android Application Component研究之Activity(二)

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上篇文章分析完了task的创建或者复用，接下来接着分析activity在启动过程中还有哪些工作需要去完成？首先给出整个activity的过程图。

1. Starting Window

当该activity运行在新的task中或者进程中时，需要在activity显示之前显示一个Starting Window。如上图所示的setAppStartingWindow()方法，这个Starting Window上并没有绘制任何的view，它就是一个空白的Window，但是WMS赋予了它一个animation。这个Starting Window的处理过程需要注意几点：

·1. 在AMS请求WMS启动Starting Window时，这个过程是被置在WMS的消息队列中，也就是说这个过程是一个异步的过程，并且需要将其置在WMS消息队列的队首。

一般情况下，Starting Window是在activity Window之前显示的，但是由于是异步过程，因此从理论上来说activity Window较早显示是有可能的，如果这样的话，Starting Window将会被清除而不再显示。例如在addStartingWindow()@PhoneWindowManager.java方法调用addView之前做一个sleep操作，结果就可能不显示Starting Window。

setAppStartingWindow()@WindowManagerService.java

1. // The previous app was getting ready to show a
2. // starting window, but hasn't yet done so.  Steal it!
3. if (DEBUG_STARTING_WINDOW) Slog.v(TAG,
4. "Moving pending starting from " + ttoken
5. + " to " + wtoken);
6. wtoken.startingData = ttoken.startingData;
7. ttoken.startingData = null;
8. ttoken.startingMoved = true;
9. Message m = mH.obtainMessage(H.ADD_STARTING, wtoken);
10. // Note: we really want to do sendMessageAtFrontOfQueue() because we
11. // want to process the message ASAP, before any other queued
12. // messages.
13. mH.sendMessageAtFrontOfQueue(m);
14. return;

2. Starting Window是设置了Animation的

addStartingWindow()@PhoneWindowManager.java

1. final WindowManager.LayoutParams params = win.getAttributes();
2. params.token = appToken;
3. params.packageName = packageName;
4. params.windowAnimations = win.getWindowStyle().getResourceId(
5. com.android.internal.R.styleable.Window_windowAnimationStyle, 0);
6. params.setTitle("Starting " + packageName);

3. Starting Window同普通的activity Window一样，均为一个PhoneWindow，其中包看着DecorView和ViewRoot。

addStartingWindow()@PhoneWindowManager.java

1. try {
2. Context context = mContext;
3. boolean setTheme = false;
4. //Log.i(TAG, "addStartingWindow " + packageName + ": nonLocalizedLabel="
5. //        + nonLocalizedLabel + " theme=" + Integer.toHexString(theme));
6. if (theme != 0 || labelRes != 0) {
7. try {
8. context = context.createPackageContext(packageName, 0);
9. if (theme != 0) {
10. context.setTheme(theme);
11. setTheme = true;
12. }
13. } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
14. // Ignore
15. }
16. }
17. if (!setTheme) {
18. context.setTheme(com.android.internal.R.style.Theme);
19. }
20. //创建PhoneWindow
21. Window win = PolicyManager.makeNewWindow(context);
22. if (win.getWindowStyle().getBoolean(
23. com.android.internal.R.styleable.Window_windowDisablePreview, false)) {
24. return null;
25. }
26. Resources r = context.getResources();
27. win.setTitle(r.getText(labelRes, nonLocalizedLabel));
28. win.setType(
29. WindowManager.LayoutParams.TYPE_APPLICATION_STARTING);
30. // Force the window flags: this is a fake window, so it is not really
31. // touchable or focusable by the user.  We also add in the ALT_FOCUSABLE_IM
32. // flag because we do know that the next window will take input
33. // focus, so we want to get the IME window up on top of us right away.
34. win.setFlags(
35. WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCHABLE|
36. WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE|
37. WindowManager.LayoutParams.FLAG_ALT_FOCUSABLE_IM,
38. WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_TOUCHABLE|
39. WindowManager.LayoutParams.FLAG_NOT_FOCUSABLE|
40. WindowManager.LayoutParams.FLAG_ALT_FOCUSABLE_IM);
41. win.setLayout(WindowManager.LayoutParams.MATCH_PARENT,
42. WindowManager.LayoutParams.MATCH_PARENT);
43. final WindowManager.LayoutParams params = win.getAttributes();
44. params.token = appToken;
45. params.packageName = packageName;
46. params.windowAnimations = win.getWindowStyle().getResourceId(
47. com.android.internal.R.styleable.Window_windowAnimationStyle, 0);
48. params.setTitle("Starting " + packageName);
49. WindowManagerImpl wm = (WindowManagerImpl)
50. context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);
51. View view = win.getDecorView();
52. if (win.isFloating()) {
53. // Whoops, there is no way to display an animation/preview
54. // of such a thing!  After all that work...  let's skip it.
55. // (Note that we must do this here because it is in
56. // getDecorView() where the theme is evaluated...  maybe
57. // we should peek the floating attribute from the theme
58. // earlier.)
59. return null;
60. }
61. if (localLOGV) Log.v(
62. TAG, "Adding starting window for " + packageName
63. + " / " + appToken + ": "
64. + (view.getParent() != null ? view : null));
65. <span style="white-space: pre;">  </span>    //向WindowManager addView
66. wm.addView(view, params);
67. // Only return the view if it was successfully added to the
68. // window manager... which we can tell by it having a parent.
69. return view.getParent() != null ? view : null;
70. }

