如果说Android源码中哪个地方装饰模式应用的最明显的话,那肯定是非ContextWrapper莫属了,ContextWrapper是一个透明的经典的装饰模式。本文将通过装饰器模式分析Context源码结构。本文基于的Android源码是(android 5.0.0)。首先先介绍一下装饰模式。
装饰模式
意图
装饰模式动态地给对象添加额外的职责,就添加功能来说,它比子类的方式更加灵活。
UML图
简单代码
class Component{ public void operate1(){ //do operate1 System.out.println("operate1"); }}class ComponentDecorator extends Component{ private Component mComponent; public ComponentDecorator(Component component){ mComponent = component; } public void operate1(){ // 添加相关的职责 System.out.println("print before"); mComponent.operate1(); }}class ComponentChild{ public void operate1(){ //do operate1 System.out.println("child operate1"); }}public static void main(String [] args){ ComponentChild component = new ComponentChild(); ComponentDecorator decorator = new ComponnentDecorator(component); decorator.operate1();}
上面的代码就简单实现了装饰模式,通过把被装饰的对象作为装饰器的成员变量,当调用装饰器的操作的时候,装饰器还是会调用被装饰对象的操作,但是装饰器可以给对应的操作添加相关功能。装饰器透明的实现就是跟被装饰对象的接口一致,不添加新的接口,但是现在更多的实现方式是半透明的。装饰模式与子类实现方式比,它能够装饰被装饰对象的各种子类,甚至可以装饰装饰器对象(装饰器之间互相装饰),这样比子类化添加功能更加灵活。如果用子类的方式,将会导致非常多的子类。
ContextWrapper
下面介绍一下Android源码中装饰器的使用:ContextWrapper(装饰器有个别名Wrapper)。先看UML图。
Context
Context是一个全局应用环境接口,具体的实现由Android系统完成。它能访问应用资源,并且能够启动Activity,Service,接收broadcast。
它是一个抽象类,里面包含了各种方法的声明,应该将它作为一个接口类来看待。
ContextWrapper
这是一个Context的包装器,里面包含了一个mBase,ContextWrapper就是包装了mBase。而
ContextThemeWrapper, Activity, Application, Service, ReceiverRestrictedContext
ContextThemeWrapper这个是包含主题的装饰器,而Activity是它的子类。Application, Service, ReceiverRestrictedContext都是ContextWrapper的子类。每一个应用都会有一个Application。Android源码中已经有的Application有EmailApplication,LauncherApplication, Browser等等。
ContextImpl
这个是真正实现Context的类,Context是为应用环境类,它包含了跟环境相关的各种操作:getResource(资源管理,包含了getAssets,layout, string,drawable等等), getPackageManager(包管理器), getContentResolver(用于获取内容模型,比如访问ContentProvider), startActivity(启动Activity), ***Service(包含一系列Service相关操作,start,bind,unbind,stop), registerBroadcast/unregisterBroadcast/sendBroadcast(Broadcast相关)
这里简单介绍一下这几个关键方法的实现方式
getResource
这是获取资源的接口,得到Resource对象。ContextImpl里面有个mResource成员变量,android里面由mResource去读取资源。mResource由ResourceManager生成。现在很多Android资源动态加载是直接通过下面这种方式实现的。
AssetManager assets = AssetManager.class.newInstance();try{ Method method = AssetManager.class.getMethod("addAssetPath",String.class); method.invoke(assets,dexPath); //dexPath 表示动态dex包路径}catch(Exception e){ e.printStackTrace}r = new Resources(assets,getResources.getDisplayMetrics(),getResources.getConfiguration());
不过assets的addAssetPath是一个隐藏函数,需要通过反射去调用。
其实Android的资源框架大致就是如下过程:
- 根据layout,values,drawable等生成对应的ID,保存在R.id文件下面,而Android自带的资源在com.android.R.id里面。assets不会赋予id。
- Android用不同的资源目录后缀来适配不同的语言环境,屏幕大小,比如说drawable-en-w360。Android有一个对应的表,按照顺序匹配,对于drawable,本着不超过对应手机的参数的最大值来匹配。Android在打包的时候会将根据这些参数建立一个索引。
- 打包到resources.arsc文件中
运行的时候应用读取过程
- 先去掉跟手机环境完全不匹配的资源目录,比如现在是中文环境,则去掉en目录
- assets由AssetsManager来访问。其他对应的资源根据MMC表的顺序,按照索引表一个一个的维度来匹配,筛选,直到找到对应的资源。如果没有找到则抛出异常。
