Android深入理解Context（一）Context關聯類和Application Context創建過程

前言

Context也就是上下文對象，是Android較為常用的類，但是對於Context，很多人都停留在會用的階段，這個系列會帶大家從源碼角度來分析Context，從而更加深入的理解它。

1.Context概述

Context意為上下文或者場景，是一個應用程序環境信息的接口。
在開發中我們經常會使用Context，它的使用場景總的來說分為兩大類，它們分別是：

• 使用Context調用方法，比如：啟動Activity、訪問資源、調用系統級服務等。
• 調用方法時傳入Context，比如：彈出Toast、創建Dialog等。

Activity、Service和Application都是間接的繼承自Context的，因此，我們可以計算出一個應用程序進程中有多少個Context，這個數量等於Activity和Service的總個數加1，1指的是Application的數量。

Context是一個抽象類，它的內部定義了很多方法以及靜態常量，它的具體實現類為ContextImpl。和Context相關聯的類，除了ContextImpl還有ContextWrapper、ContextThemeWrapper和Activity等等，下面給出Context的關系圖。

從圖中我們可以看出，ContextImpl和ContextWrapper繼承自Context，ContextWrapper內部包含有Context類型的mBase對象，mBase具體指向的是ContextImpl。ContextImpl提供了很多功能，但是外界需要使用並拓展ContextImpl的功能，因此設計上使用了裝飾模式，ContextWrapper是裝飾類，它對ContextImpl進行包裝，ContextWrapper主要是起了方法傳遞作用，ContextWrapper中幾乎所有的方法實現都是調用ContextImpl的相應方法來實現的。
ContextThemeWrapper、Service和Application都繼承自ContextWrapper，這樣他們都可以通過mBase來使用Context的方法，同時它們也是裝飾類，在ContextWrapper的基礎上又添加了不同的功能。
ContextThemeWrapper中包含和主題相關的方法（比如： getTheme方法），因此，需要主題的Activity繼承ContextThemeWrapper，而不需要主題的Service則繼承ContextWrapper。

2.Application Context的創建過程

我們通過調用getApplicationContext來獲取應用程序的全局的Application Context，那么Application Context是如何創建的呢？
當一個應用程序啟動完成后，應用程序就會有一個全局的Application Context。那么我們就從應用程序啟動過程開始着手。

在Android深入四大組件（一）應用程序啟動過程（后篇）這篇文章的最后講了ActivityThread啟動Activity。ActivityThread作為應用程序進程的核心類，它會調用它的內部類ApplicationThread的scheduleLaunchActivity方法來啟動Activity，如下所示。

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative {
 ...
   @Override
    public final void scheduleLaunchActivity(Intent intent, IBinder token, int ident,
            ActivityInfo info, Configuration curConfig, Configuration overrideConfig,
            CompatibilityInfo compatInfo, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,
            int procState, Bundle state, PersistableBundle persistentState,
            List<ResultInfo> pendingResults, List<ReferrerIntent> pendingNewIntents,
            boolean notResumed, boolean isForward, ProfilerInfo profilerInfo) {
            updateProcessState(procState, false);
            ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord();
            ...
            sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);
    }
 ...   
}

在ApplicationThread的scheduleLaunchActivity方法中向H類發送LAUNCH_ACTIVITY類型的消息，目的是將啟動Activity的邏輯放在主線程中的消息隊列中，這樣啟動Activity的邏輯會在主線程中執行。我們接着查看H類的handleMessage方法對LAUNCH_ACTIVITY類型的消息的處理。

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

private class H extends Handler {
      public static final int LAUNCH_ACTIVITY         = 100;
...
public void handleMessage(Message msg) {
          if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
          switch (msg.what) {
              case LAUNCH_ACTIVITY: {
                  Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
                  final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;
                  r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                          r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);//1
                  handleLaunchActivity(r, null, "LAUNCH_ACTIVITY");//2
                  Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
              } break;
            