2. 启动新进程

如果新启动的activity需要运行在新的进程中，那么这个流程就涉及到了一个新进程的启动，由于画图的局限性，这个过程在上图中没有体现出来。

所有的ProcessRecord被存储在mProcessNames变量中,以当前的进程的名字为索引。

@ActivityManagerService.java

1. final ProcessMap<ProcessRecord> mProcessNames
2. = new ProcessMap<ProcessRecord>();

进程名字的确定有如下规则：

①如果Activity设置了Android:process属性，则processName为属性设置的值；

@ComponentInfo.java

1. public String processName;

②如果Activity没有设置android:process属性，那么Activity的processName为Application的processName。如果Application设置了process属性，那么processName为该值；如果没有设置，processName为Package的名字，即

@PackageItemInfo.java

1. public String packageName;

整个进程启动的过程前面有一篇文章介绍过，就不在介绍。

3. Application Transition

Application Transition是android在实现窗口切换过程中，为了提供更好的用户体验和特定的指示，来呈现出的过渡效果。一般情况下，Application Transition是一个动画效果。

Application Transition有两种，一种是启动activity时的Transition动画，一种是启动一些widget时的Transition动画。

Transition类型的设置通过函数prepareAppTransition()@WindowManagerService.java来进行.

设置完Transition类型之后,通过executeAppTransition()@WindowManagerService.java函数来执行这个Transition。

prepareAppTransition()-->executeAppTransition()-->performLayoutAndPlaceSurfacesLocked();

具体的Transition的animation绘制过程在分析WMS再做分析。

3.1 activity Transition

当启动一个activity时，系统会给它的window呈现提供一个animation，这个animation可以在frameworks/base/core/res/res/values/styles.xml中进行设置

