深刻理解 Android 中的各类 Context

时间 2020-02-25

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原文原文链接

前言

网上关于 Context 的文章也已经有很多了，好比值得参考的有：android

Android Context彻底解析，你所不知道的Context的各类细节数据库

Android Context 究竟是什么？缓存

但看了一下，发现还有值得讨论的地方，好比这个等式：app

Context个数 = Service 个数 + Activity 个数 + 1ide

老实说，我不明白这个等式有什么意义，并且仍是错的。首先多进程状况下，Application 对象就不止一个；其次，Activity、Service、Application 继承自 ContextWrapper，它们本身就是一个 Context，里面又有一个 Base Context；最后，还有各类 outer context、display context 什么的，这部分没深刻研究过，但 Context 的数量绝对大于上述等式的两倍了。oop

上面这部分算一个讨论，下面正式进入正题。ui

Context 家族

Context 自己是一个抽象类，主要实现类为 ContextImpl，另外有子类 ContextWrapper 和 ContextThemeWrapper，这两个子类都是 Context 的代理类，主要区别是 ContextThemeWrapper 有本身的主题资源。它们继承关系以下：this

Context 有什么用？

若是要弄清楚 “某个类有什么用” 这样的问题，其实很简单，看一下它提供了什么接口就知道了，下面列举一些主要的：.net

/**
* Interface to global information about an application environment.  This is
* an abstract class whose implementation is provided by
* the Android system.  It
* allows access to application-specific resources and classes, as well as
* up-calls for application-level operations such as launching activities,
* broadcasting and receiving intents, etc.
*/
public abstract class Context {
    
    // 四大组件相关
    public abstract void startActivity(@RequiresPermission Intent intent);
    public abstract void sendBroadcast(@RequiresPermission Intent intent);
    public abstract Intent registerReceiver(@Nullable BroadcastReceiver receiver,
                                            IntentFilter filter);
    public abstract void unregisterReceiver(BroadcastReceiver receiver);
    public abstract ComponentName startService(Intent service);
    public abstract boolean stopService(Intent service);
    public abstract boolean bindService(@RequiresPermission Intent service,
            @NonNull ServiceConnection conn, @BindServiceFlags int flags);
    public abstract void unbindService(@NonNull ServiceConnection conn);
    public abstract ContentResolver getContentResolver();
    
    // 获取系统/应用资源
    public abstract AssetManager getAssets();
    public abstract Resources getResources();
    public abstract PackageManager getPackageManager();
    public abstract Context getApplicationContext();
    public abstract ClassLoader getClassLoader();
    public final @Nullable <T> T getSystemService(@NonNull Class<T> serviceClass) { ... }
    
    public final String getString(@StringRes int resId) { ... }
    public final int getColor(@ColorRes int id) { ... }
    public final Drawable getDrawable(@DrawableRes int id) { ... }
    public abstract Resources.Theme getTheme();
    public abstract void setTheme(@StyleRes int resid);
    public final TypedArray obtainStyledAttributes(@StyleableRes int[] attrs) { ... }
    
    // 获取应用相关信息
    public abstract ApplicationInfo getApplicationInfo();
    public abstract String getPackageName();
    public abstract Looper getMainLooper();
    public abstract int checkPermission(@NonNull String permission, int pid, int uid);
    
    // 文件相关
    public abstract File getSharedPreferencesPath(String name);
    public abstract File getDataDir();
    public abstract boolean deleteFile(String name);
    public abstract File getExternalFilesDir(@Nullable String type);
    public abstract File getCacheDir();
    ...
    public abstract SharedPreferences getSharedPreferences(String name, @PreferencesMode int mode);
    public abstract boolean deleteSharedPreferences(String name);
    
    // 数据库相关
    public abstract SQLiteDatabase openOrCreateDatabase(...);
    public abstract boolean deleteDatabase(String name);
    public abstract File getDatabasePath(String name);
    ...
    
