理解上下文 Context

Context 也就是上下文对象，是 Android 常用的类，但是对于 Context ，很多人都停留在会用的阶段，本文将带领大家从源码的角度来分析 Context ，从而更加深入地理解它。本文基于Android8.1.0系统分析Context。

1. Context 的关联类

Context 意为上下文，是个应用程序环境信息的接口。

在开发中我们经常使用 Context ，它的使用场景总的来说分为两大类，它们分别是:

使用 Context 调用方怯，比如启动 Activity 、访问资糖、调用系统级服务等。
调用方怯时传入 Context 比如弹出 Toast 、创建 Dialog 等。

Activity、Service、Application 都间接地继承自 Context ，因此我们可以计算出一个应用程序进程中有多少个 Context ，这个数量等于Activity、Service 的总个数加1 , 指的是 Application 的数量。

Context 个抽象类，它的内部定义了很多方法以及静态常量，它的具体实现类为 Contextlmpl 。和 Context 相关联的类，除了 Contextlmpl ，还有 ContextWrapper、ContextThemeWrapp 和 Activity 等，如图所示：

从上图可以看出，Contextlmpl 和 ContextWrapper 继承自 Context，ContextWrapper 内部包含 Context 类型的 mBase 对象， mBase 具体指向 Contextlmpl。Contextlmpl 提供了很多功能，但是外界需要使用并拓展 Contextlmpl 的功能，因此设计上使用了装饰模式， ContextWrapper 是装饰类，它对 Contextlmpl 进行包装， ContextWrapper主要是起了方法传递的作用， ContextWrapper 中几乎所有的方法都是调用 Contextlmpl 的相应方法来实现的。 ContextThemeWrapper、Service、Application 都继承自 ContextWrapper，这样它们都可以通过 mBase 来使用 Context 的方法，同时它们也是装饰类，在 ContextWrapper的基础上又添加了不同的功能。 ContextThemeWrapper 中包含和主题相关的方法（比如getTheme 方法），因此，需要主题的 Activity 继承 ContextThemeWrapper ，而不需要主题的Service 继承 ContextWrapper。

Context 的关联类采用了装饰者模式，主要有以下的优点：

使用者（比如 Service ）能够更方便地使用 Context。
如果 Contextlmpl 发生了变化，它的装饰类 ContextWrapper 不需要做任何修改。
Contextlmpl 的实现不会暴露给使用者，使用者也不必关心 Contextlmpl 的实现。
通过组合而非继承的方式，拓展 Contextlmpl 功能，在运行时选择不同的装饰类，实现不同的功能

为了更好地理解 Context 的关联类的设计理念，就需要理解 Application 、Activity 、Service 的 Context 的创建过程，下面分别对它们进行介绍。

2. Application Context 的创建过程

我们通过调用 getApplicationContext 来获取应用程序全局的 Application Context ，那么 Application Context 是如何创建的呢？在一个应用程序启动完成后，应用程序就会有一个全局的 Application Context ，那么我们就从应用程序启动过程开始着手。

ActivityThread 类作为应用程序进程的主线程管理类，它会调用它的内部类 ApplicationThread 的 scheduleLaunchActivity 方法来启动 Activity ，如下所示：

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

    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();r.token = token;r.ident = ident;r.intent = intent;r.referrer = referrer;r.voiceInteractor = voiceInteractor;r.activityInfo = info;r.compatInfo = compatInfo;r.state = state;r.persistentState = persistentState;r.pendingResults = pendingResults;r.pendingIntents = pendingNewIntents;r.startsNotResumed = notResumed;r.isForward = isForward;r.profilerInfo = profilerInfo;r.overrideConfig = overrideConfig;updatePendingConfiguration(curConfig);sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);}

在ApplicationThread 的 scheduleLaunchActivity 方法中向 H 类发送 LAUNCH_ACTIVITY 类型的消息，目的是将启动 Activity 的逻辑放在主线程的消息队列中，这样启动 Activity 的逻辑会在主线程中执行。我们接着查看 H 类的 handleMessage 方法对 LAUNCH_ACTMTY 类型的消息的处理，代码如下所示：

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

private class H extends Handler {      ... 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; // ... 1r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo); // ... 2handleLaunchActivity(r, null, "LAUNCH_ACTIVITY"); // ... 3Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);} break;                  ...                }Object obj = msg.obj;if (obj instanceof SomeArgs) {((SomeArgs) obj).recycle();}if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, "<<< done: " + codeToString(msg.what));}}

