android主线程ActivityThread

ActivityThread在Android中它就代表了Android的主线程，但是并不是一个Thread类。

严格来说，UI主线程不是ActivityThread。ActivityThread类是Android APP进程的初始类，它的main函数是这个APP进程的入口。APP进程中UI事件的执行代码段都是由ActivityThread提供的。也就是说，Main Thread实例是存在的，只是创建它的代码我们不可见。ActivityThread的main函数就是在这个Main Thread里被执行的。

1.Java程序初始类中的main()方法，将作为该程序初始线程的起点，任何其他的线程都是由这个初始线程启动的。这个线程就是程序的主线程。
2.在Thread.java文件头部的说明中，有这样的介绍：Each application has at least one thread running when it is started, the main thread, in the main {@link ThreadGroup}.

源码如下：

http://androidxref.com/6.0.0_r1/xref/frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

public final class ActivityThread {
//...　
final H mH = new H();
final ArrayMap<IBinder, ActivityClientRecord> mActivities = new ArrayMap<>();
final ArrayMap<IBinder, Service> mServices = new ArrayMap<>();

final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread(); 　
 private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative { 　　　
　　　　　　　//...  
  }
   private class H extends Handler {
            //...
  }
//...
}  

1.ActivityThread.main()

public final class ActivityThread {

    //...
    private static ActivityThread sCurrentActivityThread;
    public static ActivityThread currentActivityThread() {
        return sCurrentActivityThread;
    }
    private void attach(boolean system) {
         sCurrentActivityThread = this;
         //...
    }
   public static void main(String[] args) {
        //....

        //创建Looper和MessageQueue对象，用于处理主线程的消息
        Looper.prepareMainLooper();

        //创建ActivityThread对象
        ActivityThread thread = new ActivityThread(); 

        //建立Binder通道 (创建新线程)
        thread.attach(false);

        Looper.loop(); //消息循环运行
        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

}

new ActivityThread()的局部变量通过attach()方法变成了全局变量sCurrentActivityThread,

通过currentActivityThread()方法可以得到当前线程

   private void attach(boolean system) {
        sCurrentActivityThread = this;
        mSystemThread = system;
        if (!system) {
            //将mAppThread放到RuntimeInit类中的静态变量,也就是ApplicationThreadNative中的 this
            RuntimeInit.setApplicationObject(mAppThread.asBinder());
            final IActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault();
            try {
                mgr.attachApplication(mAppThread); //将mAppThread传入ActivityManagerService中
            } catch (RemoteException ex) {
                // Ignore
            }
            // Watch for getting close to heap limit.
            BinderInternal.addGcWatcher(new Runnable() {
                @Override public void run() {
                    //...
                }
            });
        } else {
            // Don't set application object here -- if the system crashes,
            // we can't display an alert, we just want to die die die.
            android.ddm.DdmHandleAppName.setAppName("system_process",
                    UserHandle.myUserId());
            try {
                mInstrumentation = new Instrumentation();
                ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(
                        this, getSystemContext().mPackageInfo);
                mInitialApplication = context.mPackageInfo.makeApplication(true, null);
                mInitialApplication.onCreate();
            } catch (Exception e) {
                throw new RuntimeException(
                        "Unable to instantiate Application():" + e.toString(), e);
            }
        }

       //...
    }

1.调用 RuntimeInit.setApplicationObject() 方法，把对象mAppThread（Binder）放到了RuntimeInit类中的静态变量mApplicationObject中。

mAppThread的类型是ApplicationThread，它是ActivityThread的成员变量，定义和初始化如下：

final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread();

2.调用ActivityManagerService的attachApplication()方法，将mAppThread 作为参数传入ActivityManagerService，这样ActivityManagerService就可以调用ApplicaitonThread的接口了。这与我们刚才说的，ActivityManagerService作为Client端调用ApplicaitonThread的接口管理Activity，就不谋而合了。

2.ActivityThread与是怎么启动Activity呢?

