深刻理解 Android 中的各類 Context

時間  2019-11-08
標籤 深刻 理解 android 各類 context 欄目 Android 简体版
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前言

網上關於 Context 的文章也已經有很多了，好比值得參考的有：
Android Context徹底解析，你所不知道的Context的各類細節
Android Context 究竟是什麼？android

但看了一下，發現還有值得討論的地方，好比這個等式：數據庫

Context個數 = Service 個數 + Activity 個數 + 1緩存

老實說，我不明白這個等式有什麼意義，並且仍是錯的。首先多進程狀況下，Application 對象就不止一個；其次，Activity、Service、Application 繼承自 ContextWrapper，它們本身就是一個 Context，裏面又有一個 Base Context；最後，還有各類 outer context、display context 什麼的，這部分沒深刻研究過，但 Context 的數量絕對大於上述等式的兩倍了。bash

上面這部分算一個討論，下面正式進入正題，本文目錄爲：app

  • Context 家族
  • Context 有什麼用？
  • ContextImpl 、ContextWrapper、ContextThemeWrapper 有什麼區別？
  • Activity Context、Service Context、Application Context、Base Context 有什麼區別？
  • 爲何不推薦使用 Base Context？
  • 總結

Context 家族

Context 自己是一個抽象類，主要實現類爲 ContextImpl，另外有子類 ContextWrapper 和 ContextThemeWrapper，這兩個子類都是 Context 的代理類，主要區別是 ContextThemeWrapper 有本身的主題資源。它們繼承關係以下：ide

Context 家族

Context 有什麼用？

若是要弄清楚 「某個類有什麼用」 這樣的問題，其實很簡單，看一下它提供了什麼接口就知道了，下面列舉一些主要的：oop

/**
* Interface to global information about an application environment.  This is
* an abstract class whose implementation is provided by
* the Android system.  It
* allows access to application-specific resources and classes, as well as
* up-calls for application-level operations such as launching activities,
* broadcasting and receiving intents, etc.
*/
public abstract class Context {
    
    // 四大組件相關
    public abstract void startActivity(@RequiresPermission Intent intent);
    public abstract void sendBroadcast(@RequiresPermission Intent intent);
    public abstract Intent registerReceiver(@Nullable BroadcastReceiver receiver,
                                            IntentFilter filter);
    public abstract void unregisterReceiver(BroadcastReceiver receiver);
    public abstract ComponentName startService(Intent service);
    public abstract boolean stopService(Intent service);
    public abstract boolean bindService(@RequiresPermission Intent service,
            @NonNull ServiceConnection conn, @BindServiceFlags int flags);
    public abstract void unbindService(@NonNull ServiceConnection conn);
    public abstract ContentResolver getContentResolver();
    
    // 獲取系統/應用資源
    public abstract AssetManager getAssets();
    public abstract Resources getResources();
    public abstract PackageManager getPackageManager();
    public abstract Context getApplicationContext();
    public abstract ClassLoader getClassLoader();
    public final @Nullable <T> T getSystemService(@NonNull Class<T> serviceClass) { ... }
    
    public final String getString(@StringRes int resId) { ... }
    public final int getColor(@ColorRes int id) { ... }
    public final Drawable getDrawable(@DrawableRes int id) { ... }
    public abstract Resources.Theme getTheme();
    public abstract void setTheme(@StyleRes int resid);
    public final TypedArray obtainStyledAttributes(@StyleableRes int[] attrs) { ... }
    
    // 獲取應用相關信息
    public abstract ApplicationInfo getApplicationInfo();
    public abstract String getPackageName();
    public abstract Looper getMainLooper();
    public abstract int checkPermission(@NonNull String permission, int pid, int uid);
    
    // 文件相關
    public abstract File getSharedPreferencesPath(String name);
    public abstract File getDataDir();
    public abstract boolean deleteFile(String name);
    public abstract File getExternalFilesDir(@Nullable String type);
    public abstract File getCacheDir();
    ...
    public abstract SharedPreferences getSharedPreferences(String name, @PreferencesMode int mode);
    public abstract boolean deleteSharedPreferences(String name);
    
    // 數據庫相關
    public abstract SQLiteDatabase openOrCreateDatabase(...);
    public abstract boolean deleteDatabase(String name);
    public abstract File getDatabasePath(String name);
    ...
    
