Android全面解析之context机制（二）： context创建流程

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前言

这篇文章来看关于context创建的源码流程。阅读文章需要对四大组件的启动流程有一定的了解，我在相关部分会简单介绍重要的知识点并给相关的文章链接。

在上一篇文章Android全面解析之Context机制(一) : context认知中讲解了context的相关实现类。经过前面的讨论，读者对于context在心中有了一定的理解。但始终觉得少点什么：activity是什么时候被创建的，他的contextImpl是如何被赋值的？Application呢？为什么说ContextProvider的context是Application，Broadcast的context是Activity？contextImpl又是如何被创建的？解决这些疑惑，就必须阅读源码了。阅读源码的好处非常多，上面我的讲述，都是基于我阅读源码之后的理解，而“一千个观众有一千个哈姆雷特”，阅读源码可以形成自己对整个机制自己的思考和理解，同时可以让自己对context那些知识真正落实到代码上，增强自己对知识的自信心。当别人和你意见不同的时候，你可以拍拍胸脯说：我看过源码，这个地方就是这样。是不是非常自信且傲娇？

然而阅读源码不是越多越好，而是把握整体的流程之后阅读关键源码，不要深入源码堆中无法自拔。例如我觉得activity的contextImpl是在Activity创建的过程中被赋值的，那么我就会去找activity的启动流程源码，然后只看和context有关的部分。提高效率的同时，还可以切中我们学习的点。下面的源码阅读我们给出整体流程，然后重点理解关键代码，其他的源码读者可自行下载源码去跟踪阅读一下。

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这是context系列文章的第二部分，限于篇幅把context文章分为三部分：
第一部分：主要讲解什么是context以及关于context家族和相关实现类。Android全面解析之Context机制(一) : context认知
第二部分：主要讲不同Context的创建流程，包括Application、Activity、Service。
第三部分：也是最终篇，讲解剩下两个四大组件的context来源以及从更高的角度理解context。

读者可前往主页选择感兴趣的部分阅读，也可以完整阅读系统化学习context。

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Application

Application应用级别的context，是在应用被创建的时候被创建的，是第一个被创建的context，也是最后一个被销毁的context。因而追踪Application的创建需要从应用程序的启动流程看起。应用启动的源码流程如下（简化版）：

应用程序从ActivityThread的main方法开始执行，从Handler消息机制中我们知道main方法主要是开启线程的Looper以及handler，然后由AMS向主线程发送message控制应用的启动过程。因而我们可以把目标锁定在图中的最后一个方法：handleBindApplication，Application最有可能在这里被创建：

ActivityThread.class (api29)

private void handleBindApplication(AppBindData data) {
    ...
 // 创建LoadedApk对象
    data.info = getPackageInfoNoCheck(data.appInfo, data.compatInfo);
    ...
    Application app;
    ...
    try {
  // 创建Application
        app = data.info.makeApplication(data.restrictedBackupMode, null);
        ...
    }
    try {
        ...
  // 回调Application的onCreate方法
        mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app);
    }
    ...
}

handleBindApplication的参数AppBindData是AMS给应用程序的启动信息，其中就包含了“权限凭证”——ApplicationInfo等。LoadedApk就是通过这些对象来创建获取对系统资源的访问权限，然后通过LoadApk来创建ContextImpl以及Application。

这里我们只关注和context创建有关的逻辑，前面启动程序的源码以及AMS如何处理，这里就不讲了，读者有兴趣可以读ContextProvider启动流程这篇文章，其中对ContextProvider的启动过程就有对上述源码进行追踪详解。

那么接下来我们继续关注Application是如何创建的：

LoadeApk.class(api29)
public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,
        Instrumentation instrumentation) {
    // 如果application已经存在则直接返回
    if (mApplication != null) {
        return mApplication;
    }
 ...
    Application app = null;
    String appClass = mApplicationInfo.className;
    ...
    try {
        java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader();
       ...
  // 创建ContextImpl
        ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);
  // 利用类加载器加载我们在AndroidMenifest指定的Application类
        app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
                cl, appClass, appContext);
        // 把Application的引用给comtextImpl，这样contextImpl也可以很方便地访问Application
        appContext.setOuterContext(app);
    } 
    ...
    mActivityThread.mAllApplications.add(app);
    // 把app设置为mApplication，当我们调用context.getApplicationContext就是获取这个对象
    mApplication = app;

    if (instrumentation != null) {
        try {
   // 回调Application的onCreate方法
            instrumentation.callApplicationOnCreate(app);
        } 
        ...
    }
  ...
    return app;
}

代码的逻辑也不复杂，首先判断LoadedApk对象中的mApplication是否存在，否则创建ContextImpl，再利用类加载器和contextImpl创建Application，最后把Application对象赋值给LoadedApk的mApplication，再回调Application的onCreate方法。我们先来看一下contextImpl是如何创建的：

ContextImpl.class(api29)
static ContextImpl createAppContext(ActivityThread mainThread, LoadedApk packageInfo,
        String opPackageName) {
    if (packageInfo == null) throw new IllegalArgumentException("packageInfo");
    ContextImpl context = new ContextImpl(null, mainThread, packageInfo, null, null, null, 0,
            null, opPackageName);
    context.setResources(packageInfo.getResources());
    return context;
}

这里直接new了一个ContextImpl，同时给ContextImpl赋值访问系统资源相关的“权限”对象——ActivityThread，LoadedApk等。让我们再回到Application的创建过程。我们可以猜测，在newApplication包含的逻辑肯定有：利用反射创建Application，再把contextImpl赋值给Application。原因是每个人自定义的Application类不同，需要利用反射来创建对象，其次Application中的mBase属性是对ContextImpl的引用。看源码：