H继承自Handler，在注释1处将传过来的 msg 的成员变量 obj 转换为 ActivityClientRecord 。在注释2处通过 getPackagelnfoNoCheck 方法获得 LoadedApk 类型的对象并赋值给 ActivityClientRecord 的成员变量packagelnfo 。应用程序进程要启动 Activity 需要将该 Activity 所属的 APK 加载进来，而 LoadedApk 就是用来描述己加载的 APK 文件的。在注释3处调用 handleLaunchActivity 方法，代码如下所示：
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent, String reason) {       ... // 启动ActivityActivity a = performLaunchActivity(r, customIntent); // ... 1...}

在handleLaunchActivity 方法中调用了 ActivityThread 的 performLaunchActivity 方法，代码如下所示：

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

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

在performLaunchActivity 方法中有很多重要的逻辑，这里只保留了和 Application Context 相关的逻辑，想要了解更多 perfomLaunchActivity 方法中的逻辑请查看“解析Activity的启动过程”的内容。 ActivityClientRecord 的成员变 packagelnfo 是LoadedApk 类型的，我们接着来查看LoadedApk 的 makeApplication 方法，代码如下所示：

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

public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,Instrumentation instrumentation) {if (mApplication != null) { // ... 1return mApplication;}Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "makeApplication");Application app = null;String appClass = mApplicationInfo.className;if (forceDefaultAppClass || (appClass == null)) {appClass = "android.app.Application";}try {java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader();if (!mPackageName.equals("android")) {Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER,"initializeJavaContextClassLoader");initializeJavaContextClassLoader();Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);}ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this); // ... 2app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(cl, appClass, appContext); // ... 3appContext.setOuterContext(app); // ... 4} catch (Exception e) {if (!mActivityThread.mInstrumentation.onException(app, e)) {Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);throw new RuntimeException("Unable to instantiate application " + appClass+ ": " + e.toString(), e);}}mActivityThread.mAllApplications.add(app);mApplication = app; // ... 5...return app;}

在注释1处如果 mApplication 不为 null 则返回 mApplication ，这里假设是第一次启动应用程序，因此 mApplication 为 null 。在注释2处通过 Contextlmpl 的 createAppContext 方法来创建 Contextlmpl 。注释3处的代码用来创建 Application ，在 Instrumentation 的 newApplication 方怯中传入了 ClassLoader 类型的对象以及注释2处创建的 Contextlmpl 。在注释4处将 Application 贼值给 Contextlmpl 的 Context 类型的成员变量 mOuterContext ，这样Contextlmpl 中也包含了 Application 的引用。在注释5处将 Application 赋值给 LoadedApk 的成员变 mApplication ，这个 mApplication 是 Application 类型的对象，它用来代表 Application Context ，在 Application Context 的获取过程中我们会再次提到 mApplication 。下面来查看注释3处的 Application 是如何创建的， Instrumentation 的 newApplication 方法代码如下所示：

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

    static public Application newApplication(Class<?> clazz, Context context)throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {Application app = (Application)clazz.newInstance(); // ... 1app.attach(context); // ... 2return app;}

Instrumentation 中有两个 newApplication 重载方法，最终会调用上面这个重载方法。注释1处通过反射来创 Application ，在注释2处调用了 Application 的 attach 方法，将 Contextimpl 传进去，最后返回该 Application ，Application 的 attach 方法如下所示：

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

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

在attach方法中调用了attachBaseContext方法，它在Application的父类ContextWrapper中实现，代码如下所示：

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;}

这个 base 一路传递过来指的是 Contextimpl ，它是 Context 的实现类， Contextimpl 赋值给 ContextWrapper 的 Context 类型的成员变 mBase ，这样在 ContextWrapper 中就可以使用 Context 的方法，而 Application 继承自 ContextWrapper ，同样可以使用 Context 的方法。 Application 的 attach 方法的作用就是使 Application 可以使用 Context 的方法，这样 Application 才可以用来代表 Application Context。

Application Context 的创建过程就讲到这里，接下来我们来分析Application Context 的获取过程。

3. Application Context 的获取过程

当我们熟知了 Application Context 的创建过程之后，那么它的获取过程会非常好理解。我们通过调用 getApplicationContext 方法来获得 Application Context，getApplicationContext 方法在 ContextWrapper 中实现，代码如下所示：

frameworks/base/core/java/android/content/ContextWrapper.java

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

在getApplicationContext 方法中，mBase指的是ContextImpl，接下来查看ContextImpl的getApplicationContext 方法，代码如下所示：

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

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

如果 LoadedApk 类型的 mPackagelnfo 不为 null ，则调用 LoadedApk 的 getApplication 方法，否则调用 ActivityThread 的getApplication 方法。由于应用程序这时已经启动，因此 LoadedApk不会为 null ，则会调用 LoadedApk 的 getApplication 方法，代码如下所示：

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

    Application getApplication() {return mApplication;}

这里的 mApplication 我们应该很熟悉，它在上文 LoadedApk 的 makeApplication 方法的注释5处被赋值。这样我们通过 getApplicationContext 方法就获取到了 Application Context 。