    // 其它
    public void registerComponentCallbacks(ComponentCallbacks callback) { ... }
    public void unregisterComponentCallbacks(ComponentCallbacks callback) { ... }
    ...
}

public interface ComponentCallbacks {
    void onConfigurationChanged(Configuration newConfig);
    void onLowMemory();
}
複製代碼

結合註釋，能夠發現，Context 就至關於 Application 的大管家，主要負責：post

  1. 四大組件的交互，包括啓動 Activity、Broadcast、Service，獲取 ContentResolver 等
  2. 獲取系統/應用資源，包括 AssetManager、PackageManager、Resources、System Service 以及 color、string、drawable 等
  3. 文件，包括獲取緩存文件夾、刪除文件、SharedPreference 相關等
  4. 數據庫（SQLite）相關，包括打開數據庫、刪除數據庫、獲取數據庫路徑等
  5. 其它輔助功能，好比設置 ComponentCallbacks，即監聽配置信息改變、內存不足等事件的發生

ContextImpl 、ContextWrapper、ContextThemeWrapper 有什麼區別？

ContextWrapper

先看 ContextWrapper：ui

/**
* Proxying implementation of Context that simply delegates all of its calls to
* another Context.  Can be subclassed to modify behavior without changing
* the original Context.
*/
public class ContextWrapper extends Context {
    // 注意這個成員
    Context mBase; 

    public ContextWrapper(Context base) {
        mBase = base;
    }
    
    protected void attachBaseContext(Context base) {
        if (mBase != null) {
            throw new IllegalStateException("Base context already set");
        }
        mBase = base;
    }
    
    // 這就是常常讓人產生疑惑的  Base Context 了
    public Context getBaseContext() {
        return mBase;
    }

    // 下面這些方法全都直接經過 mBase 完成
    @Override
    public AssetManager getAssets() {
        return mBase.getAssets();
    }

    @Override
    public Resources getResources() {
        return mBase.getResources();
    }

    @Override
    public PackageManager getPackageManager() {
        return mBase.getPackageManager();
    }
    
    ...
    
}
複製代碼

能夠看到，ContextWrapper 實際上就是 Context 的代理類而已，全部的操做都是經過內部成員 mBase 完成的，另外，Activity、Service 的 getBaseContext 返回的就是這個 mBase。this

ContextThemeWrapper

接着看 ContextThemeWrapper，這個類的代碼並很少，主要看 Resource 和 Theme 相關的：

/**
* A context wrapper that allows you to modify or replace the theme of the
* wrapped context.
*/
public class ContextThemeWrapper extends ContextWrapper {
    private int mThemeResource;
    private Resources.Theme mTheme;
    private LayoutInflater mInflater;
    private Configuration mOverrideConfiguration;
    private Resources mResources;

    public ContextThemeWrapper() {
        super(null);
    }

    public ContextThemeWrapper(Context base, @StyleRes int themeResId) {
        super(base);
        mThemeResource = themeResId;
    }

    public ContextThemeWrapper(Context base, Resources.Theme theme) {
        super(base);
        mTheme = theme;
    }

    @Override
    protected void attachBaseContext(Context newBase) {
        super.attachBaseContext(newBase);
    }

    // 在 Recource 初始化以前，傳入配置信息
    public void applyOverrideConfiguration(Configuration overrideConfiguration) {
        if (mResources != null) {
            throw new IllegalStateException(...);
        }
        if (mOverrideConfiguration != null) {
            throw new IllegalStateException(...);
        }
        mOverrideConfiguration = new Configuration(overrideConfiguration);
    }

    public Configuration getOverrideConfiguration() {
        return mOverrideConfiguration;
    }

    // 沒有重寫 setResource，即 setResource 行爲和父類同樣
    @Override
    public Resources getResources() {
        return getResourcesInternal();
    }

    private Resources getResourcesInternal() {
        if (mResources == null) {
            if (mOverrideConfiguration == null) {
                mResources = super.getResources();
            } else {
                // 根據配置信息初始化 Resource
                // 注意，這裏建立了另外一個和 Base Context 不一樣的 Resource
                final Context resContext = createConfigurationContext(mOverrideConfiguration);
                mResources = resContext.getResources();
            }
        }
        return mResources;
    }

    @Override
    public void setTheme(int resid) {
        if (mThemeResource != resid) {
            mThemeResource = resid;
            initializeTheme();
        }
    }
    
    private void initializeTheme() {
        final boolean first = mTheme == null;
        if (first) {
            // 根據 Resource 獲取 Theme
            mTheme = getResources().newTheme();
            // 複製內容
            final Resources.Theme theme = getBaseContext().getTheme();
            if (theme != null) {
                mTheme.setTo(theme);
            }
        }
        onApplyThemeResource(mTheme, mThemeResource, first);
    }

    protected void onApplyThemeResource(Resources.Theme theme, int resId, boolean first) {
        theme.applyStyle(resId, true);
    }

    @Override
    public Resources.Theme getTheme() {
        // 只會初始化一次
        if (mTheme != null) {
            return mTheme;
        }

        mThemeResource = Resources.selectDefaultTheme(mThemeResource,
                getApplicationInfo().targetSdkVersion);
        initializeTheme();

        return mTheme;
    }

    ...

