進階之路 | 奇妙的四大元件之旅

前言

本文已經收錄到我的Github個人部落格，歡迎大佬們光臨寒舍：

我的GIthub部落格

學習清單：

Activity的工作過程
Service的工作過程

Service的啟動過程

Service的繫結過程

BroadcastReceiver的工作過程

BroadcastReceiver的註冊過程

BroadcastReceiver的傳送和接收過程

ContentProvider的工作過程

一.為什麼要學習四大元件?

何為“四大”：

Activity
Service
BroadcastReceiver
ContentProvider

談到四大元件，相信在座各位都再熟悉不過了，光聞其名，未見其聲，“四大”二字一出，足見其在安卓系統中的地位，可謂是安卓界的F4

。

其地位之崇高，在某種程度上也可以體現他的重要性，所以說，光會使用四大元件還是不能體現我們對他的重視（ai hu）的，我們還要分析其工作過程，能夠更好地理解系統內部的執行機制，從而加深對Android體系結構的認識；同時，四大元件還是面試必問的知識點之一。

綜上，掌握好四大元件相關的知識，對於一個Android開發者來說是非常重要的！

以下內容緊張赤雞，請繫好保險帶，我們要開車（hu you）了。— No picture,say a J8!

二.核心知識點歸納

2.1 概述

2.1.1 `Activity`

型別：展示型元件
作用：展示一個介面並和使用者互動
使用：

A.需要在AndroidManifest

中註冊

B.需要藉助Intent啟動，兩種方式：

顯示Intent:

Intent intent=new Intent(xxx.this,xxx.class); startActivity(intent);

隱式Intent:

Intent intent=new Intent(); intent.setAction(xxx); intent.addCategory(xxx); startActivity(intent);

四種啟動模式：

standard：標準模式

singleTop：棧頂複用模式

singleTask：棧內複用模式

singleInstance：單例項模式

想了解啟動模式的讀者，可以看下筆者寫的一篇文章：進階之路 | 奇妙的Activity之旅中的2.2部分

通過finish()結束一個Activity

2.1.2 `Service`

型別：計算型元件
作用：在後臺執行一系列計算任務，耗時的後臺計算建議在單獨的執行緒中執行
使用：

A.需要在AndroidManifest中註冊

B.需要藉助Intent啟動：Intent intent = new Intent(xxx.this, xxx.class); startService(intent);

C.兩種執行狀態：

啟動狀態：通過startService()

繫結狀態：通過bindService()

D.停止方式：unBindService()；stopService()；

2.1.3 `BroadcastReceiver`

型別：訊息型元件
作用：在不同的元件乃至不同的應用之間傳遞訊息
使用：

兩種註冊方式：

A.動態註冊：通過Context.registerReceiver()& Context.unRegisterReceiver()，必須要啟動應用才能註冊並接收廣播。

B.靜態註冊：在AndroidManifest檔案中註冊，不需要啟動應用即可接收廣播。

需要藉助Intent傳送廣播：Intent intent = new Intent("xxx"); sendBroadcast(intent);