    // 其它
    public void registerComponentCallbacks(ComponentCallbacks callback) { ... }
    public void unregisterComponentCallbacks(ComponentCallbacks callback) { ... }
    ...
}

public interface ComponentCallbacks {
    void onConfigurationChanged(Configuration newConfig);
    void onLowMemory();
}

结合注释，能够发现，Context 就至关于 Application 的大管家，主要负责：代理

四大组件的交互，包括启动 Activity、Broadcast、Service，获取 ContentResolver 等
获取系统/应用资源，包括 AssetManager、PackageManager、Resources、System Service 以及 color、string、drawable 等
文件，包括获取缓存文件夹、删除文件、SharedPreference 相关等
数据库（SQLite）相关，包括打开数据库、删除数据库、获取数据库路径等
其它辅助功能，好比设置 ComponentCallbacks，即监听配置信息改变、内存不足等事件的发生

ContextImpl 、ContextWrapper、ContextThemeWrapper 有什么区别？

ContextWrapper

先看 ContextWrapper：

/**
* Proxying implementation of Context that simply delegates all of its calls to
* another Context.  Can be subclassed to modify behavior without changing
* the original Context.
*/
public class ContextWrapper extends Context {
    // 注意这个成员
    Context mBase; 

    public ContextWrapper(Context base) {
        mBase = base;
    }
    
    protected void attachBaseContext(Context base) {
        if (mBase != null) {
            throw new IllegalStateException("Base context already set");
        }
        mBase = base;
    }
    
    // 这就是常常让人产生疑惑的  Base Context 了
    public Context getBaseContext() {
        return mBase;
    }

    // 下面这些方法全都直接经过 mBase 完成
    @Override
    public AssetManager getAssets() {
        return mBase.getAssets();
    }

    @Override
    public Resources getResources() {
        return mBase.getResources();
    }

    @Override
    public PackageManager getPackageManager() {
        return mBase.getPackageManager();
    }
    
    ...
    
}

能够看到，ContextWrapper 实际上就是 Context 的代理类而已，全部的操做都是经过内部成员 mBase 完成的，另外，Activity、Service 的 getBaseContext 返回的就是这个 mBase。

ContextThemeWrapper

接着看 ContextThemeWrapper，这个类的代码并很少，主要看 Resource 和 Theme 相关的：

/**
* A context wrapper that allows you to modify or replace the theme of the
* wrapped context.
*/
public class ContextThemeWrapper extends ContextWrapper {
    private int mThemeResource;
    private Resources.Theme mTheme;
    private LayoutInflater mInflater;
    private Configuration mOverrideConfiguration;
    private Resources mResources;

    public ContextThemeWrapper() {
        super(null);
    }

    public ContextThemeWrapper(Context base, @StyleRes int themeResId) {
        super(base);
        mThemeResource = themeResId;
    }

    public ContextThemeWrapper(Context base, Resources.Theme theme) {
        super(base);
        mTheme = theme;
    }

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

    // 在 Recource 初始化以前，传入配置信息
    public void applyOverrideConfiguration(Configuration overrideConfiguration) {
        if (mResources != null) {
            throw new IllegalStateException(...);
        }
        if (mOverrideConfiguration != null) {
            throw new IllegalStateException(...);
        }
        mOverrideConfiguration = new Configuration(overrideConfiguration);
    }

    public Configuration getOverrideConfiguration() {
        return mOverrideConfiguration;
    }

    // 没有重写 setResource，即 setResource 行为和父类同样
    @Override
    public Resources getResources() {
        return getResourcesInternal();
    }

    private Resources getResourcesInternal() {
        if (mResources == null) {
            if (mOverrideConfiguration == null) {
                mResources = super.getResources();
            } else {
                // 根据配置信息初始化 Resource
                // 注意，这里建立了另外一个和 Base Context 不一样的 Resource
                final Context resContext = createConfigurationContext(mOverrideConfiguration);
                mResources = resContext.getResources();
            }
        }
        return mResources;
    }

    @Override
    public void setTheme(int resid) {
        if (mThemeResource != resid) {
            mThemeResource = resid;
            initializeTheme();
        }
    }
    
    private void initializeTheme() {
        final boolean first = mTheme == null;
        if (first) {
            // 根据 Resource 获取 Theme
            mTheme = getResources().newTheme();
            // 复制内容
            final Resources.Theme theme = getBaseContext().getTheme();
            if (theme != null) {
                mTheme.setTo(theme);
            }
        }
        onApplyThemeResource(mTheme, mThemeResource, first);
    }

    protected void onApplyThemeResource(Resources.Theme theme, int resId, boolean first) {
        theme.applyStyle(resId, true);
    }