4. Activity的Context 创建过程

想要在 Activity 中使用 Context 提供的方法，务必要先创建 Context 。Activity 的 Context 会在 Activity 的启动过程中被创建，在 “解析Activity的启动过程”中讲到了 ActivityThread 启动 Activity 的过程，我们就从这里开始分析。

ActivityThread 类作为应用程序进程的主线程管理类，它会调用它的内部类 ApplicationThread 的 scheduleLaunchActivity 方法来启动 Activity ，如下所示：

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

    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();r.token = token;r.ident = ident;r.intent = intent;r.referrer = referrer;r.voiceInteractor = voiceInteractor;r.activityInfo = info;r.compatInfo = compatInfo;r.state = state;r.persistentState = persistentState;r.pendingResults = pendingResults;r.pendingIntents = pendingNewIntents;r.startsNotResumed = notResumed;r.isForward = isForward;r.profilerInfo = profilerInfo;r.overrideConfig = overrideConfig;updatePendingConfiguration(curConfig);sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);}

scheduleLaunchActivity 方法将启动 Activity 的参数封装成 ActivityClientRecord , sendMessage 方法向 H 类发送类型为LAUNCH_ACTIVITY 的消息，并将 ActivityClientRecord 传递过去。 sendMessage 方法的目的是将启动 Activity 的逻辑放在主线程的消息队列中，这样启动 Activity 的逻辑就会在主线程中执行。H 类的 handleMessage 方法会对LAUNCH_ACTIVITY 类型的消息进行处理，其中调用了 ActivityThread 的 handleLaunchActivity 方法，而在handleLaunchActivity 方法中又调用了 ActivityThread 的 perfomLaunchActivity 方法，这一过程在第2节已经讲过了，我们直接来查看 ActivityThread 的

perforrnLaunchActivity 方法，代码如下所示：

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

private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {...ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r); // ... 1Activity activity = null;try {java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();activity = mInstrumentation.newActivity(cl, component.getClassName(), r.intent); // ... 2StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());r.intent.setExtrasClassLoader(cl);r.intent.prepareToEnterProcess();if (r.state != null) {r.state.setClassLoader(cl);}} catch (Exception e) {...}try {...if (activity != null) {...appContext.setOuterContext(activity); // ... 3activity.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); // ... 4...if (r.isPersistable()) {mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState); // ... 5} else {mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);}...}r.paused = true;mActivities.put(r.token, r);} catch (SuperNotCalledException e) {throw e;} catch (Exception e) {if (!mInstrumentation.onException(activity, e)) {throw new RuntimeException("Unable to start activity " + component+ ": " + e.toString(), e);}}return activity;}

在 perfomLaunchActivity 方法中有很多重要的逻辑，这里只保留了和 Activity 的 Context 相关的逻辑。在注释2处用来创建 Activity 的实例，在注释1处通过 createBaseContextForActivity 方法来创建 Activity 的 Contextlmpl ，并将 Contextlmpl 传入注释 4处的 activity 的 attach 方法中。在注释3处调用了 Contextlmpl 的 setOuterContext 方法，将此前创建的 Activity 实例赋值给 Contextlmpl 的成员变 mOuterContext ，这样 Contextlmpl 也可以访问 Activity 的变量和方法。在注释5处 mInstrumentation 的callActivityOnCreate 方法中会调用Activity 的 onCreate 方法。我们查看注释1处的 createBaseContextForActivity 方法，代码如下所示：

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

private ContextImpl createBaseContextForActivity(ActivityClientRecord r) {...ContextImpl appContext = ContextImpl.createActivityContext(this, r.packageInfo, r.activityInfo, r.token, displayId, r.overrideConfig);...return appContext;}

在 createBaseContextForActivity 方法中会调用 Contextlmpl 的 createActivityContext 方法来创建 Contextlmpl 。我们回到 ActivityThread 的 perforrnLaunchActivity 方法，查看注释4处的 Activity 的 attach 方法，代码如下所示：

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

   final void attach(Context context, ActivityThread aThread,Instrumentation instr, IBinder token, int ident,Application application, Intent intent, ActivityInfo info,CharSequence title, Activity parent, String id,NonConfigurationInstances lastNonConfigurationInstances,Configuration config, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,Window window, ActivityConfigCallback activityConfigCallback) {attachBaseContext(context); // ... 1mFragments.attachHost(null /*parent*/);mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback); // ... 2mWindow.setWindowControllerCallback(this);mWindow.setCallback(this); // ... 3mWindow.setOnWindowDismissedCallback(this);mWindow.getLayoutInflater().setPrivateFactory(this);...mWindow.setWindowManager((WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),mToken, mComponent.flattenToString(),(info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0); // ... 4if (mParent != null) {mWindow.setContainer(mParent.getWindow());}mWindowManager = mWindow.getWindowManager(); // ... 5mCurrentConfig = config;mWindow.setColorMode(info.colorMode);}