四種廣播型別：

A.普通廣播

B.有序廣播

C.本地廣播

D.粘性廣播

沒有停止概念

2.1.4 `ContentProvider`

型別：共享型元件
作用：向其他元件乃至其他應用共享資料(安卓IPC的一種方式)
使用：

需要在AndroidManifest中註冊

無需藉助Intent啟動

四種操作：注意需要處理好執行緒同步（因為這些操作執行在Binder執行緒）

A.insert()：新增資料

B.update()：更新資料

C.delete()：刪除資料

D.query()：查詢資料

無需手動停止

想詳細瞭解IPC機制的讀者，可以看下筆者寫的一篇文章：進階之路 | 奇妙的 IPC 之旅

2.2 工作過程

差不多該進入今天的主題了，為了逼格，為了高薪，大夥往前衝！

2.2.1 `Activity`

Activity啟動過程流程圖：

一眼看上去有點暈暈的，牆裂建議配合原始碼一起服用，效果極佳，筆者推薦一篇文章：圖解Activity啟動流程，進階高階

Q1：結論：

ActivityManagerService、ApplicationThread都是Binder
Application的建立也是通過Instrumentation來完成的，這個過程和Activity物件一樣，都是通過類載入器來實現的
Activity的啟動過程最終回到ApplicationThread中，通過ApplicationThread.scheduleLaunchActivity() 將啟動Activity的訊息傳送並交由Handler H處理。
Handler H對訊息的處理會呼叫handleLaunchActivity()->performLaunchActivity()得以最終完成Activity的建立和啟動。

Q2：重點類：

Instrumentation：

instrumentation是Android系統裡面的一套控制方法或者”鉤子“。這些鉤子可以在正常的生命週期（正常是由作業系統控制的)之外控制Android控制元件的執行；它們同時可以控制Android如何載入應用程式。

ActivityManagerService「AMS」：

AMS是系統的引導服務，應用程序的啟動、切換和排程、四大元件的啟動和管理都需要AMS的支援。

ActivityStackSupervisor:

ActivityStackSupervisor在AMS中的構造方法中被建立。

AMS 通過操作ActivityStackSupervisor來管理Activity

ActivityStack:

ActivityStack從名稱來看是跟棧相關的類，其實它是一個管理類，用來管理系統所有Activity的各種狀態

它由ActivityStackSupervisor來進行管理的

ApplicationThread:

ActivityThread的私有內部類，也是一個Binder物件

在此處它是作為IApplicationThread物件的Server端，等待Client端的請求然後進行處理，最大的Client就是AMS

2.2.2 `Service`

原始碼流程分析：Service的工作過程

1.啟動過程：

2.繫結過程：

結論：

ContextImpl是Context的具體實現，通過Activity.attach()和Activity建立關聯。Activity.attach()中還會完成Window的建立並和Activity&Window的關聯，由此事件可傳遞給Window。
ActivityServices是一個輔助ActivityManagerService(AMS)進行Service管理的類，包括Service的啟動、繫結和停止。
和Activity類似的，Service的啟動/繫結過程最終回到ApplicationThread中，通過ActivityThread.handleCreateService()/ActivityThread.handleBindService完成Service的啟動/繫結，注意繫結Service的後續還必須告知客戶端已經成功連線Service的這一流程，由ActivityManagerService.publishService()去完成。

2.2.3 `BroadcastReceiver`

原始碼流程分析：BroadcastReceiver 的工作過程分析

1.註冊

四大元件的靜態註冊都是在應用安裝時由PackageManagerService（PMS）解析註冊，當動態註冊BroadcastReceiver時流程為：

2.傳送和接收

結論：

動態註冊廣播最終會跨程序交給AMS，並把遠端Receiver( 實際上傳的是IIntentReceiver，是個Binder 物件)和遠端IntentFilter儲存起來，完成註冊任務
傳送廣播時，系統為intent添加了兩個標記位：

FLAG_EXCLUDE_STOPPED_PACKAGES ：廣播不會發送給已經停止的APP（系統為所有廣播預設新增該標記）

FLAG_INCLUDE_STOPPED_PACKAGES ：廣播也會發送到已經停止的APP（兩個標記共存時，以該標記為準）

最終在ReceiverDispatcher .performReceive ()裡回調了Receiver 的onReceive()，使得廣播得以接收並處理

Q2:實現原理：

從實現原理看上，廣播使用了觀察者模式，基於訊息的釋出/訂閱事件模型

具體實現流程要點粗略概括如下：

廣播接收者BroadcastReceiver通過Binder機制向AMS進行註冊
廣播發送者通過Binder機制向AMS傳送廣播
AMS查詢符合相應條件（IntentFilter/Permission等）的BroadcastReceiver，將廣播發送到BroadcastReceiver（一般情況下是Activity）相應的訊息迴圈佇列中
訊息迴圈執行拿到此廣播，回撥BroadcastReceiver中的onReceive()方法