    @Override
    public Resources.Theme getTheme() {
        // 只会初始化一次
        if (mTheme != null) {
            return mTheme;
        }

        mThemeResource = Resources.selectDefaultTheme(mThemeResource,
                getApplicationInfo().targetSdkVersion);
        initializeTheme();

        return mTheme;
    }

    ...

}

结合注释及源码，能够发现，相比 ContextWrapper，ContextThemeWrapper 有本身的另外 Resource 以及 Theme 成员，而且能够传入配置信息以初始化本身的 Resource 及 Theme。即 Resource 以及 Theme 相关的行为再也不是直接调用 mBase 的方法了，也就说，ContextThemeWrapper 和它的 mBase 成员在 Resource 以及 Theme 相关的行为上是不一样的。

ContextImpl

下面看一下 ContextImpl 有关 Theme 以及 Resource 的部分，以分析它和 ContextThemeWrapper 的区别：

/**
* Common implementation of Context API, which provides the base
* context object for Activity and other application components.
*/
class ContextImpl extends Context {

    private int mThemeResource = 0;
    private Resources.Theme mTheme = null;
    private @NonNull Resources mResources;
    
    // 用于建立 Activity Context
    static ContextImpl createActivityContext(...) {
        ContextImpl context = new ContextImpl(...);
        context.setResources(resourcesManager.createBaseActivityResources(...));
        return context;
    }
    
    // 用于建立 Application Context、Service Context
    static ContextImpl createAppContext(ActivityThread mainThread, LoadedApk packageInfo) {
        ContextImpl context = new ContextImpl(...);
        context.setResources(packageInfo.getResources());
        return context;
    }
    
    private static Resources createResources(...) {
        return ResourcesManager.getInstance().getResources(...);
    }

    // ContextThemeWrapper 没有重写父类的 setResources
    // 所以会调用 mBase 的 setResources，即和 ContextImpl 的行为同样
    void setResources(Resources r) {
        if (r instanceof CompatResources) {
            ((CompatResources) r).setContext(this);
        }
        mResources = r;
    }
    
    @Override
    public Resources getResources() {
        return mResources;
    }
    
    
    /* ---------- 主题相关 ------------ */
    
    @Override
    public void setTheme(int resId) {
        synchronized (mSync) {
            if (mThemeResource != resId) {
                mThemeResource = resId;
                initializeTheme();
            }
        }
    }
    
    // 直接建立一个 Themem 对象，相比 ContextThemeWrapper，少了一部份内容
    private void initializeTheme() {
        if (mTheme == null) {
            mTheme = mResources.newTheme();
        }
        mTheme.applyStyle(mThemeResource, true);
    }

    @Override
    public Resources.Theme getTheme() {
        synchronized (mSync) {
            // 和 ContextThemeWrapper 基本同样
            if (mTheme != null) {
                return mTheme;
            }

            mThemeResource = Resources.selectDefaultTheme(mThemeResource,
                    getOuterContext().getApplicationInfo().targetSdkVersion);
            initializeTheme();

            return mTheme;
        }
    }

}

从代码中能够看出，ContextImpl 和 ContextThemeWrapper 最大的区别就是没有一个 Configuration 而已，其它的行为大体是同样的。另外，ContextImpl 能够用于建立 Activity、Service 以及 Application 的 mBase 成员，这个 Base Context 时除了参数不一样，它们的 Resource 也不一样。须要注意的是，createActivityContext 等方法中 setResource 是 mBase 本身调用的，Activity、Service 以及 Application 自己并无执行 setResource。