1. <!-- Standard animations for a full-screen window or activity. -->
2. <style name="Animation.Activity">
3. <item name="activityOpenEnterAnimation">@anim/activity_open_enter</item>
4. <item name="activityOpenExitAnimation">@anim/activity_open_exit</item>
5. <item name="activityCloseEnterAnimation">@anim/activity_close_enter</item>
6. <item name="activityCloseExitAnimation">@anim/activity_close_exit</item>
7. <item name="taskOpenEnterAnimation">@anim/task_open_enter</item>
8. <item name="taskOpenExitAnimation">@anim/task_open_exit</item>
9. <item name="taskCloseEnterAnimation">@anim/task_close_enter</item>
10. <item name="taskCloseExitAnimation">@anim/task_close_exit</item>
11. <item name="taskToFrontEnterAnimation">@anim/task_open_enter</item>
12. <item name="taskToFrontExitAnimation">@anim/task_open_exit</item>
13. <item name="taskToBackEnterAnimation">@anim/task_close_enter</item>
14. <item name="taskToBackExitAnimation">@anim/task_close_exit</item>
15. <item name="wallpaperOpenEnterAnimation">@anim/wallpaper_open_enter</item>
16. <item name="wallpaperOpenExitAnimation">@anim/wallpaper_open_exit</item>
17. <item name="wallpaperCloseEnterAnimation">@anim/wallpaper_close_enter</item>
18. <item name="wallpaperCloseExitAnimation">@anim/wallpaper_close_exit</item>
19. <item name="wallpaperIntraOpenEnterAnimation">@anim/wallpaper_intra_open_enter</item>
20. <item name="wallpaperIntraOpenExitAnimation">@anim/wallpaper_intra_open_exit</item>
21. <item name="wallpaperIntraCloseEnterAnimation">@anim/wallpaper_intra_close_enter</item>
22. <item name="wallpaperIntraCloseExitAnimation">@anim/wallpaper_intra_close_exit</item>
23. </style>

activity启动的animation根据当前的activity所在的task状态有所不同，从上面的xml中的animation定义中就可以看出，它的分类：

★ 如果启动的activity运行在原来的task中，那么使用animation activityOpenEnterAnimation/activityOpenExitAnimation;

★ 如果启动的activity运行在新的task中，那么使用animation taskOpenEnterAnimation/taskOpenExitAnimation;

★ 如果结束的activity结束之后原来的task还存在，那么使用activityCloseEnterAnimation/activityCloseExitAnimation;

★ 如果结束的activity结束之后原来的task将不存在，也即次activity为task最后的activity，那么使用taskCloseEnterAnimation/taskCloseExitAnimation;

★ 一些特定的情况下，AMS需要将某个task move到最前面，例如上一篇文章中的task reparenting过程，此时使用taskToFrontEnterAnimation/taskToFrontExitAnimation;

★ 一些特定的情况下，AMS需要将某个task move到最底端，此时使用taskToBackEnterAnimation/taskToBackExitAnimation;

★ 如果当前的activity使用的theme中的参数android:windowShowWallpaper为true，此时的activity应该以当前的壁纸为背景，并且前一个显示的activity的背景不是当前的壁纸，此时使用wallpaperOpenEnterAnimation/wallpaperOpenExitAnimation/wallpaperCloseEnterAnimation/wallpaperCloseExitAnimation,

如下面activity所示：

★ 如果当前的activity使用的theme中的参数android:windowShowWallpaper为true，此时的activity应该以当前的壁纸为背景，并且前一个显示的activity的背景是当前的壁纸，此时使用wallpaperIntraOpenEnterAnimation/wallpaperIntraOpenExitAnimation/wallpaperIntraCloseEnterAnimation/wallpaperIntraCloseExitAnimation.