}
複製代碼

結合註釋及源碼，能夠發現，相比 ContextWrapper，ContextThemeWrapper 有本身的另外 Resource 以及 Theme 成員，而且能夠傳入配置信息以初始化本身的 Resource 及 Theme。即 Resource 以及 Theme 相關的行爲再也不是直接調用 mBase 的方法了，也就說，ContextThemeWrapper 和它的 mBase 成員在 Resource 以及 Theme 相關的行爲上是不一樣的。

ContextImpl

下面看一下 ContextImpl 有關 Theme 以及 Resource 的部分，以分析它和 ContextThemeWrapper 的區別：

/**
* Common implementation of Context API, which provides the base
* context object for Activity and other application components.
*/
class ContextImpl extends Context {

    private int mThemeResource = 0;
    private Resources.Theme mTheme = null;
    private @NonNull Resources mResources;
    
    // 用於建立 Activity Context
    static ContextImpl createActivityContext(...) {
        ContextImpl context = new ContextImpl(...);
        context.setResources(resourcesManager.createBaseActivityResources(...));
        return context;
    }
    
    // 用於建立 Application Context、Service Context
    static ContextImpl createAppContext(ActivityThread mainThread, LoadedApk packageInfo) {
        ContextImpl context = new ContextImpl(...);
        context.setResources(packageInfo.getResources());
        return context;
    }
    
    private static Resources createResources(...) {
        return ResourcesManager.getInstance().getResources(...);
    }

    // ContextThemeWrapper 沒有重寫父類的 setResources
    // 所以會調用 mBase 的 setResources，即和 ContextImpl 的行爲同樣
    void setResources(Resources r) {
        if (r instanceof CompatResources) {
            ((CompatResources) r).setContext(this);
        }
        mResources = r;
    }
    
    @Override
    public Resources getResources() {
        return mResources;
    }
    
    
    /* ---------- 主題相關 ------------ */
    
    @Override
    public void setTheme(int resId) {
        synchronized (mSync) {
            if (mThemeResource != resId) {
                mThemeResource = resId;
                initializeTheme();
            }
        }
    }
    
    // 直接建立一個 Themem 對象，相比 ContextThemeWrapper，少了一部份內容
    private void initializeTheme() {
        if (mTheme == null) {
            mTheme = mResources.newTheme();
        }
        mTheme.applyStyle(mThemeResource, true);
    }

    @Override
    public Resources.Theme getTheme() {
        synchronized (mSync) {
            // 和 ContextThemeWrapper 基本同樣
            if (mTheme != null) {
                return mTheme;
            }

            mThemeResource = Resources.selectDefaultTheme(mThemeResource,
                    getOuterContext().getApplicationInfo().targetSdkVersion);
            initializeTheme();

            return mTheme;
        }
    }

}
複製代碼

從代碼中能夠看出，ContextImpl 和 ContextThemeWrapper 最大的區別就是沒有一個 Configuration 而已，其它的行爲大體是同樣的。另外，ContextImpl 能夠用於建立 Activity、Service 以及 Application 的 mBase 成員，這個 Base Context 時除了參數不一樣，它們的 Resource 也不一樣。須要注意的是，createActivityContext 等方法中 setResource 是 mBase 本身調用的，Activity、Service 以及 Application 自己並無執行 setResource。

小結

  1. ContextWrapper、ContextThemeWrapper 都是 Context 的代理類，兩者的區別在於 ContextThemeWrapper 有本身的 Theme 以及 Resource，而且 Resource 能夠傳入本身的配置初始化

  2. ContextImpl 是 Context 的主要實現類，Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由它建立的，即 ContextWrapper 代理的就是 ContextImpl 對象自己

