ActivityManagerService數據結構ProcessRecord(一)

Android系統中用於描述進程的數據結構是ProcessRecord對象，AMS便是管理進程的核心模塊。四大組件 （Activity,Service, BroadcastReceiver, ContentProvider）定義在AndroidManifest.xml文件， 每一項都可以用屬性android:process指定所運行的進程。同一個app可以運行在通過一個進程，也可以運行在多個進程， 甚至多個app可以共享同一個進程。

以一幅圖來展示AMS管理進程的相關成員變量以及ProcessRecord對象：

進程與AMS的關聯

這里只介紹AMS的進程相關的成員變量：

1. mProcessNames：數據類型為ProcessMap，以進程名和userId為key來記錄ProcessRecord;
   • 添加進程，addProcessNameLocked()
   • 刪除進程，removeProcessNameLocked()
2. mPidsSelfLocked: 數據類型為SparseArray，以進程pid為key來記錄ProcessRecord;
   • startProcessLocked()，移除已存在進程，增加新創建進程pid信息；
   • removeProcessLocked，processStartTimedOutLocked，cleanUpApplicationRecordLocked移除進程；
3. mLruProcesses：數據類型為ArrayList，以進程最近使用情況來排序記錄ProcessRecord;
   • 其中第一個元素代表的便是最近最少使用的進程；
   • updateLruProcessLocked()更新進程隊列位置；
4. mRemovedProcesses：數據類型為ArrayList，記錄所有需要強制移除的進程；
5. mProcessesToGc：數據類型為ArrayList，記錄系統進入idle狀態需執行gc操作的進程；
6. mPendingPssProcesses：數據類型為ArrayList，記錄將要收集內存使用數據PSS的進程；
7. mProcessesOnHold：數據類型為ArrayList，記錄剛開機過程，系統還沒與偶准備就緒的情況下， 所有需要啟動的進程都放入到該隊列；
8. mPersistentStartingProcesses：數據類型ArrayList，正在啟動的persistent進程；
9. mHomeProcess: 記錄包含home Activity所在的進程；
10. mPreviousProcess：記錄用戶上一次剛訪問的進程；其中mPreviousProcessVisibleTime記錄上一個進程的用戶訪問時間；
11. mProcessList: 數據類型ProcessList，用於進程管理，Adj常量定義位於該文件；

其中最為常見的是mProcessNames，mPidsSelfLocked，mLruProcesses這3個對象；

進程與組件的關聯

系統AMS這邊是由ProcessRecord對象記錄進程，進程自身比較重要成員變量如下：

1. processName：記錄進程名，默認情況下進程名和該進程運行的第一個apk的包名是相同的，當然也可以自定義進程名；
2. pid: 記錄進程pid，該值在由進程創建時內核所分配的。
3. thread：執行完attachApplicationLocked()方法，會把客戶端進程ApplicationThread的binder服務的代理端傳遞到 AMS，並保持到ProcessRecord的成員變量thread；
   • ProcessRecord.makeActive，賦值；
   • ProcessRecord.makeInactive，清空；
4. info：記錄運行在該進程的第一個應用；
5. pkgList: 記錄運行在該進程中所有的包名，比如通過addPackage()添加；
6. pkgDeps：記錄該進程所依賴的包名，比如通過addPackageDependency()添加；
7. lastActivityTime：每次updateLruProcessLocked()過程會更新該值；
8. killedByAm：當值為true，意味着該進程是被AMS所殺，而非由於內存低而被LMK所殺；
9. killed：當值為true，意味着該進程被殺，不論是AMS還是其他方式；
10. waitingToKill：比如cleanUpRemovedTaskLocked()過程會賦值為”remove task”，當該進程處於后台且

任一組件都運行在某個進程，再來說說ProcessRecord對象中與組件的關聯關系：

成員變量	說明	對應組件
activities	記錄進程的ActivityRecord列表	Activity
services	記錄進程的ActivityRecord列表	Service
executingServices	記錄進程的正在執行的ActivityRecord列表	Service
connections	記錄該進程bind的ConnectionRecord集合	Service
receivers	動態注冊的廣播接收者ReceiverList集合	Broadcast
curReceiver	當前正在處理的一個廣播BroadcastRecord	Broadcast
pubProviders	該進程發布的ContentProviderRecord的map表	ContentProvider
conProviders	該進程所請求的ContentProviderConnection列表	ContentProvider

說明：

• connections：舉例來說，進程A調用bindService()方法去bind遠程進程B的Service。 此時會在進程A的ProcessRecord.connections添加一個ConnectionRecord.
• pubProviders: 該進程所有對外發布的ContentProvider信息，這是是以ArrayMap形式保存，即 以provider的name為key,以ContentProviderRecord為value的鍵值對結構體。
• conProviders: 當進程A調用query()的過程，會執行getContentProvider()方法去向進程B請求 provider的代理。此時會在進程A的ProcessRecord.conProviders添加一個ContentProviderConnection。

AMS的組件管理

組件啟動，先填充完進程信息，接下來還需要完善組件本身的信息，各個組件在system_server的核心信息記錄如下：

• Service的信息記錄在ActiveServices和AMS
• Broadcast信息記錄在BroadcastQueue和AMS
• Activity信息記錄在ActivityStack，ActivityStackSupervisor，以及AMS;
• Provider信息記錄在ProviderMap和AMS;

可見，AMS是整個四大組件最為核心的對象，所有組件都或多或少依賴該對象的數據結構信息。 關系圖如下：

 Activity

AMS對象

public final class ActivityManagerService extends ...{
    //當前聚焦的Activity
    ActivityRecord mFocusedActivity = null;
    //用於管理各個Activity棧
    final ActivityStackSupervisor mStackSupervisor;
}