            ...
}

H繼承自Handler ，是ActivityThread的內部類。在注釋1處通過getPackageInfoNoCheck方法獲得LoadedApk類型的對象，並將該對象賦值給ActivityClientRecord 的成員變量packageInfo，其中LoadedApk用來描述已加載的APK文件。在注釋2處調用handleLaunchActivity方法，如下所示。
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent, String reason) {
    ...
     Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);
    ...
 }

我們接着查看performLaunchActivity方法：
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
...
    try {
        Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
       ...
    } 
    ...
    return activity;
}

performLaunchActivity方法中有很多重要的邏輯，這里只保留了Application Context相關的邏輯，想要更多了解performLaunchActivity方法中的邏輯請查看Android深入四大組件（一）應用程序啟動過程（后篇）這篇文章的第二小節。這里ActivityClientRecord 的成員變量packageInfo是LoadedApk類型的，我們接着來查看LoadedApk的makeApplication方法，如下所示。
frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java

public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,
        Instrumentation instrumentation) {
    if (mApplication != null) {//1
        return mApplication;
    }
    ...
    try {
      ...
       java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader();
      ...
        ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);//2
        app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
                cl, appClass, appContext);//3
        appContext.setOuterContext(app);//4
    } catch (Exception e) {
       ...
    }
    mActivityThread.mAllApplications.add(app);
    mApplication = app;//5
    ...
    return app;
}

注釋1處如果mApplication不為null則返回mApplication，這里假設是第一次啟動應用程序，因此mApplication為null。在注釋2處通過ContextImpl的createAppContext方法來創建ContextImpl。注釋3處的代碼用來創建Application，在Instrumentation的newApplication方法中傳入了ClassLoader類型的對象以及注釋2處創建的ContextImpl 。在注釋4處將Application賦值給ContextImpl的Context類型的成員變量mOuterContext。注釋5處將Application賦值給LoadedApk的成員變量mApplication，在Application Context的獲取過程中我們會再次用到mApplication。我們來查看注釋3處的Application是如何創建的，Instrumentation的newApplication方法如下所示。
frameworks/base/core/java/android/app/Instrumentation.java

static public Application newApplication(Class<?> clazz, Context context)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException, 
        ClassNotFoundException {
    Application app = (Application)clazz.newInstance();//1
    app.attach(context);
    return app;
}

Instrumentation中有兩個newApplication重載方法，最終會調用上面這個重載方法。注釋1處通過反射來創建Application，並調用了Application的attach方法，並將ContextImpl傳進去：
frameworks/base/core/java/android/app/Application.java

/* package */ final void attach(Context context) {
    attachBaseContext(context);
    mLoadedApk = ContextImpl.getImpl(context).mPackageInfo;
}

attach方法中調用了attachBaseContext方法，它的實現在Application的父類ContextWrapper中，代碼如下所示。
frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java

protected void attachBaseContext(Context base) {
     if (mBase != null) {
         throw new IllegalStateException("Base context already set");
     }
     mBase = base;
 }

從上文我們得知，這個base指的是ContextImpl，將ContextImpl賦值給ContextWrapper的Context類型的成員變量mBase。Application Context的創建過程就講到這里，最后給出Application Context創建過程的時序圖。
繪圖1_副本.png

3.Application Context的獲取過程

當我們熟知了Application Context的創建過程，那么它的獲取過程會非常好理解。我們通過調用getApplicationContext方法來獲得Application Context，getApplicationContext方法的實現在ContextWrapper中，如下所示。
frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java

@Override
public Context getApplicationContext() {
    return mBase.getApplicationContext();
}

從上文我們得知，mBase指的是ContextImpl，我們來查看 ContextImpl的getApplicationContext方法：
frameworks/base/core/java/android/app/ContextImpl.java

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

如果LoadedApk不為null，則調用LoadedApk的getApplication方法，否則調用AvtivityThread的getApplication方法。由於應用程序這時已經啟動，因此LoadedApk不會為null，則會調用LoadedApk的getApplication方法：
frameworks/base/core/java/android/app/LoadedApk.java

Application getApplication() {
     return mApplication;
 }

這里的mApplication我們應該很熟悉，它在上文LoadedApk的makeApplication方法的注釋5處被賦值。這樣我們通過getApplicationContext方法就獲取到了Application Context。