  3. ContextImpl 和 ContextThemeWrapper 的主要區別是， ContextThemeWrapper 有 Configuration 對象，Resource 能夠根據這個對象來初始化

  4. Service 和 Application 使用同一個 Recource，和 Activity 使用的 Resource 不一樣

Activity Context、Service Context、Application Context、Base Context 有什麼區別？

Activity Context

先看 Activity，Activity 在啓動時，最終會執行 ActivityThread 的 performLaunchActivitiy：

public final class ActivityThread {

    private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
        ...
        // 這個 Context 將會做爲 Activity 的 Base Context
        ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
        Activity activity = null;
        try {
            ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
            // 建立 Activity
            activity = mInstrumentation.newActivity(
                    cl, component.getClassName(), r.intent);
            StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());
        } catch (Exception e) {
            ...
        }

        try {
            // 建立 Application
            Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);

            if (activity != null) {
                // 初始化 Activity，注意參數 appContext
                activity.attach(appContext, ...);
                ...
            }

        } catch (...) {
            ...
        }

        return activity;
    }
    
    private ContextImpl createBaseContextForActivity(ActivityClientRecord r) {
        ContextImpl appContext = ContextImpl.createActivityContext(...);
        ...
    }
    
}
複製代碼

能夠看到，Activity 的 Base Context 就是上面分析過的 ContextImpl 的 createActivityContext 建立的。

同時，Service 的 Base Context 的建立過程和 Application 同樣，調用的都是 ContextImpl 的 createAppContext，即 Service Context 和 Application Context 的 Resource 是相同的。所以這裏跳過 Service，下面看一下 Application Context。

Application Context

在上面 ActivityThread 的 performLaunchActivity 方法中，能夠看到一個 makeApplication 的調用，它是 LoaedApk 的方法：

public final class LoadedApk {

    private Application mApplication;

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

        Application app = null;

        try {
            // 建立 Base Context
            ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);
            // 建立 Application 並設置 Base Context
            app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
                    cl, appClass, appContext);
            appContext.setOuterContext(app);
        } catch (Exception e) {
            ...
        }
        // Application 建立成功，賦值給 mApplication
        mApplication = app;
        
        ...
        
        return app;
    }
    
    // 獲取 mApplication
    Application getApplication() {
        return mApplication;
    }
    
}
複製代碼

看完上面的代碼，其實已基本能猜出 Application 及其 Base Context 的建立過程了，但爲了完整地瞭解整個過程，下面仍是看一下 Instrumentation 的實現：

public class Instrumentation {

    public Application newApplication(ClassLoader cl, String className, Context context) throws ... {
        return newApplication(cl.loadClass(className), context);
    }
    
    static public Application newApplication(Class<?> clazz, Context context) throws ... {
        // 反射建立 Application 對象
        Application app = (Application)clazz.newInstance();
        app.attach(context);
        return app;
    }
    
}
複製代碼
public class Application extends ContextWrapper implements ComponentCallbacks2 {
    /* package */ final void attach(Context context) {
        // 調用父類的 attachBaseContext 以設置 mBase
        attachBaseContext(context); 
    }
}
複製代碼

能夠看到，Instrumentation 是使用反射的方法建立 Application 對象，建立完畢後，會執行 Application 的 attach 方法設置 mBase 成員。

Application 及其 Base Context 的建立過程咱們瞭解了，接下來看一下 getApplicationContext 的實現：

class ContextImpl extends Context {

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

從代碼中能夠看出，getApplicationContext 的返回值可能有兩個：第一個是 LoadedApk 的 getApplication 方法，這個方法的返回值就是剛剛建立的 Application 對象；第二個是 ActivityThread 的 getApplication 方法：

public final class ActivityThread {

    Application mInitialApplication;
    
    public Application getApplication() {
        return mInitialApplication;
    }
    
    public static ActivityThread systemMain() {
        // 建立 ActivityThread
        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(true);
        return thread;
    }
    
    private void attach(boolean system) {
        mSystemThread = system;
        if (!system) {
            ...
        } else {
            try {
                mInstrumentation = new Instrumentation();
                // 注意參數 getSystemContext().mPackageInfo
                ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(
                        this, getSystemContext().mPackageInfo);
                // 建立 Application
                mInitialApplication = context.mPackageInfo.makeApplication(true, null);
                mInitialApplication.onCreate();
            } catch (Exception e) {
                ...
            }
        }
        ...
    }
    
}
複製代碼

ActivityThread 中的 mInitialApplication 是在 systemMain 方法執行時建立的，而這個方法又是 SystemServer 啓動時調用的，結合參數 getSystemContext().mPackageInfo，所以我的推測 mInitialApplication 對應的是系統的某個 apk，即系統級別的 Application，但具體是否是這樣，目前尚未深刻研究過，有興趣的能夠本身研究。