ASS對象

public final class ActivityStackSupervisor implements DisplayListener {
    //桌面app所在棧
    ActivityStack mHomeStack;

    //當前可以接受Input事件，或許啟動下一個Activity的棧
    ActivityStack mFocusedStack;

    //當該值等於mFocusedStack，代表當前棧頂的Activity已進入resumed狀態；
    //當該值等於上一個舊棧時，代表正處理activity切換狀態；
    private ActivityStack mLastFocusedStack;

    //在完成相應目標前，等待新的Activity成為可見的Activity列表
    final ArrayList<ActivityRecord> mWaitingVisibleActivities = new ArrayList<>();

    //等待找到下一個可見Activity的等待列表
    final ArrayList<IActivityManager.WaitResult> mWaitingActivityVisible = new ArrayList<>();

    //等待找到下一個已啟動Activity的等待列表
    final ArrayList<IActivityManager.WaitResult> mWaitingActivityLaunched = new ArrayList<>();

    //等待上一個activity安置完成，則即將進入被stopped的Activity列表
    final ArrayList<ActivityRecord> mStoppingActivities = new ArrayList<>();

    //等待上一個activity安置完成，則即將進入被finished的Activity列表
    final ArrayList<ActivityRecord> mFinishingActivities = new ArrayList<>();

    //即將進入sleep狀態的進程所對應的Activity列表
    final ArrayList<ActivityRecord> mGoingToSleepActivities = new ArrayList<>();
}

AS對象

final class ActivityStack{
    //記錄該棧中所有的task
    private final ArrayList<TaskRecord> mTaskHistory = new ArrayList<>();

    //按LRU方式排序的Activity列表，隊尾成員是最新活動的Activity
    final ArrayList<ActivityRecord> mLRUActivities = new ArrayList<>();

    //正在執行pausing過程的Activity
    ActivityRecord mPausingActivity = null;

    //已處於paused狀態的Activity
    ActivityRecord mLastPausedActivity = null;

    //已處於Resumed狀態的Activity
    ActivityRecord mResumedActivity = null;
}

Service

public final class ActiveServices {
    //記錄不同User下所有的Service信息
    final SparseArray<ServiceMap> mServiceMap = new SparseArray<>();

    //bind service的連接信息，以IServiceConnection的Bp端作為Keys
    final ArrayMap<IBinder, ArrayList<ConnectionRecord>> mServiceConnections = new ArrayMap<>();

    //已請求啟動但尚未啟動的Service列表
    final ArrayList<ServiceRecord> mPendingServices = new ArrayList<>();

    //crash后需要計划重啟的Service列表
    final ArrayList<ServiceRecord> mRestartingServices = new ArrayList<>();

    //正在執行destroyed的service列表
    final ArrayList<ServiceRecord> mDestroyingServices = new ArrayList<>();
}

Broadcast

public final class ActivityManagerService extends ...{
    //前台廣播隊列
    BroadcastQueue mFgBroadcastQueue;
    //后台廣播隊列
    BroadcastQueue mBgBroadcastQueue;
    //廣播隊列數組，也就是前台和后台廣播隊列
    final BroadcastQueue[] mBroadcastQueues = new BroadcastQueue[2];
    
    //粘性廣播，[userId，action，ArrayList<Intent>]
    final SparseArray<ArrayMap<String, ArrayList<Intent>>> mStickyBroadcasts;
    
    //動態注冊的廣播接收者，其中key為客戶端InnerReceiver的Bp端，value為ReceiverList
    final HashMap<IBinder, ReceiverList> mRegisteredReceivers = new HashMap<>();
    
    //從廣播intent到已注冊接收者的解析器
    final IntentResolver<BroadcastFilter, BroadcastFilter> mReceiverResolver；
}

BroadcastQueue.java

public final class BroadcastQueue{
    //並行廣播列表
    final ArrayList<BroadcastRecord> mParallelBroadcasts = new ArrayList<>();
    //串行廣播列表
    final ArrayList<BroadcastRecord> mOrderedBroadcasts = new ArrayList<>();
    
    //即將要處理的串行廣播，等待目標進程創建完成。每個廣播隊列只有一個，其他必須等待該廣播完成。
    BroadcastRecord mPendingBroadcast = null;
}

Provider

public final class ActivityManagerService extends ...{
    //記錄系統所有的provider信息
    final ProviderMap mProviderMap;
    
    //記錄有client正在等待的provider列表，當provider發布完成則從該隊列移除
    final ArrayList<ContentProviderRecord> mLaunchingProviders;
}

ProviderMap.java

public final class ProviderMap {
    //以provider名字(auth)為key的方式所記錄的provider信息
    private final HashMap<String, ContentProviderRecord> mSingletonByName;
    //以provider組件名(ComponentName)為key的方式所記錄的provider信息
    private final HashMap<ComponentName, ContentProviderRecord> mSingletonByClass;
    
    //記錄不同UserId下的，以auth為key的方式所記錄的provider信息
    private final SparseArray<HashMap<String, ContentProviderRecord>> mProvidersByNamePerUser;
    //記錄不同UserId下的，以ComponentName為key的方式所記錄的provider信息
    private final SparseArray<HashMap<ComponentName, ContentProviderRecord>> mProvidersByClassPerUser;
}

同一個provider組件名，可能對應多個provider名。

App端的組件信息

App端的組件信息，都保存在ActivityThread和LoadedApk這兩個對象，主要保存信息：

• ActivityThread：記錄provider, activity, service在客戶端的相關信息；
• LoadedApk: 記錄動態注冊的廣播接收器，以及bind方式啟動service在客戶端的相關信息