掌握Android开发：深入理解Binder进程间通信机制

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第 6 章 Framework 概述

从本章开始，真正进入 Android Framework 内核之旅。

任何控制类程序都有一个入口，汇编程序的入口由处理器内部的复位（Reset）中断向量表决定；C

程序的入口是 main()函数，一个 C 程序只能有一个 main()函数；Java 程序的入口必须是某个类的静态成

员函数 main()。

对于依赖于操作系统的程序，客户程序除了包含一个程序入口外，还需要和相关系统服务一起运行，

以完成指定的任务。比如，Win32 程序需要和 GUI 系统服务一起实现带有可视窗口的功能；X Window

程序也需要和 X Window Server 一起实现窗口功能。

Android 程序也不例外，那么，Android 程序的入口在哪里？Android Framework 都包含哪些必需的

系统服务？这些系统服务是如何与 Android APK 程序配合的？本章将回答这些问题。关于各组件内部具

体实现过程将在后续各章中分别阐述。

6.1 Framework 框架

Framework 定义了客户端组件和服务端组件功能及接口。以下阐述中，“应用程序”一般是指 “ .apk”

程序。

框架中包含三个主要部分，分别为服务端、客户端和 Linux 驱动。

6.1.1 服务端

服务端主要包含两个重要类，分别是 WindowManagerService（WmS）和 ActivityManagerService

第 6 章 Framework 概述

(AmS)。WmS 的作用是为所有的应用程序分配窗口，并管理这些窗口。包括分配窗口的大小，调节各

窗口的叠放次序，隐藏或者显示窗口。AmS 的作用是管理所有应用程序中的 Activity。

除此之外，在服务端还包括两个消息处理类。

 KeyQ 类：该类为 WmS 的内部类，继承于 KeyInputQueue 类，KeyQ 对象一旦创建，就立即启

动一个线程，该线程会不断地读取用户的 UI 操作消息，比如按键、触摸屏、trackball、鼠标等，

并把这些消息放到一个消息队列 QueueEvent 类中。

 InputDispatcherThread 类：该类的对象一旦创建，也会立即启动一个线程，该线程会不断地从

QueueEvent 中取出用户消息，并进行一定的过滤，过滤后，再将这些消息发送给当前活动的客

户端程序中。

6.1.2 客户端

客户端主要包括以下重要类。

 ActivityThread 类：该类为应用程序的主线程类，所有的 APK 程序都有且仅有一个 ActivityThread

类，程序的入口为该类中的 static main()函数。

 Activity 类：该类为 APK 程序的一个最小运行单元，一个 APK 程序中可以包含多个 Activity 对

象，ActivityThread 主类会根据用户操作选择运行哪个 Activity 对象。

 PhoneWindow 类：该类继承于 Window 类，同时，PhoneWindow 类内部包含了一个 DecorView

对象。简而言之，PhoneWindow 是把一个 FrameLayout 进行了一定的包装，并提供了一组通用

的窗口操作接口。

 Window 类：该类提供了一组通用的窗口（Window）操作 API，这里的窗口仅仅是程序层面上

的，WmS 所管理的窗口并不是 Window 类，而是一个 View 或者 ViewGroup 类，一般就是指

DecorView 类，即一个 DecorView 就是 WmS 所管理的一个窗口。Window 是一个 abstract 类型。

 DecorView 类：该类是一个 FrameLayout 的子类，并且是 PhoneWindow 中的一个内部类。Decor

的英文是 Decoration，即“修饰”的意思，DecorView 就是对普通的 FrameLayout 进行了一定的

修饰，比如添加一个通用的 Title bar，并响应特定的按键消息等。

 ViewRoot 类：WmS 管理客户端窗口时，需要通知客户端进行某种操作，这些都是通过异步消息

完成的，实现的方式就是使用 Handler，ViewRoot 就是继承于 Handler，其作用主要是接收 WmS

的通知。

 W 类：该类继承于 Binder，并且是 ViewRoot 的一个内部类。

 WindowManager 类：客户端要申请创建一个窗口，而具体创建窗口的任务是由 WmS 完成的，

WindowManager 类就像是一个部门经理，谁有什么需求就告诉它，由它和 WmS 进行交互，客

户端不能直接和 WmS 进行交互。

Android

内核剖析

6.1.3 Linux 驱动

Linux 驱动和 Framework 相关的主要包含两部分，分别是 SurfaceFlingger（SF）和 Binder。每一个

窗口都对应一个 Surface，SF 驱动的作用是把各个 Surface 显示在同一个屏幕上。

Binder 驱动的作用是提供跨进程的消息传递。

6.2 APK 程序的运行过程

首先，ActivityThread 从 main()函数中开始执行，调用 prepareMainLooper()为 UI 线程创建一个消息

队列(MessageQueue)。

然后创建一个 ActivityThread 对象，在 ActivityThread 的初始化代码中会创建一个 H（Handler）对

象和一个 ApplicationThread（Binder）对象。其中 Binder 负责接收远程 AmS 的 IPC 调用，接收到调用