下面代码即是判断当前应该选择那些带有wallpaper的Transition类型。

performLayoutAndPlaceSurfacesLockedInner()@WindowManagerService.java

1. final int NC = mClosingApps.size();
2. NN = NC + mOpeningApps.size();
3. for (i=0; i<NN; i++) {
4. AppWindowToken wtoken;
5. int mode;
6. if (i < NC) {
7. wtoken = mClosingApps.get(i);
8. mode = 1;
9. } else {
10. wtoken = mOpeningApps.get(i-NC);
11. mode = 2;
12. }
13. if (mLowerWallpaperTarget != null) {
14. if (mLowerWallpaperTarget.mAppToken == wtoken
15. || mUpperWallpaperTarget.mAppToken == wtoken) {
16. foundWallpapers |= mode;
17. }
18. }
19. if (wtoken.appFullscreen) {
20. WindowState ws = wtoken.findMainWindow();
21. if (ws != null) {
22. // If this is a compatibility mode
23. // window, we will always use its anim.
24. if ((ws.mAttrs.flags&FLAG_COMPATIBLE_WINDOW) != 0) {
25. animLp = ws.mAttrs;
26. animToken = ws.mAppToken;
27. bestAnimLayer = Integer.MAX_VALUE;
28. } else if (ws.mLayer > bestAnimLayer) {
29. animLp = ws.mAttrs;
30. animToken = ws.mAppToken;
31. bestAnimLayer = ws.mLayer;
32. }
33. }
34. }
35. }
36. if (foundWallpapers == 3) {
37. if (DEBUG_APP_TRANSITIONS) Slog.v(TAG,
38. "Wallpaper animation!");
39. switch (transit) {
40. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_ACTIVITY_OPEN:
41. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_OPEN:
42. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_TO_FRONT:
43. transit = WindowManagerPolicy.TRANSIT_WALLPAPER_INTRA_OPEN;
44. break;
45. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_ACTIVITY_CLOSE:
46. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_CLOSE:
47. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_TASK_TO_BACK:
48. transit = WindowManagerPolicy.TRANSIT_WALLPAPER_INTRA_CLOSE;
49. break;
50. }
51. if (DEBUG_APP_TRANSITIONS) Slog.v(TAG,
52. "New transit: " + transit);
53. } else if (oldWallpaper != null) {
54. // We are transitioning from an activity with
55. // a wallpaper to one without.
56. transit = WindowManagerPolicy.TRANSIT_WALLPAPER_CLOSE;
57. if (DEBUG_APP_TRANSITIONS) Slog.v(TAG,
58. "New transit away from wallpaper: " + transit);
59. } else if (mWallpaperTarget != null) {
60. // We are transitioning from an activity without
61. // a wallpaper to now showing the wallpaper
62. transit = WindowManagerPolicy.TRANSIT_WALLPAPER_OPEN;
63. if (DEBUG_APP_TRANSITIONS) Slog.v(TAG,
64. "New transit into wallpaper: " + transit);
65. }

3.2 widget  Transition

每个widget在启动时的animation和activity不一样,并且在frameworks/base/core/res/res/values/styles.xml中可以设置不同widget。

1. private boolean applyAnimationLocked(WindowState win,
2. int transit, boolean isEntrance) {
3. if (win.mLocalAnimating && win.mAnimationIsEntrance == isEntrance) {
4. // If we are trying to apply an animation, but already running
5. // an animation of the same type, then just leave that one alone.
6. return true;
7. }
8. // Only apply an animation if the display isn't frozen.  If it is
9. // frozen, there is no reason to animate and it can cause strange
10. // artifacts when we unfreeze the display if some different animation
11. // is running.
12. if (!mDisplayFrozen && mPolicy.isScreenOn()) {
13. int anim = mPolicy.selectAnimationLw(win, transit);
14. int attr = -1;
15. Animation a = null;
16. if (anim != 0) {
17. a = AnimationUtils.loadAnimation(mContext, anim);
18. } else {
19. switch (transit) {
20. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_ENTER:
21. attr = com.android.internal.R.styleable.WindowAnimation_windowEnterAnimation;
22. break;
23. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_EXIT:
24. attr = com.android.internal.R.styleable.WindowAnimation_windowExitAnimation;
25. break;
26. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_SHOW:
27. attr = com.android.internal.R.styleable.WindowAnimation_windowShowAnimation;
28. break;
29. case WindowManagerPolicy.TRANSIT_HIDE:
30. attr = com.android.internal.R.styleable.WindowAnimation_windowHideAnimation;
31. break;
32. }
33. if (attr >= 0) {
34. a = loadAnimation(win.mAttrs, attr);
35. }
36. }
37. if (DEBUG_ANIM) Slog.v(TAG, "applyAnimation: win=" + win
38. + " anim=" + anim + " attr=0x" + Integer.toHexString(attr)
39. + " mAnimation=" + win.mAnimation
40. + " isEntrance=" + isEntrance);
41. if (a != null) {
42. if (DEBUG_ANIM) {
43. RuntimeException e = null;
44. if (!HIDE_STACK_CRAWLS) {
45. e = new RuntimeException();
46. e.fillInStackTrace();
47. }
48. Slog.v(TAG, "Loaded animation " + a + " for " + win, e);
49. }
50. win.setAnimation(a);
51. win.mAnimationIsEntrance = isEntrance;
52. }
53. } else {
54. win.clearAnimation();
55. }
56. return win.mAnimation != null;
57. }