小结

ContextWrapper、ContextThemeWrapper 都是 Context 的代理类，两者的区别在于 ContextThemeWrapper 有本身的 Theme 以及 Resource，而且 Resource 能够传入本身的配置初始化
ContextImpl 是 Context 的主要实现类，Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由它建立的，即 ContextWrapper 代理的就是 ContextImpl 对象自己
ContextImpl 和 ContextThemeWrapper 的主要区别是， ContextThemeWrapper 有 Configuration 对象，Resource 能够根据这个对象来初始化
Service 和 Application 使用同一个 Recource，和 Activity 使用的 Resource 不一样

Activity Context、Service Context、Application Context、Base Context 有什么区别？

Activity Context

先看 Activity，Activity 在启动时，最终会执行 ActivityThread 的 performLaunchActivitiy：

public final class ActivityThread {

    private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
        ...
        // 这个 Context 将会做为 Activity 的 Base Context
        ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
        Activity activity = null;
        try {
            ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
            // 建立 Activity
            activity = mInstrumentation.newActivity(
                    cl, component.getClassName(), r.intent);
            StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());
        } catch (Exception e) {
            ...
        }

        try {
            // 建立 Application
            Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);

            if (activity != null) {
                // 初始化 Activity，注意参数 appContext
                activity.attach(appContext, ...);
                ...
            }

        } catch (...) {
            ...
        }

        return activity;
    }
    
    private ContextImpl createBaseContextForActivity(ActivityClientRecord r) {
        ContextImpl appContext = ContextImpl.createActivityContext(...);
        ...
    }
    
}

能够看到，Activity 的 Base Context 就是上面分析过的 ContextImpl 的 createActivityContext 建立的。

同时，Service 的 Base Context 的建立过程和 Application 同样，调用的都是 ContextImpl 的 createAppContext，即 Service Context 和 Application Context 的 Resource 是相同的。所以这里跳过 Service，下面看一下 Application Context。

Application Context

在上面 ActivityThread 的 performLaunchActivity 方法中，能够看到一个 makeApplication 的调用，它是 LoaedApk 的方法：

public final class LoadedApk {

    private Application mApplication;

    public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass, Instrumentation instrumentation) {
        if (mApplication != null) {
            return mApplication;
        }

        Application app = null;

        try {
            // 建立 Base Context
            ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);
            // 建立 Application 并设置 Base Context
            app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
                    cl, appClass, appContext);
            appContext.setOuterContext(app);
        } catch (Exception e) {
            ...
        }
        // Application 建立成功，赋值给 mApplication
        mApplication = app;
        
        ...
        
        return app;
    }
    
    // 获取 mApplication
    Application getApplication() {
        return mApplication;
    }
    
}

public class Application extends ContextWrapper implements ComponentCallbacks2 {
    /* package */ final void attach(Context context) {
        // 调用父类的 attachBaseContext 以设置 mBase
        attachBaseContext(context); 
    }
}

能够看到，Instrumentation 是使用反射的方法建立 Application 对象，建立完毕后，会执行 Application 的 attach 方法设置 mBase 成员。

Application 及其 Base Context 的建立过程咱们了解了，接下来看一下 getApplicationContext 的实现：

class ContextImpl extends Context {

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

从代码中能够看出，getApplicationContext 的返回值可能有两个：第一个是 LoadedApk 的 getApplication 方法，这个方法的返回值就是刚刚建立的 Application 对象；第二个是 ActivityThread 的 getApplication 方法：

public final class ActivityThread {

    Application mInitialApplication;
    
    public Application getApplication() {
        return mInitialApplication;
    }
    
    public static ActivityThread systemMain() {
        // 建立 ActivityThread
        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(true);
        return thread;
    }
    
    private void attach(boolean system) {
        mSystemThread = system;
        if (!system) {
            ...
        } else {
            try {
                mInstrumentation = new Instrumentation();
                // 注意参数 getSystemContext().mPackageInfo
                ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(
                        this, getSystemContext().mPackageInfo);
                // 建立 Application
                mInitialApplication = context.mPackageInfo.makeApplication(true, null);
                mInitialApplication.onCreate();
            } catch (Exception e) {
                ...
            }
        }
        ...
    }
    
}

ActivityThread 中的 mInitialApplication 是在 systemMain 方法执行时建立的，而这个方法又是 SystemServer 启动时调用的，结合参数 getSystemContext().mPackageInfo，所以我的推测 mInitialApplication 对应的是系统的某个 apk，即系统级别的 Application，但具体是否是这样，目前尚未深刻研究过，有兴趣的能够本身研究。

