Android控件系統（二）——Framework概述

Framework框架

  Framework定義了客戶端組件和服務器端組件功能及接口，包含3個部分：服務端、客戶端和linux驅動，以下圖所示：

  Framework中所包含的服務是很是多的，爲了清晰的描述服務端、客戶端和linux驅動三者的關係，咱們只是描述了它們其中的一小部分，這一小部分也是爲後續講解窗口的建立、Activity啓動、繪製、事件分發服務的。

服務端

  服務端主要包含兩個重要類，分別是WindowManagerService(WMS)和ActivityManagerService(AMS)：

• WMS：做用是爲全部的應用程序分配窗口，並管理這些窗口。包括分配窗口的大小、疊放個窗口的疊放次序、隱藏或顯示窗口；
• AMS：做用是管理全部應用程序中的Activity；

  除此以外，在服務端還包括2個信息處理類：

• KeyQ：該類爲wms的內部類，繼承於keyinputQueue類，keyQ對象一旦建立，就當即啓動一個線程，該線程會不斷地讀取用戶的ui操做消息，好比按鍵、觸摸屏、trackball、鼠標等。並把這些消息放到一個消息隊列QueueEvent類中；
• InputDispatcherThread：該類的對象一旦建立，也就當即啓動一個線程，該線程會不斷地從QueueEvent中取出用戶消息，並進行必定的過濾，用wms中的相應函數來作過濾處理，過濾後，再將這些消息發給當前活動的客戶端程序中。

客戶端

客戶端主要包括如下重要類：

• ActivityThread類
  該類爲應用程序的主線程類，全部的APK程序有且只有一個ActivityThread類，程序的入口爲該類中的static main()函數，ActivityThread所在的線程即爲ui線程或主線程。

• Activity類
  該類爲APK程序的一個最小運行單位，一個apk程序中能夠包含多個activity對象，activityThread主類會根據用戶操做選擇運行哪一個activity對象。

• PhoneWindow類
  該類繼承與Window類，同時phonewindow類內部包含了一個decorView對象，簡而言之，PhoneWindow是把一個FrameLayout進行了必定的包裝，並提供了一組通用的窗口操做接口。

• Window類
  該類是一組通用的窗口window操做api，這裏的窗口僅僅是程序層面上的，wms所管理的窗口並非window類，而是一個view或者viewgroup類，通常就是指DecorView類，即一個D而從容View就是wms全部管理的一個窗口，window是一個abstact類型。

• DecorView類
  該類是一個FrameLayout的子類，而且是PhoneWindow的一個內部類，DecorView就是對普通的FrameLayout進行了必定的修飾，好比添加一個通用的TitleBar，並響應特定的按鈕消息等。

• ViewRoot類
  Wms管理客戶端窗口時，須要通知客戶端進行某種操做，這些都是經過IPC調用完成的，而在客戶端窗口收到IPC調用後，都會把該調用轉換爲本地的一個異步調用，實現方式就是使用handler，ViewRoot就是繼承與handler，其主要做用就是就接手wms的IPC調用轉換爲本地的一個異步調用。

• w類
  該類繼承於Binder，而且是一個viewRoot的一個內部類。WMS通知客戶端窗口時，是經過IPC調用，也就是調用該Binder類，而後該Binder內部的處理函數通常會給該類所在的ViewRoot類發送一個Handler消息，以便進行異常處理。

• windowManager類
  客戶端要申請建立一個窗口，而具體建立窗口的任務是有wms完成的，windowManager類就像是一個部門經理，誰有什麼需求就告訴他，由它和wms進行交互，客戶端不能直接和wms進行交互。

Linux驅動

  Linux驅動和Framework相關的主要包含兩個部分，分別是surfaceFlingger和Binder，每個窗口都對應一個Surface，sf驅動的做用就是把各個surface顯示在同一個屏幕上。
  Binder驅動的做用是提供框進程 ipc 的消息傳遞機制。

APK程序的運行過程

下圖是一個更加完成的APK程序工做的流圖：

  首先，ActivityThread從main()函數中開始執行，調用prepareMainLooper()爲UI線程建立一個消息隊列(MessageQueue)。

  而後建立一個ActivityThread對象，在ActivityThread的初始化代碼中會建立一個H（Handler）對象和一個ApplicationThread（Binder）對象。其中Binder負責接收遠程AmS的IPC調用，接收到調用後，則經過Handler把消息發送到消息隊列，UI主線程會異步地從消息隊列中取出消息並執行相應操做，好比start、stop、pause等。

  接着UI主線程調用Looper.loop()方法進入消息循環體，進入後就會不斷地從消息隊列中讀取並處理消息。

  當ActivityThread接收到AmS發送start某個Activity後，就會建立指定的Activity對象。Activity又會建立PhoneWindow類→DecorView類→建立相應的View或者ViewGroup。建立完成後，Activity須要把建立好的界面顯示到屏幕上，因而調用WindowManager類，後者因而建立一個ViewRoot對象，該對象實際上建立了ViewRoot類和W類，建立ViewRoot對象後，WindowManager再調用WmS提供的遠程接口完成添加一個窗口並顯示到屏幕上。

  接下來，用戶開始在程序界面上操做。KeyQ線程不斷把用戶消息存儲到QueueEvent隊列中，InputDispatcherThread線程逐個取出消息，而後調用WmS中的相應函數處理該消息。當WmS發現該消息屬於客戶端某個窗口時，就會調用相應窗口的W接口。

  W類是一個Binder，負責接收Wms的IPC調用，並把調用消息傳遞給ViewRoot，ViewRoot再把消息傳遞給UI線程ActivityThread，ActivityThread解析該消息並作相應的處理。在客戶端程序中，首先處理消息的是DecorView，若是DecorView不想處理某個消息，則能夠將該消息傳遞給其內部包含的子View或ViewGroup，若是尚未處理，則傳遞給PhoneWindow，最後再傳遞給Activity。

客戶端中的線程

在多任務操做系統中，任何程序都運行在線程之中。系統首先會爲客戶端程序分配一個線程，而後該線程從程序的入口處開始執行。那麼，請思考如下問題。

• Android APK程序中都有哪些線程？
• 什麼是UI線程？
• 程序中自定義Thread和UI線程的區別是什麼？

  首先，很明確地講，包含有Activity的客戶端程序至少包含三個線程，如圖6-1所示。每一個Binder對象都對應一個線程，Activity啓動後會建立一個ViewRoot.W對象，同時ActivityThread會建立一個ApplicationThread對象，這兩個對象都繼承於Binder，所以會啓動兩個線程，負責接收Linux Binder驅動發送IPC調用。最後一個主要線程也就是程序自己所在的線程，也叫作用戶交互（UI）線程，由於全部的處理用戶消息，以及繪製界面的工做都在該線程中完成。

  自定義Thread和UI線程的區別在於，UI線程是從ActivityThread運行的，在該類中的main()方法中，已經使用Looper.prepareMainLooper()爲該線程添加了Looper對象，即已經爲該線程建立了消息隊列（MessageQueue），所以，程序員才能夠在Activity中定義Handler對象（由於聲明Handler對象時，所在的線程必須已經建立了MessageQueue）。而普通的自定義Thread是一個裸線程，所以，不能直接在Thread中定義Handler對象，從使用場景的角度講，即不能直接給Thread對象發消息，可是卻能夠給UI線程發消息。