管理Activity和组件运行状态的系统进程--ActivityManagerService（AMS）

本文主要是介绍管理Activity和组件运行状态的系统进程--ActivityManagerService（AMS），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

系统代码分析基于Android10.0

Android 10引入了许多新特性和改进，其中包括对Android应用程序管理系统（AMS）的一些重大改变。AMS（Activity Manager Service）是Android操作系统的重要组件之一，负责管理应用程序的生命周期、任务栈和任务切换等功能。下面是Android 10系统中AMS的一些主要特点：

活动隔离（Activity Isolation）：在Android 10中，引入了一种新的活动隔离模型，称为“ActivityTask”。传统上，Android应用程序在单个进程中运行，并且所有活动都在同一个进程中。但是，ActivityTask允许将每个活动放在单独的进程中，以提高系统的稳定性和安全性。

后台启动限制（Background Start Restrictions）：为了提高系统性能和电池寿命，Android 10对后台启动应用程序进行了限制。AMS在Android 10中引入了新的限制规则，以防止应用程序在后台自动运行，并限制了后台应用程序对系统资源的访问。

活动栈管理（Activity Stack Management）：Android 10对活动栈管理进行了一些改进。现在，AMS可以在应用程序的任务栈中标记活动，以表明它们的重要性和关联性。这有助于系统更好地管理任务切换和应用程序的多任务处理。

系统级活动（System-level Activities）：Android 10引入了一些新的系统级活动，这些活动可以通过系统应用程序启动，而无需用户交互。这些系统级活动可以用于执行特定的系统操作，例如显示系统设置或权限请求。

后台服务限制（Background Service Restrictions）：为了增强系统的安全性和性能，Android 10对后台服务进行了限制。AMS现在会更加严格地监控后台服务的运行，并限制它们对系统资源的使用。

一、AMS功能概述

AMS是Android提供的一个用于管理Activity（和其他组件）运行状态的系统进程，也是我们编写APK应用程序时使用的最频繁的一个系统服务。 AMS是寄存于systemServer中的。它会在系统启动时，创建一个线程来循环处理客户的请求。

1.1 AMS启动

/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

    ActivityTaskManagerService atm =mSystemServiceManager.startService( ActivityTaskManagerService.Lifecycle.class).getService();// 通过AMS内部类Lifecycle 来实例化mActivityManagerService = ActivityManagerService.Lifecycle.startService(mSystemServiceManager, atm);mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);mActivityManagerService.setInstaller(installer);mWindowManagerGlobalLock = atm.getGlobalLock();

我们可以看到通过Android10系统通过了内部静态类Lifecycle来实例化AMS

// 通过AMS内部类Lifecycle 来实例化
mActivityManagerService = ActivityManagerService.Lifecycle.startService(
mSystemServiceManager, atm);

可以看下内部类Lifecycle结构：

最后调用startService是SysemServiceManager的startService

SystemServiceManager.java

实例化ActivityServiceManager后，还在SysetmServer.java调用了 ams的setSystemProcess ()方法,向Service Manager注册。

1.2 组件状态管理

这里组件不仅仅指Activity，而是所有四大组件。状态管理包括组件的开启，关闭等一些列操作。例如： startActivity、startActivityAndWait、activityPaused、startService、stopService、removeContentProvider等。

查询当前组件运行情况，如：getCallingActivity、getServices等。

Task相关： removeTask、removeSubTask、moveTaskBackwards、moveTaskToFrom 。

系统运行相关：getMemoryInfo、setDebugApp

二、管理当前系统中Activity状态--Activity Stack

从名称看，Activity Stack是管理当前系统中所有Activity状态的一个数据结构。

2.1 ActivityState

  enum ActivityState {INITIALIZING,  // 正在初始化RESUMED,       // 回复PAUSING,       //正在暂停PAUSED,        // 已经暂停STOPPING,      //正在停止STOPPED,       //已经停止FINISHING,     //正在完成 DESTROYING,    //正在销毁DESTROYED,      // 已经销毁RESTARTING_PROCESS   // 重启过程 }

结合Activity状态改变时其自身所能收到的回调函数，如下图：

有一些在ActivityStack中，有一些在ActivityStackSupervisor中，下列是几个重要的ArrayList ：

ArrayList	Description
mTaskHistory （ActivityStack）	所有Activity的信息都在之类记录，直到它被destroy
mLRUActivities （ActivityStack）	正在运行的Activity的列表集合，以最近使用情况来排序，既队头是最近使用最少得元素
mStopingActivitys （ActivityStackSupervisor）	已经可以被Stop，但是还的等待下一个Activity处于就绪状态
mGoingToSleepActivities （ActivityStackSupervisor）	正在进入睡眠状态
mNoAnimActivities （ActivityStackSupervisor）	不考虑状态间迁移动画
mFinishingActivities （ActivityStackSupervisor）	已经可以被finiished，但还需要等待一个上一个Activity就绪

记录特殊状态：

ActivityRecord	Description
mPausingActivity	当前正在被暂停（pasuing）的Activity
mLastPausedActivity	上一个被暂停的Activity
mResumedActivity	当前被恢复（resumed）的Activity，可以为null
mLastNoHistoryActivity	一旦用户离开指定“无历史记录”的活动，就必须将其删除。

