运行上下文环境。其中，用来访问应用程序资源的Resources对象是通过调用参数packageInfo所指向的是一个LoadedApk对象的成员函数getResources来创建的。这个Resources对象创建完成之后，就会保存在ContextImpl类的成员变量mResources中。

        接下来，我们就继续分析LoadedApk类的成员函数getResources的实现。

        Step 2. LoadedApk.getResources

 final class LoadedApk {
     ......

     private final String mResDir;
     ......

     Resources mResources;
     ......

     public Resources getResources(ActivityThread mainThread) {
         if (mResources == null) {
             mResources = mainThread.getTopLevelResources(mResDir, this);
         }
         return mResources;
     }

     ......
 }

        这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java中。

        参数mainThread指向了一个ActivityThread对象，这个ActivityThread对象描述的是当前正在运行的应用程序进程。

        LoadedApk类的成员函数getResources首先检查其成员变量mResources的值是否等于null。如果不等于的话，那么就会将它所指向的是一个Resources对象返回给调用者，否则的话，就会调用参数mainThread所指向的一个ActivityThread对象的成员函数getTopLevelResources来获得这个Resources对象，然后再返回给调用者。

        在调用ActivityThread类的成员函数getTopLevelResources来获得一个Resources对象的时候，需要指定要获取的Resources对象所对应的Apk文件路径，这个Apk文件路径就保存在LoadedApk类的成员变量mResDir中。例如，假设我们要获取的Resources对象是用来访问系统自带的音乐播放器的资源的，那么对应的Apk文件路径就为/system/app/Music.apk。

        接下来，我们就继续分析ActivityThread类的成员函数getTopLevelResources的实现。

        Step 3. ActivityThread.getTopLevelResources

 public final class ActivityThread {
     ......

     final HashMap<ResourcesKey, WeakReference<Resources> > mActiveResources
             = new HashMap<ResourcesKey, WeakReference<Resources> >();
     ......

     Resources getTopLevelResources(String resDir, CompatibilityInfo compInfo) {
         ResourcesKey key = new ResourcesKey(resDir, compInfo.applicationScale);
         Resources r;
         synchronized (mPackages) {
             ......

             WeakReference<Resources> wr = mActiveResources.get(key);
             r = wr != null ? wr.get() : null;
             ......

             if (r != null && r.getAssets().isUpToDate()) {
                 ......
                 return r;
             }
         }

         ......

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

         r = new Resources(assets, metrics, getConfiguration(), compInfo);
         ......

         synchronized (mPackages) {
             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;
         }
     }

     ......
 }

        这个函数定义在文件frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java中。

        ActivityThread类的成员变量mActiveResources指向的是一个HashMap。这个HashMap用来维护在当前应用程序进程中加载的每一个Apk文件及其对应的Resources对象的对应关系。也就是说，给定一个Apk文件路径，ActivityThread类的成员函数getTopLevelResources可以在成员变量mActiveResources中检查是否存在一个对应的Resources对象。如果不存在，那么就会新建一个，并且保存在ActivityThread类的成员变量mActiveResources中。

        参数resDir即为要获取其对应的Resources对象的Apk文件路径，ActivityThread类的成员函数getTopLevelResources首先根据它来创建一个ResourcesKey对象，然后再以这个ResourcesKey对象在ActivityThread类的成员变量mActiveResources中检查是否存在一个Resources对象。如果存在，并且这个Resources对象里面包含的资源文件没有过时，即调用这个Resources对象的成员函数getAssets所获得一个AssetManager对象的成员函数isUpToDate的返回值等于true，那么ActivityThread类的成员函数getTopLevelResources就可以将该Resources对象返回给调用者了。

        如果不存在与参数resDir对应的Resources对象，或者存在这个Resources对象，但是存在的这个Resources对象是过时的，那么ActivityThread类的成员函数getTopLevelResources就会新创建一个AssetManager对象，并且调用这个新创建的AssetManager对象的成员函数addAssetPath来将参数resDir所描述的Apk文件路径作为它的资源目录。

        创建了一个新的AssetManager对象，ActivityThread类的成员函数getTopLevelResources还需要这个AssetManager对象来创建一个新的Resources对象。这个新创建的Resources对象需要以前面所创建的ResourcesKey对象为键值缓存在ActivityThread类的成员变量mActiveResources所描述的一个HashMap中，以便以后可以获取回来使用。不过，这个新创建的Resources对象在缓存到ActivityThread类的成员变量mActiveResources所描述的一个HashMap去之前，需要再次检查该HashMap是否已经存在一个对应的Resources对象了，这是因为当前线程在创建新的AssetManager对象和Resources对象的过程中，可能有其它线程抢先一步创建了与参数resDir对应的Resources对象，并且将该Resources对象保存到该HashMap中去了。

        如果没有其它线程抢先创建一个与参数resDir对应的Resources对象，或者其它线程抢先创建出来的Resources对象是过时的，那么ActivityThread类的成员函数getTopLevelResources就会将前面创建的Resources对象缓存到成员变量mActiveResources所描述的一个HashMap中去，并且将前面创建的Resources对象返回给调用者，否则扩知，就会将其它线程抢先创建的Resources对象返回给调用者。

后面的部分我就不摘了，对那部分的代码不是太熟悉，所以暂时没看懂也不需要理解。