为何不推荐使用 Base Context？

通常状况下，使用代理而不直接使用某个对象，目的可能有两个：

定制本身的行为
不影响原对象

其中 Servcie 和 Application 的父类 ContextWrapper 彻底没有自定义的行为，而 Activity 的父类 ContextThemeWrapper 则自定义了 Resource 以及 Theme 的相关行为，所以，我的理解：

对于 Service 和 Application 而言，不推荐使用 Base Context，是担忧用户修改了 Base Context 而致使错误的发生
对于 Activity 而言，除了担忧用户的修改以外，Base Context 和 Activity 自己对于 Reource 以及 Theme 的相关行为是不一样的（若是应用了 Configuration 的话），使用 Base Context 可能会出现没法预期的现象

对于 Activity 的 getResource 问题，我写了一份代码来验证：

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private Configuration mOverrideConfiguration;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        Log.i(TAG, "getResources: " + getResources() + ", getBaseContext().getResources():"
                + getBaseContext().getResources());
    }
    
    // 由于 Android 会在 onCreate 以前自动调用 getResource
    // 所以须要在这里执行 applyOverrideConfiguration
    @Override
    public Resources getResources() {
        if (mOverrideConfiguration == null) {
            mOverrideConfiguration = new Configuration();
            applyOverrideConfiguration(mOverrideConfiguration);
        }
        return super.getResources();
    }
    
}

输出（我用的是小米手机）：

getResources: android.content.res.MiuiResources@3c660a7, 
getBaseContext().getResources():android.content.res.MiuiResources@5143954

能够看到，就像源码显示的那样，应用了 Configuration 以后，Activity 的 getResource 方法返回的和 getBaseContext().getResources() 方法返回的不是同一个对象

小结

Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由 ContextImpl 建立的，且建立的都是 ContextImpl 对象，即它们都是 ContextImpl 的代理类
getApplicationContext 返回的就是 Application 对象自己，通常状况下它对应的是应用自己的 Application 对象，但也多是系统的某个 Application
对于 Service 和 Application 而言，不推荐使用 Base Context，是担忧用户修改了 Base Context 而致使错误的发生
对于 Activity 而言，除了担忧用户的修改以外，Base Context 和 Activity 自己对于 Reource 以及 Theme 的相关行为是不一样的（若是应用了 Configuration 的话），使用 Base Context 可能会出现没法预期的现象

总结

Context 的继承关系以下：

Context 至关于 Application 的大管家，主要负责：

四大组件的交互，包括启动 Activity、Broadcast、Service，获取 ContentResolver 等
获取系统/应用资源，包括 AssetManager、PackageManager、Resources、System Service 以及 color、string、drawable 等
文件，包括获取缓存文件夹、删除文件、SharedPreference 相关等
数据库（SQLite）相关，包括打开数据库、删除数据库、获取数据库路径等
其它辅助功能，好比设置 ComponentCallbacks，即监听配置信息改变、内存不足等事件的发生

ContextWrapper、ContextThemeWrapper、ContextImpl 的区别：

ContextWrapper、ContextThemeWrapper 都是 Context 的代理类，两者的区别在于 ContextThemeWrapper 有本身的 Theme 以及 Resource，而且 Resource 能够传入本身的配置初始化
ContextImpl 是 Context 的主要实现类，Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由它建立的，即 ContextWrapper 代理的就是 ContextImpl 对象自己
ContextImpl 和 ContextThemeWrapper 的主要区别是， ContextThemeWrapper 有 Configuration 对象，Resource 能够根据这个对象来初始化

Activity Context、Service Context、Application Context、Base Context 的区别：

Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由 ContextImpl 建立的，且建立的都是 ContextImpl 对象，即它们都是 ContextImpl 的代理类
Service 和 Application 使用同一个 Recource，和 Activity 使用的 Resource 不一样
getApplicationContext 返回的就是 Application 对象自己，通常状况下它对应的是应用自己的 Application 对象，但也多是系统的某个 Application