后，则通过 Handler 把消息发送到消息队列，UI 主线程会异步地从消息队列中取出消息并执行相应操作，

比如 start、stop、pause 等。

接着 UI 主线程调用 Looper.loop()方法进入消息循环体，进入后就会不断地从消息队列中读取并处

理消息。

当 ActivityThread 接收到 AmS 发送 start 某个 Activity 后，就会创建指定的 Activity 对象。Activity

又会创建 PhoneWindow 类→DecorView 类→创建相应的 View 或者 ViewGroup。创建完成后，Activity

需要把创建好的界面显示到屏幕上，于是调用 WindowManager 类，后者于是创建一个 ViewRoot 对象，

该对象实际上创建了 ViewRoot 类和 W 类，创建 ViewRoot 对象后，WindowManager 再调用 WmS 提供

的远程接口完成添加一个窗口并显示到屏幕上。

接下来，用户开始在程序界面上操作。KeyQ 线程不断把用户消息存储到 QueueEvent 队列中，

InputDispatcherThread 线程逐个取出消息，然后调用 WmS 中的相应函数处理该消息。当 WmS 发现该

消息属于客户端某个窗口时，就会调用相应窗口的 W 接口。

W 类是一个 Binder，负责接收 WmS 的 IPC 调用，并把调用消息传递给 ViewRoot，ViewRoot

再把消息传递给 UI 主线程 ActivityThread，ActivityThread 解析该消息并做相应的处理。在客户端程

序中，首先处理消息的是 DecorView，如果 DecorView 不想处理某个消息，则可以将该消息传递给

其内部包含的子 View 或者 ViewGroup，如果还没有处理，则传递给 PhoneWindow，最后再传递给

Activity。

6.3 客户端中的线程

在多任务操作系统中，任何程序都运行在线程之中。系统首先会为客户端程序分配一个线程，然后

该线程从程序的入口处开始执行。那么，请思考以下问题。

 Android APK 程序中都有哪些线程？

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内核剖析

是一个线程，即 UI 线程。同一个程序中的多个 Activity 都由 ActivityThread 进行调用，Activity 本身只

是一个 Java 类而已，就像 Rect、Trigle 类一样，如果有人问“Rect 类和 Trigle 类之间如何传递消息”，

你会不会觉得有点奇怪？

事实上，如果要在两个类中传递数据，方法可以有很多。

方法一：可以先实例化某个类，获得该类的引用，当其他类需要该对象的内部数据时，可以直接通

过该引用去访问该类的内部数据。

方法二：对于 A、B 两个类之间，可以先实例化一个第三方类 C，然后两个类都可以把需要传递的

数据存入 C 中，或从 C 中取出。

这些方法理论上都可以用在 Activity 类之间传递数据。然而，与普通类传递数据有所不同，普通类

的实例化都是程序员显式完成的，而 Activity 类的实例化却是由 Framework 完成的，程序员只能使用

startActivity()方法来告诉 Framework 去运行哪个 Activity，这就意味着程序员不能得到 Acitivity 对象的

引用，那么就不能直接访问该对象的内部数据。解决的办法是使用 Activity.getApplication()函数，该函

数能够返回一个 Application 对象，该 Application 对象在该程序中是唯一的，同一程序中的不同 Activity

调用该函数所返回的 Application 对象是相同的，该对象的名称可以在 AndroidManifest.xml 中指定。一

旦获取了该 Application 对象，就可以借助该对象，在不同的 Activity 之间传递数据。

除此之外，Framework 本身也提供了标准的 Activity 之间传递数据的方法，即 Intent 类。该类作为

startActivity() 的参数，仅用于在启动 Activity 时传递给目标 Activity ，同时，如果调用

startActivityForResult()，目标 Activity 在结束后，也会返回一个 Intent 对象给原 Activity。

另外，从设计理念的角度来看，Android 认为，两个 Activity 如果要共享数据，可以通过 Preference

Storage 或者文件、数据库进行，同时，在一般情况下，设备上只会有一个 Activity 在运行，因此，多

个 Activity 之间传递数据也不是必需的。如果某个 Activity 需要在停止后还能处理某些数据，那么，该

Activity 似乎更应该被设计为一个后台的 Thread 或者一个 Service，无论是 Thread 还是 Service 都很容易

获得其引用。

6.4.2 窗口相关的概念

在源码和本书中，会经常提到以下概念，窗口、Window 类、ViewRoot 类以及 W 类，本节简单介

绍这些概念的联系和区别。

首先澄清几个概念。

 窗口（Window）：这是一个纯语义的说法，即程序员所看到的屏幕上的某个独立的界面，比如

一个带有 Title Bar 的 Activity 界面、一个对话框、一个 Menu 菜单等，这些都称之为窗口。本书

中所说的窗口管理一般也都泛指所有这些窗口，在 Android 的英文相关文章中则直接使用

Window 这个单词。而从 WmS 的角度来讲，窗口是接收用户消息的最小单元，WmS 内部用特

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