2.2.4 `ContentProvider`

1.啟動流程總概

啟動的入口為ActivityThread.main()：建立ActivityThread例項並建立主執行緒訊息佇列
ActivityThread.attach()：遠端呼叫AMS.attachApplication()並提供ApplicationThread用於和AMS的通訊
AMS.attachApplication()：通過ActivityThread.bindApplication()方法和Handler H來調回ActivityThread.handleBindApplication()
ActivityThread.handleBindApplication()：先建立Application、再載入ContentProvider、最後回撥Application.onCreate()

2.`Query`過程流程

insert()、delete()和update()的實現原理和query()類似，限於篇幅，這裡不展開,感興趣的讀者可以主動去探究

原始碼流程分析：ContentProvider的工作過程

結論：

ContentProvider的multiprocess屬性：ContentProvider是否是單例，一般用單例
訪問ContentProvider需要ContentResolver，其真正實現類是ApplicationContentResolver。當ContentProvider所在程序未啟動時，第一次訪問它會觸發ContentProvider的建立以及程序啟動
當ContentProvider所在的程序啟動時，會同時被啟動並被髮布到AMS中

注意：ContentProvider.onCreate()要先於Application.onCreate()執行

同樣的，最終通過ActivityThread.handleBindApplication()完成ContentProvider的建立。

三.課堂小測試

恭喜你！已經看完了前面的文章，相信你對四大元件已經有一定深度的瞭解，下面，進行一下課堂小測試，驗證一下自己的學習成果吧！

Q1：為什麼要使用ContentProvider?它和SQL在實現上有什麼區別?

ContentProvider 遮蔽了資料儲存的細節,內部實現透明化,使用者只需關心URI即可(是否匹配)
ContentProvider能實現不同APP的資料共享,SQL只能是自己程式才能訪問
ContentProvider還能增刪本地的檔案,XML等資訊

Q2：Android引入四大元件的用意

這個問題在筆者剛開始學習Android的時候就一直困惑，直到看了一篇Google Android 團隊：Dianne Hackborn發表在Google+上的一篇post的譯文

見解：Google Android Framework團隊決定，不要讓一個明確的Main方法作為APP的入口，因為需要讓系統對APP怎樣執行有更多的控制權，在該系統中，使用者永遠不需要考慮開啟和停止一個APP，而把這些事交給系統去管理。所以他們設計了四大元件以作為APP功能的載體和入口：

Activity

一個APP與使用者互動的入口
BroadcastReceiver

一種讓系統在正常的使用者流（user flow）之外，傳遞事件給APP的機制。

最重要的是，因為這是另一個被精心定義的APP的入口，即使APP當前並不在執行，系統也可以將Broadcasts傳遞給APP。

Service

當APP由於各種各樣的原因需要在後臺執行時，Service就是一個這樣的入口

ContentProvider

人們通常會將它當作對資料庫的抽象，因為有許多的API和支援庫就是這樣使用ContentProvider的

但是從系統設計的角度，這並不是ContentProvider的初衷。對於系統來說，ContentProvider實際上是一個入口，用於獲取一個APP內部的公開的被命名的資料項（data items），每個資料項都被一個URI scheme所標識。

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本文參考連結：

《Android 開發藝術探索》
進階之路 | 奇妙的Activity之旅
進階之路 | 奇妙的 IPC 之旅
圖解Activity啟動流程，進階高階
Service的工作過程
BroadcastReceiver 的工作過程分析
ContentProvider的工作過程
關於Android四大元件最權威最深刻最準確的解讀
Android開發藝術探索讀書筆記（三）
要點提煉|開發藝術之四大元件
「Android」四大元件，你真的都掌握了？
"ContentProvider和資料庫"的區別和聯絡專題

進階之路 | 奇妙的四大元件之旅

前言

學習清單：

一.為什麼要學習四大元件?

二.核心知識點歸納

2.1 概述

2.1.1 Activity

2.1.2 Service

2.1.3 BroadcastReceiver

2.1.4 ContentProvider