在注释2处创建 PhoneWindow ，它代表应用程序窗口。 PhoneWindow 在运行中会间接触发很多事件，比如点击、菜单弹出、屏幕焦点变化等事件，这些事件要转发给与 PhoneWindow 关联的 Activity，转发操作通过 Window. Callback 接口实现， Actvity 实现了这个接口。在注释3处将当前 Activity 通过 Window 的 setCallback 方法传递给 PhoneWindow 。在注释4处为 PhoneWindow 设置 WindowManager ，在注释5处获取 WindowManager 并赋值 Activity 的成员变 mWindowManager ，这样在 Activity 中就可以通过 getWindow Manager 方法来获取 WindowManager 。注释1处的 attachBaseContext 方法在 ContextThemeWrapper 中实现，代码如下所示：

frameworks/base/core/java/android/view/ContextThemeWrappe.java

    protected void attachBaseContext(Context newBase) {super.attachBaseContext(newBase);}

在attachBaseContext 方法中接着调用 ContextThemeWrapper 的父类 ContextWrapper 的 attachBaseContext 方法，代码如下所示：

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; // ... 1}

注释1处的 base 指的是一路传递过来的 Activity 的 Contextlmpl ，将它赋值给 ContextWrapper 的成员变 mBase 。这样 ContextWrapper 的功能就可以交由 Contextlmpl 来处理。Activity 的 Context 创建过程就讲到这里。总结一下，在启动 Activity 的过程中创建Contextlmpl ，并赋值给 ContextWrapper 的成员变 mBase 。Activity 继承自 ContextWrapper的子类 ContextThemeWrapper ，这样在 Activity 中就可以使用 Context 中定义的方法了。

5. Service的Context 创建过程

Service 的 Context 创建过程与Activity 的 Context 创建过程类似，是在 Service 的启动过程中被创建的。在“解析Service的启动过程”中讲到了 ActivityThread 启动 Service 的过程，我们从这里开始分析。 ActivityThread 的内部类 ApplicationThread 调用 scheduleCreateService 方法来启动 Service，代码如下所示：

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

        public final void scheduleCreateService(IBinder token,ServiceInfo info, CompatibilityInfo compatInfo, int processState) {updateProcessState(processState, false);CreateServiceData s = new CreateServiceData();s.token = token;s.info = info;s.compatInfo = compatInfo;sendMessage(H.CREATE_SERVICE, s);}

sendMessage 方法向 H 类发送 CREATE_SERVICE 类型的消息， H 类的 handleMessage 方法会对 CREATE_SERVICE 类型的消息进行处理，其中调用了 ActivityThread 的 handleCreateService 方法，代码如下所示：

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

 private void handleCreateService(CreateServiceData data) {...try {if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Creating service " + data.info.name);// 创建Service的上下文环境ContextImpl对象ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(this, packageInfo); // ... 1context.setOuterContext(service);Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);// 初始化Serviceservice.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,ActivityManager.getService()); // ... 2service.onCreate(); mServices.put(data.token, service);try {ActivityManager.getService().serviceDoneExecuting(data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_ANON, 0, 0);} catch (RemoteException e) {throw e.rethrowFromSystemServer();}} catch (Exception e) {if (!mInstrumentation.onException(service, e)) {throw new RuntimeException("Unable to create service " + data.info.name+ ": " + e.toString(), e);}}}

在注释1处通过ContextImpl 的 createAppContext 方法创建了 ContextImpl 的对象context，并将该context对象传入注释2处 service 的 attach 方法中，代码如下所示：

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

    public final void attach(Context context,ActivityThread thread, String className, IBinder token,Application application, Object activityManager) {attachBaseContext(context); // ... 1mThread = thread;           // NOTE:  unused - remove?mClassName = className;mToken = token;mApplication = application;mActivityManager = (IActivityManager)activityManager;mStartCompatibility = getApplicationInfo().targetSdkVersion< Build.VERSION_CODES.ECLAIR;}

在注释1处调用了 ContextWrapper 的 attachBaseContext 方法，代码如下所示：

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; // ... 1}

注释1处的base是一路传递过来的 Contextimpl ，将Contextlmpl 赋值给ContextWrapper 的 Context 类型的成员变 mBase ，这样在 ContextWrapper 中就可以使用 Context 的方法， Service 继承自 ContextWrapper ，同样可以使用 Context 的方法。

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解析Context

理解上下文 Context

1. Context 的关联类

2. Application Context 的创建过程

3. Application Context 的获取过程

4. Activity的Context 创建过程

5. Service的Context 创建过程

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