上述过程如果想要详细了解可参见罗升阳的博客
getPackageManager
返回包管理器,包管理器可以管理安装在系统中的应用程序包相关的各种信息。可以添加权限,可以查看对应包名的包信息,指定组件的组件信息,安装应用包等等。Android里面不同的应用程序报名绝对不同相同,包就对应了应用程序。所以从这里去理解PackageManager,他就是管理涉及到包管理(应用级相关的信息处理)的管理器。
getContentResolver
返回一个ContentResolver,ContentResolver是用于获取Content模型的,像ContentProvider就是通过ContentResolver来访问。
Activity操作
Context包含了Activity的启动操作,Activity的启动过程简单来说就是经过下面几个步骤:
1. mMainThread.instrumentation.execStartActivity
mMainThread是ActivityThread类型,它是管理着应用程序主线程的执行,像调度Activity,Broadcast等,instrumentation是一个Instrumentation类型,他是Android测试框架,在这里是为了监控Activity的活动,里面会有一个ActivityMonitor去监控被调用的Activity,用ActivityMonitor也可以等待一个指定的Activity启动。也可以阻止一个Activity的启动。
通过这种方式启动Activity主要就是为了监控Activity的启动活动,在测试中将会大有用处。启动完后,也可以检查启动后的返回组件信息。
2. 在execStartActivity的函数中,进行完监控后,就是通过ActivityManagerNative来启动指定的Activity。
int result = ActivityManagerNative.getDefault() .startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent, intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()), token, target != null ? target.mEmbeddedID : null, requestCode, 0, null, options);看到Native其实就可以想到它是通过一种IPC机制来访问的了,具体是ActivityManagerProxy通过Binder进行IPC。
- 由Binder机制来访问ActivityManagerService,ActivityManagerService是进行Activity,Service, Broadcast管理的核心服务。
- 由ActivityManagerService.startActivity 会经过mStackSupervisor 以及 ActivityStack 进行相关处理
- 然后经过ApplicationThread, 最后到主线程的Handler(H)启动Activity
Service
Service除了包含startService,stopService,bindService,unbindService。Service最终也是在ActivityManagerService中管理,但是Service不同的,在ActivityManagerService里面管理的是是ActiveServices。但是最终控制Service的流程还是会到达Handler中
BroadCastReceiver
Context中有sendBroadcast, registerReceiver, unregisterReceiver。对应的都会通过ActivityManagerNative调用ActivityManagerService的相关函数。broadcastIntent是处理sendBroadcast的, ActivityManagerService中也有registerReceiver, unregisterReceiver。ActivityManagerService里面保存有一个Broadcast的ReceiverList,注册的时候将Receiver保存起来,发送广播的时候,根据保存的IntentFilter来找到对应Receiver,另外BroadCastReceiver还有sticky,是注册的时候如果符合已有的sticky广播,则立刻发送给Receiver。
对于Activity,Service启动流程,可以去参考罗升阳的博客,他的博客是基于早期的Android版本的,其实很多地方还是有很多变化了。所以如果想了解最新的源码,建议参考博客,自己去阅读源码。下面讨论一下Context这部分用装饰模式的优势
ContextWrapper装饰模式的好处
其实看了Context的源码结构,知道他是使用了装饰模式,但是为什么这个部分使用装饰模式呢?在这里装饰模式能够很好地添加职责,比如遇到Receiver的时候,ReceiverRestrictedContext就能够限制Receiver调用startService,让应用程序的Receiver不能够启动Service。通过实现装饰器,能够提供各种各样的装饰,并且也为Android应用程序组件提供了应用环境。
与继承的方式添加功能比较
我们似乎可以考虑用继承去实现Context结构,但是如果用继承的方式给Context添加功能,则将Application, ThemeContext,Service等等直接集成自ContextImpl,假如我们需要一种新的Context实现方式,则会变得非常麻烦,新的ContextImpl实现了后,Application又得去继承新的ContextImpl,一方面麻烦,另外一方面导致子类树集成非常庞大。现在用装饰模式,直接将ContextWrapper装饰的对象替换掉就可以了。
策略模式
我们的Context是需要不断在外面添加新的职责装饰的,而策略模式是将系统的内部替换掉,假如说我们需要的是多种Context的实现,则可以采用策略模式。Context是Android应用环境,在Android中,Android的应用环境是确定了的,它在对不同的应用程序,Android的应用环境是不会变化的。
不过话说回来,装饰模式可以添加不同的实现,Android里面也有MockContext,但那是用来测试的,这个地方也可以看作是用了策略的思想,但正常运行的时候是主要是侧重于不同的装饰。这其实也是装饰的好处。
纵然伤心,也不要愁眉不展,因为你不知是谁会爱上你的笑容 –泰戈尔《飞鸟集》