ActivityThread的final H mH = new H()内部类H继承于Handler，通过handler消息机制，简单说Handler机制用于同一个进程的线程间通信。

　　Activity的生命周期都是依靠主线程的Looper.loop，当收到不同Message时则采用相应措施：
　　 在H.handleMessage(msg)方法中，根据接收到不同的msg，执行相应的生命周期

例如:

当msg.what == LAUNCH_ACTIVITY就是调用handleLaunchActivity方法启动一个Activity，在handleLaunchActivity中又调用了performLaunchActivity方法来创建一个Activity实例，完成Activity的启动。 handleLaunchActivity源码如下：

private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent, String reason) {
        //...调用performLaunchActivity方法完成Activity的启动
        Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);
        //...
}

H继承与Handle，重写了handleMessage的方法

public final class ActivityThread {
//...　
final H mH = new H();

  private class H extends Handler {
        //...声明的一些常量
        public void handleMessage(Message msg) {
            //...
            switch (msg.what) {
                //针对不同的常量，做不同的业务处理
                case LAUNCH_ACTIVITY: {
                    //...启动一个Activity
                    handleLaunchActivity(r, null, "LAUNCH_ACTIVITY");
                    //...
                } break;
                case RELAUNCH_ACTIVITY: {
                    //...
                    handleRelaunchActivity(r);
                    //...
                } break;
                case PAUSE_ACTIVITY: {
                   //...
                    handlePauseActivity((IBinder) args.arg1, false,
                            (args.argi1 & USER_LEAVING) != 0, args.argi2,
                            (args.argi1 & DONT_REPORT) != 0, args.argi3);
                    maybeSnapshot();
                    //...
                } break;
                //...
            }
            //...
        }

        private void maybeSnapshot() {
           //...这个方法主要统计snapshot 
        }
    }
} 

这个类主要作用就是根据不同的情况处理各种业务，而且处理业务的方法一般是以handle开头，handleXXX的格式，如下：

handleActivityConfigurationChanged()
handleBindApplication()
handleBindService()
handleCancelVisibleBehind()
handleConfigurationChanged()
handleCreateService()
handleDestroyActivity()
handleDispatchPackageBroadcast()
handleLaunchActivity()
handleLowMemory()
handleMessage()
handleNewIntent()
handlePauseActivity()
handleReceiver()
handleRelaunchActivity()
handleResumeActivity()
handleSendResult()
handleServiceArgs()
handleStopActivity()
handleStopService()

而这些函数有的又会调用到如下的performXXX系列函数完成最终的事件处理：

performDestroyActivity()
performDestroyActivity()
performLaunchActivity()
performNewIntents()
performPauseActivity()
performPauseActivity()
performRestartActivity()
performResumeActivity()
performStopActivity()
performStopActivityInner()
performUserLeavingActivity()

 例如 从栈顶Activity的onPause到启动activityon的Resume过程

ActivityStack.startPausingLocked() 
IApplicationThread.schedulePauseActivity() 
ActivityThread.sendMessage() 
ActivityThread.H.sendMessage(); 
ActivityThread.H.handleMessage() 
ActivityThread.handlePauseActivity() 
ActivityThread.performPauseActivity() 
Activity.performPause() 
Activity.onPause() 
ActivityManagerNative.getDefault().activityPaused(token) 
ActivityManagerService.activityPaused() 
ActivityStack.activityPausedLocked() 
ActivityStack.completePauseLocked() 
ActivityStack.resumeTopActivitiesLocked() 
ActivityStack.resumeTopActivityLocked() 
ActivityStack.resumeTopActivityInnerLocked() 
ActivityStack.startSpecificActivityLocked 

一般都是执行scheduleXXXActivity

然后ActivityThread sendMessage到handleMessage 然后handleXXXActivvity,最后处理performXXXActivity

3.主线程的消息又是哪来的呢？

  当然是App进程中的其他线程通过Handler发送给主线程

　　