小結

  1. Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由 ContextImpl 建立的，且建立的都是 ContextImpl 對象，即它們都是 ContextImpl 的代理類

  2. getApplicationContext 返回的就是 Application 對象自己，通常狀況下它對應的是應用自己的 Application 對象，但也多是系統的某個 Application

爲何不推薦使用 Base Context？

通常狀況下，使用代理而不直接使用某個對象，目的可能有兩個：

  1. 定製本身的行爲
  2. 不影響原對象

其中 Servcie 和 Application 的父類 ContextWrapper 徹底沒有自定義的行爲，而 Activity 的父類 ContextThemeWrapper 則自定義了 Resource 以及 Theme 的相關行爲，所以，我的理解：

  1. 對於 Service 和 Application 而言，不推薦使用 Base Context，是擔憂用戶修改了 Base Context 而致使錯誤的發生
  2. 對於 Activity 而言，除了擔憂用戶的修改以外，Base Context 和 Activity 自己對於 Reource 以及 Theme 的相關行爲是不一樣的（若是應用了 Configuration 的話），使用 Base Context 可能會出現沒法預期的現象

對於 Activity 的 getResource 問題，我寫了一份代碼來驗證：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Configuration mOverrideConfiguration;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Log.i(TAG, "getResources: " + getResources() + ", getBaseContext().getResources():"
                + getBaseContext().getResources());
    }
    
    // 由於 Android 會在 onCreate 以前自動調用 getResource
    // 所以須要在這裏執行 applyOverrideConfiguration
    @Override
    public Resources getResources() {
        if (mOverrideConfiguration == null) {
            mOverrideConfiguration = new Configuration();
            applyOverrideConfiguration(mOverrideConfiguration);
        }
        return super.getResources();
    }
    
}
複製代碼

輸出（我用的是小米手機）：

getResources: android.content.res.MiuiResources@3c660a7, 
getBaseContext().getResources():android.content.res.MiuiResources@5143954
複製代碼

能夠看到，就像源碼顯示的那樣，應用了 Configuration 以後，Activity 的 getResource 方法返回的和 getBaseContext().getResources() 方法返回的不是同一個對象

總結

Context 的繼承關係以下：

Context 家族

Context 至關於 Application 的大管家，主要負責：

  1. 四大組件的交互，包括啓動 Activity、Broadcast、Service，獲取 ContentResolver 等
  2. 獲取系統/應用資源，包括 AssetManager、PackageManager、Resources、System Service 以及 color、string、drawable 等
  3. 文件，包括獲取緩存文件夾、刪除文件、SharedPreference 相關等
  4. 數據庫（SQLite）相關，包括打開數據庫、刪除數據庫、獲取數據庫路徑等
  5. 其它輔助功能，好比設置 ComponentCallbacks，即監聽配置信息改變、內存不足等事件的發生

ContextWrapper、ContextThemeWrapper、ContextImpl 的區別：

  1. ContextWrapper、ContextThemeWrapper 都是 Context 的代理類，兩者的區別在於 ContextThemeWrapper 有本身的 Theme 以及 Resource，而且 Resource 能夠傳入本身的配置初始化
  2. ContextImpl 是 Context 的主要實現類，Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由它建立的，即 ContextWrapper 代理的就是 ContextImpl 對象自己
  3. ContextImpl 和 ContextThemeWrapper 的主要區別是， ContextThemeWrapper 有 Configuration 對象，Resource 能夠根據這個對象來初始化

Activity Context、Service Context、Application Context、Base Context 的區別：

  1. Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由 ContextImpl 建立的，且建立的都是 ContextImpl 對象，即它們都是 ContextImpl 的代理類
  2. Service 和 Application 使用同一個 Recource，和 Activity 使用的 Resource 不一樣
  3. getApplicationContext 返回的就是 Application 對象自己，通常狀況下它對應的是應用自己的 Application 對象，但也多是系統的某個 Application

爲何不推薦使用 Base Context：

  1. 對於 Service 和 Application 而言，不推薦使用 Base Context，是擔憂用戶修改了 Base Context 而致使錯誤的發生
  2. 對於 Activity 而言，除了擔憂用戶的修改以外，Base Context 和 Activity 自己對於 Reource 以及 Theme 的相關行爲是不一樣的（若是應用了 Configuration 的話），使用 Base Context 可能出現沒法預期的現象
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