4. Activity启动

    文章的前面的内容中分析的一直是AMS对一个新启动的activity的管理，activity在AMS中的形态是以ActivityRecord的形式来管理的，下面的时序图中则是描绘了应用中一个activity的创建并启动的过程。

5. Activity pausing过程

Activity pausing过程有3种情况：

1. 第一种情况是从一个activity启动另一个activity的同时，也伴随着前一个activity的pause过程。

resumeTopActivityLocked()@ActivityStack.java

1. // We need to start pausing the current activity so the top one
2. // can be resumed...
3. if (mResumedActivity != null) {
4. if (DEBUG_SWITCH) Slog.v(TAG, "Skip resume: need to start pausing");
5. startPausingLocked(userLeaving, false);
6. return true;
7. }

2. 第二种情况是当PowerManagerService要求AMS休眠或者设备shutDown时；

@ActivityStack.java

1. void pauseIfSleepingLocked() {
2. if (mService.mSleeping || mService.mShuttingDown) {
3. if (!mGoingToSleep.isHeld()) {
4. mGoingToSleep.acquire();
5. if (mLaunchingActivity.isHeld()) {
6. mLaunchingActivity.release();
7. mService.mHandler.removeMessages(LAUNCH_TIMEOUT_MSG);
8. }
9. }
10. // If we are not currently pausing an activity, get the current
11. // one to pause.  If we are pausing one, we will just let that stuff
12. // run and release the wake lock when all done.
13. if (mPausingActivity == null) {
14. if (DEBUG_PAUSE) Slog.v(TAG, "Sleep needs to pause...");
15. if (DEBUG_USER_LEAVING) Slog.v(TAG, "Sleep => pause with userLeaving=false");
16. startPausingLocked(false, true);
17. }
18. }
19. }

3.第三种情况是一个activity finish过程中。这个下面再介绍。

下图为第一种情况的时序图，整个pausing过程的是相同的，因此以一种情况的时序图来体现activity的pausing过程。

6. Activity Stoping 过程

我们知道，当Activity不可见时会执行stoping的过程，下面我们就来分析以下一个activity是怎么来进行stop的。下面给出整个stop过程的时序图：

在stop中有一个很重要的概念就是activity idle状态，不论是activity被新启动的activity完全覆盖，还是activity被finish，也就是activity的stop过程以及finsh过程，均是在最新被resume的activity已经resume完成之后才去处理。

我们可以想象一下，每个应用程序的主线程ActivityThread中，当没有任何的消息待处理时，此时我们可以认为此时的已被resumed的activity状态时空闲的，没有任何的人机交互。因此android设计者将前一个被完全覆盖不可见的或者finish的activity的stop或finish操作放在此时来处理。这样做是合情合理，毕竟stop或者finish一个activity以及显示新的activity之间的关系是同步，是必须有先后顺序的，为了达到更好的用户体验，理所当然应该是先显示新的activity，然后采取stop或者finish旧的activity。为了实现这个目的，android设计者使用了MessageQueue的这个IdleHandler机制。

首先，我们看一下MessageQueue的IdleHandler机制。

next ()@MessageQueue.java

1. // Run the idle handlers.
2. // We only ever reach this code block during the first iteration.
3. for (int i = 0; i < pendingIdleHandlerCount; i++) {
4. final IdleHandler idler = mPendingIdleHandlers[i];
5. mPendingIdleHandlers[i] = null; // release the reference to the handler
6. boolean keep = false;
7. try {
8. keep = idler.queueIdle();
9. } catch (Throwable t) {
10. Log.wtf("MessageQueue", "IdleHandler threw exception", t);
11. }
12. if (!keep) {
13. synchronized (this) {
14. mIdleHandlers.remove(idler);
15. }
16. }
17. }