2.2 AMS的主要工作就是管理、记录、查询

2.3 AMS是系统进程的一部分，且独立运行独立的线程中

从内核角度，AMS是普通进程中的一部分，它提供的是全局性的系统服务。 AMS的任务自负责保管组件的状态信息，像Activity的UI界面如何绘制如何在物理屏幕上显示等工作则是由WindowManagerService和SurfaceFlinger来完成的。

三、startActivity流程

大家对startActivity(Intent) 功能一定不陌生，用于启动一个目标Activity，但是它到底经历哪些事情呢？首先从startActivity（）所经历的函数调用流程来看

Activity --> startActivity@ContextImpl.java -->execStartActivity@Instrumentation.java --> startActivity@ActivityManagerService.java

所以最后都是在AMS中实现的，接下来就要分析AMS内部对startActivity做了哪些工作？

AMS最后会把startActivity这些函数转到ActivityTaskManagerService里面处理。

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityTaskManagerService.java

   int startActivityAsUser(IApplicationThread caller, String callingPackage,Intent intent, String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,int startFlags, ProfilerInfo profilerInfo, Bundle bOptions, int userId,boolean validateIncomingUser) {enforceNotIsolatedCaller("startActivityAsUser");userId = getActivityStartController().checkTargetUser(userId, validateIncomingUser,Binder.getCallingPid(), Binder.getCallingUid(), "startActivityAsUser");// TODO: Switch to user app stacks here.return getActivityStartController().obtainStarter(intent, "startActivityAsUser").setCaller(caller).setCallingPackage(callingPackage).setResolvedType(resolvedType).setResultTo(resultTo).setResultWho(resultWho).setRequestCode(requestCode).setStartFlags(startFlags).setProfilerInfo(profilerInfo).setActivityOptions(bOptions).setMayWait(userId).execute();}

enforceNotIsolatedCaller("startActivityAsUser"); 检查调用者是否属于被隔离的对象。

getActivityStartController().checkTargetUser(userId, validateIncomingUser,
Binder.getCallingPid(), Binder.getCallingUid(), "startActivityAsUser");

转到了 /frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStartController.java

代码如下：

handleIncoming检查调用者是否有权利执行这一操作。

getActivityStartController().obtainStarter获得了 ActivityStater ，我们看一下ActivityStarter的execute代码：

startActivityMayWait（）逻辑非常多，核心逻辑大概如下：

1. 首先确定这个目标的Activity：如果是显式的Intent，Intent信息中就已经带有目标Activity相关信息，否则就调用resolveActivity（）进行查找。

2. 判断目标Activity所属进程是不是重量级（heavy-weight）的，如果当前系统已经存在重量级进程不是即将要启动的这个，那么就要给Intent重新赋值。

3.权限判断，Activity调度。

4. Activity实例化

5.Activity启动。AMS会调用该活动的onCreate，onStart，onResume方法，从背景状态切换到前台。

6. 结果返回。

7.释放资源。

四、完成同一任务的“集合”---Activity Task

4.1 后进先出 --- Last In，First out

假设在一个Activity中，用户又启动了另一个Activity ，那么当用户按下Back键后，栈顶元素会自动被销魂。

4.2 管理ActivityTask

应用程序可以通过2种方法来影响Activty Task的默认行为

方法1：在<Activity>标签中指定属性

android：taskAffinity

android：launchMode

android：allowTaskReparenting

android：clearTaskOnLaunch

android：alwaysRetainTaskStae

android：finishOnTaskLaunch

方法2：使用Intent标志

启动一个Activity我们也可以通过Intent来动态指定所需的task的属性值。

五、Instrumentation机制

在Android 10系统中，Instrumentation是一个用于监视和控制的强大工具。它提供了一种机制，允许应用程序和系统服务对其他应用程序的行为进行监控和修改。Instrumentation在Android的内部实现中起着至关重要的作用，尤其是在系统服务和应用程序生命周期管理方面。

Instrumentation的主要功能包括：

监视应用程序行为：Instrumentation可以监视应用程序的执行和操作，包括应用程序的启动、停止、资源使用等。这有助于开发者进行性能分析、调试和错误排查。
修改应用程序行为：通过Instrumentation，可以对应用程序的行为进行修改或增强。这包括修改应用程序的内部逻辑、拦截和处理特定事件等。
安全性与权限管理：Instrumentation可以用于实现安全性检查和权限管理。它可以帮助防止恶意应用程序的行为，保护用户数据和隐私。
测试和调试：Instrumentation还可以用于开发和测试阶段，帮助开发者进行应用程序的测试和调试。

要使用Instrumentation，通常需要编写一个Instrumentation类，该类继承自android.app.Instrumentation类，并实现必要的方法。然后，将该Instrumentation类配置到AndroidManifest.xml文件中，或在代码中动态设置。需要注意的是，由于Instrumentation涉及到对应用程序和系统行为的深入监控和控制，因此在使用时需要谨慎处理权限和安全性问题。在普通应用程序开发中，通常不需要直接使用Instrumentation，但在系统级开发和测试中，它是一个非常有用的工具。