ActivityThread框架是基于Binder通信的C/S结构，从图可知Server端是ActivityThread、ApplicationThread，Client是AMS（ActivityManagerService），而ApplicationThreadProxy可以看作AMS中Server代表

system_server进程是系统进程，java framework框架的核心载体，里面运行了大量的系统服务，比如这里提供ApplicationThreadProxy，ActivityManagerService，这个两个服务都运行在system_server进程的不同线程中，由于ApplicationThreadProxy和ActivityManagerService都是基于IBinder接口，都是binder线程，binder线程的创建与销毁都是由binder驱动来决定的。 

App进程则是我们常说的应用程序，主线程主要负责Activity/Service等组件的生命周期以及UI相关操作都运行在这个线程； 另外，每个App进程中至少会有两个binder线程 ApplicationThread和ActivityManagerProxy，除了图中画的线程，其中还有很多线程，比如signal catcher线程等，这里就不一一列举。

Binder用于不同进程之间通信，由一个进程的Binder客户端向另一个进程的服务端发送事务，比如图中线程2向线程4发送事务；而handler用于同一个进程中不同线程的通信，比如图中线程4向主线程发送消息。

例如:

需要暂停一个Activity

• 线程1的AMS中调用线程2的ApplicationThreadProxy；（由于同一个进程的线程间资源共享，可以相互直接调用，但需要注意多线程并发问题）
• 线程2通过binder传输到App进程的线程4；
• 线程4通过handler消息机制，将暂停Activity的消息发送给主线程；
• 主线程在looper.loop()中循环遍历消息，当收到暂停Activity的消息时，便将消息分发给ActivityThread.H.handleMessage()方法，再经过方法的调用，最后便会调用到Activity.onPause()，当onPause()处理完后，继续循环loop下去。

4.ApplicationThread

ActivityThread与启动Activity有关，那么ApplicationThread就与启动Application有关了

ApplicationThread是ActivityThread的内部类，继承ApplicationThreadNative,也是一个Binder对象。在此处它是作为IApplicationThread对象的server端等待client端的请求然后进行处理，最大的client就是AMS.
 

private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative {
     //...
    schedulePauseActivity()
    scheduleStopActivity()
    scheduleResumeActivity()
    scheduleSendResult()
    scheduleLaunchActivity()
    scheduleNewIntent()
    scheduleDestroyActivity()
    scheduleReceiver()
    scheduleCreateService()
    scheduleBindService()
    scheduleUnbindService()
    scheduleServiceArgs()
    scheduleStopService()
    bindApplication()
    scheduleConfigurationChanged()
    scheduleRegisteredReceiver()
    scheduleInstallProvider()
}

可以看出来它继承了ApplicationThreadNative的,并且它内部有非常多的scheduleXXX的方法.以后看到thread调用这个方法 就可以往这边找。我们先说一下这些方法，这些方法由外部的ActivityThread的binder远程代理对象调用最终走到这里.这些 schedulexxx的方法会进一步的通过往外发送消息给mH这个消息队列.来做处理

IApplicationThread

http://androidxref.com/6.0.0_r1/xref/frameworks/base/core/java/android/app/IApplicationThread.java

可以看到ApplicationThreadNative和ApplicationThreadProxy都实现了这个接口

public interface IApplicationThread extends IInterface {
    void schedulePauseActivity() throws RemoteException;
    void scheduleStopActivity() throws RemoteException;
    void scheduleWindowVisibility(IBinder token, boolean showWindow) throws RemoteException;
    void scheduleSleeping() throws RemoteException;
    void scheduleResumeActivity() throws RemoteException;
    void scheduleSendResult(IBinder token, List<ResultInfo> results) throws RemoteException;
    void scheduleLaunchActivity() throws RemoteException;
    void scheduleRelaunchActivity() throws RemoteException;
    void scheduleNewIntent() throws RemoteException;
    void scheduleReceiver() throws RemoteException;

    void scheduleCreateBackupAgent() throws RemoteException;
    void scheduleDestroyBackupAgent()throws RemoteException;
    void scheduleCreateService() throws RemoteException;
    void scheduleBindService() throws RemoteException;
    void scheduleUnbindService() throws RemoteException;
    void scheduleServiceArgs() throws RemoteException;
    void scheduleStopService() throws RemoteException;
    void bindApplication() throws RemoteException;
    void scheduleExit() throws RemoteException;
    void scheduleSuicide() throws RemoteException;
    void scheduleConfigurationChanged() throws RemoteException;