在ActivityThread线程的Looper中，Looper会不停的去查找消息队列中是否有消息需要处理，如果没有任何的消息待处理，那么将查看当前的消息队列是否有IdleHandler注册，如果有逐个执行这些IdleHandler。
    明白了IdleHandler的机制，回过头来了看ActivityThread的IdleHandler的注册过程，代码如下。

handleResumeActivity()@ActivityThread.java

1. r.nextIdle = mNewActivities;
2. mNewActivities = r;
3. if (localLOGV) Slog.v(
4. TAG, "Scheduling idle handler for " + r);
5. Looper.myQueue().addIdleHandler(new Idler());

7. Activity finishing过程

    用户从application结束当前的activity，如按back键；

如同activity不可见时的处理一样，activity的finishing过程同样是在新的activity被resume之后才去执行，但是存在一种情况，当mHistory栈中存在多个(多于4个)activity时，假如此时user以很快的速度去按back键，并且在第一个需resume的activity尚未被resume完成时，已经被user触发了多次back键，此时应该怎么处理finish过程呢？

按照上面的逻辑来看，user不停的以很快的速度去触发back键，直到回到home activity，这种情况下ActivityThread的Looper一直会有消息需要处理，根本不可能去处理它的IdleHandler，也就不可能去处理各个activity的finish过程，直到回到home activity之后才能有空闲去处理。我们可以想象一下如果按照这个逻辑去操作的话，会有什么问题？

设想一下，我们累计了多个activity在ActivityThread的Looper在idle状态下处理，那么这个过程将是比较长的，假如此时又有user触发了启动actibity的操作，那么ActivityThread将会同时处理累计的activity的finish过程，同时又需要处理activity的启动过程，那么这么做的结果只能是给用户带来系统很慢的用户体验。因此上面的finish逻辑需要进行一定的矫正与修改。

AMS在累计的activity超过3个时，就会强制调用Idle处理操作。这么做就有效的消耗了累计的activity的finish过程，就很大程度上减轻了上述所说的问题。

finishCurrentActivityLocked()@ActivityStack.java

1. // First things first: if this activity is currently visible,
2. // and the resumed activity is not yet visible, then hold off on
3. // finishing until the resumed one becomes visible.
4. if (mode == FINISH_AFTER_VISIBLE && r.nowVisible) {
5. if (!mStoppingActivities.contains(r)) {
6. mStoppingActivities.add(r);
7. Slog.d(TAG, "finishCurrentActivityLocked mStoppingActivities size:" + mStoppingActivities.size());
8. if (mStoppingActivities.size() > 3) {
9. // If we already have a few activities waiting to stop,
10. // then give up on things going idle and start clearing
11. // them out.
12. Message msg = Message.obtain();
13. msg.what = IDLE_NOW_MSG;
14. mHandler.sendMessage(msg);
15. }
16. }
17. r.state = ActivityState.STOPPING;
18. mService.updateOomAdjLocked();
19. return r;
20. }

同样的问题也存在与activity启动过程中，假如user以很快的速度去不停的启动activity，那么被覆盖的activity的stop过程很上述的finish过程一样，也会不停的累计，出现相同的问题。解决的思路也是一致的。
completePauseLocked()@ActivityStack.java

1. mStoppingActivities.add(prev);
2. if (mStoppingActivities.size() > 3) {
3. // If we already have a few activities waiting to stop,
4. // then give up on things going idle and start clearing
5. // them out.
6. if (DEBUG_PAUSE) Slog.v(TAG, "To many pending stops, forcing idle");
7. Message msg = Message.obtain();
8. msg.what = IDLE_NOW_MSG;
9. mHandler.sendMessage(msg);
10. }