Instrumentation.class(api29)
public Application newApplication(ClassLoader cl, String className, Context context)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException, 
        ClassNotFoundException {
    Application app = getFactory(context.getPackageName())
            .instantiateApplication(cl, className);
    app.attach(context);
    return app;
}

Application.class(api29)
final void attach(Context context) {
    attachBaseContext(context);
    mLoadedApk = ContextImpl.getImpl(context).mPackageInfo;
}

ContextWrapper.class(api29)
Context mBase;    
protected void attachBaseContext(Context base) {
    if (mBase != null) {
        throw new IllegalStateException("Base context already set");
    }
    mBase = base;
}    

结果非常符合我们的猜测，先创建Application对象，再把ContextImpl通过Application的attach方法赋值给Application。然后Application的attach方法调用了ContextWrapper的attachBaseContext方法，因为Application也是继承自ContextWrapper。这样，就把ContextImpl赋值给Application的mBase属性了。

再回到前面的逻辑，创建了Application之后需要回调onCreate方法：

Instrumentation.class(api29)
public void callApplicationOnCreate(Application app) {
    app.onCreate();
}

简单粗暴，直接回调。到这里，Application的创建以及context的创建流程就走完了。但是需要注意的是，全局初始化需要在onCreate中进行，而不要在Application的构造器中执行。从代码中我们可以看到ContextImpl是在Application被创建之后再赋值的。

Activity

Activity的context也是在Activity创建的过程中被创建的，这个就涉及到Activity的启动流程，这里涉及到三个流程：应用程序请求AMS，AMS处理请求，应用程序响应Activity创建事务：

依然，我们专注于Activity的创建流程，其他的读者可阅读Activity启动流程这篇文章了解。和Application一样，Activity的创建时由AMS来控制的，AMS向应用程序进程发送消息来执行具体的启动逻辑。最后会执行到handleLaunchActivity这个方法：

ActivityThread.class(api29)
public Activity handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r,
        PendingTransactionActions pendingActions, Intent customIntent) {
    ...
    final Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);
 ...
   return a;
}

最终的就是中间这句代码，进入看源码：

ActivityThread.class(api29)
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
    ...
 // 创建Activity的ContextImpl
    ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
    Activity activity = null;
    try {
        // 利用类加载创建activity实例
        java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
        activity = mInstrumentation.newActivity(
                cl, component.getClassName(), r.intent);
        ...
    }
    try {
  // 创建Application
        Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
  ...
        if (activity != null) {
            ...
   // 把activity设置给context，这样context也可以访问到activity了
            appContext.setOuterContext(activity);
            // 调用activity的attach方法把contextImpl设置给activity
            activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
                            r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
                            r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
                            r.referrer, r.voiceInteractor, window, r.configCallback,
                            r.assistToken);

            int theme = r.activityInfo.getThemeResource();
            if (theme != 0) {
                // 设置主题
                activity.setTheme(theme);
            }
            ...
   // 回调onCreate方法
            if (r.isPersistable()) {
                mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
            } else {
                mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
            }
            ...
        }
        ...
    }
 ...
    return activity;
}

代码的逻辑不是很复杂，首先创建Activity的ContextImpl，利用类加载创建activity实例，然后再通过LoadedApk创建Application，这个方法在前面我们讲过，如果Application已经创建会直接返回已经创建的对象。然后把activity设置给context，这样context也可以访问到activity了。这里要注意，前面讲到使用Activity的context会造成内存泄露，那么可不可以用Activity的contextImpl对象呢？答案是不可以，因为ContextImpl也会持有Activity的引用，需要特别注意一下。随后再调用activity的attach方法把contextImpl设置给activity。后面是设置主题和回调onCreate方法，我们就不深入了，主要看看attach方法：

Activity.class(api29)
final void attach(Context context,...) {
    attachBaseContext(context);
  ...   
}

这里省略了大量的代码，只保留关键一句：attachBaseContext，是不是很熟悉？调用ContextWrapper的方法来给mBase属性赋值，和前面Application是一样的，就不再赘述。

Service

依然只关注关键代码流程，先看Service的启动流程图：

Service的创建过程也是受AMS的控制，同样我们看到创建Service的那一步，最终会调用到handleCreateService这个方法：

private void handleCreateService(CreateServiceData data) {
    ...
    LoadedApk packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
            data.info.applicationInfo, data.compatInfo);
    Service service = null;
    try {
        java.lang.ClassLoader cl = packageInfo.getClassLoader();
        service = packageInfo.getAppFactory()
                .instantiateService(cl, data.info.name, data.intent);
    } 
    ...
    try {
        ...
        ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(this, packageInfo);
        context.setOuterContext(service);

        Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
        service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,
                ActivityManager.getService());
        service.onCreate();
        mServices.put(data.token, service);
        ...
    } 
    ...
}

Service的逻辑就相对简单了，同样创建service实例，再创建contextImpl，最后把contextImpl通过Service的attach方法赋值给mBase属性，最后回调Service的onCreate方法。过程和上面的很像，这里就不再深入讲了，感兴趣的读者可自行去阅读源码，也可以阅读Android中Service的启动与绑定过程详解（基于api29）这篇文章了解Service的详细内容。

最后

文章讲解了三大context实现类的启动流程，相信通过源码阅读对context有一个更加彻底的理解。四大组件还有广播以及内容提供器，限于篇幅就放在下一部分讲了。

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