   //...
}

在来看看ApplicationThreadNative这个类

详细源码如下：
http://androidxref.com/6.0.0_r1/xref/frameworks/base/core/java/android/app/ApplicationThreadNative.java 

public abstract class ApplicationThreadNative extends Binder implements IApplicationThread {
    //根据传入的不同参数决定返回不同的值.
    static public IApplicationThread asInterface(IBinder obj) {
        if (obj == null) {
            return null;
        }
        IApplicationThread in =
            (IApplicationThread)obj.queryLocalInterface(descriptor);
        if (in != null) {
            return in;
        }
        
        return new ApplicationThreadProxy(obj);
    }
    public ApplicationThreadNative() {
        attachInterface(this, descriptor);
    }
    @Override
    public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
            throws RemoteException {
        switch (code) {
            //...
        }
    }

   public IBinder asBinder(){
        return this;
  } 
 
}

说明：
      该类实现业务接口IApplicationThread,非常标准的Binder模板.IApplicationThread extends IInterface它里面就是定义了非常多的通信的业务接口，也都是schedulexxx理解上对应到ApplicationThread那些方法。
      该类首先是提供了一个静态的方法asInterface()用来获取IApplicationThread的Binder对象或者Binder代理对象,其它进程跨进程调用时候当传入的是BinderProxy那么就会返回一个ApplicationThreadProxy对象并把BinderProxy传入它的构造，而一般在本进程中调用的时候，就直接返回当前IApplicationThread对象，然后就是onTransact()函数了，里面通过不同的code对应到不同的case，进而调用不同的schedulexxx的方法，最终调用ApplicationThread中的schedulexxx方法。ApplicationThread这样就完成了作为服务端的构架,接下来就就是代理端的分析了.

前面我们知道跨进程调用asInterface的时候返回的是ApplicationThreadProxy对象,该类位于ApplicationThreadNative.java文件当中，是其内部类

ApplicationThreadProxy

public abstract class ApplicationThreadNative extends Binder
        implements IApplicationThread {
            //...
    class ApplicationThreadProxy implements IApplicationThread {

        private final IBinder mRemote;

        public ApplicationThreadProxy(IBinder remote) {
            mRemote = remote;
        }

        public final IBinder asBinder() {
            return mRemote;
        }

        public final void schedulePauseActivity(IBinder token, boolean finished,
                                                boolean userLeaving, int configChanges, boolean dontReport) throws RemoteException {
            Parcel data = Parcel.obtain();
            data.writeInterfaceToken(IApplicationThread.descriptor);
            data.writeStrongBinder(token);
            data.writeInt(finished ? 1 : 0);
            data.writeInt(userLeaving ? 1 : 0);
            data.writeInt(configChanges);
            data.writeInt(dontReport ? 1 : 0);
            mRemote.transact(SCHEDULE_PAUSE_ACTIVITY_TRANSACTION, data, null,
                    IBinder.FLAG_ONEWAY);
            data.recycle();
        }

        public final void scheduleStopActivity(IBinder token, boolean showWindow,
                                               int configChanges) throws RemoteException {
        //...
        }
    //...一些列的schedulexxx 

    }
}

说明，也是代理端的标准实现，实现了IApplicationThread 接口,然后实现接口中定义的业务方法，在每个方法中最终调用到了服务端的对应的schedulexxx方法中。当然这个过程是通过Binder通信调用的，例如上面通过mRemote变量和驱动去交互进而调用到server端, mRemote是一个BinderProxy对象.
       关于IApplicationThread的Binder相关实现，有个需要注意的它没有趣ServiceManager中注册，走的是一个匿名的binder的方法，其实对于驱动来说都一样.暂时发现的是别的地方如AMS用的时候通过ActivityThread的接口获得到ApplicationThread的对象,然后传入到asInterface(),获取对应的IApplicationThread对象进行跨进程调用。