Android10 客户端事务管理ClientLifecycleManager源码解析

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• 正文
• ClientLifecycleManager
• ClientTransaction
• TransactionExecutor
• executeLifecycleState

正文

在Android 10 App启动分析之Activity启动篇（二）一文中，简单地介绍了Activity的生命周期管理器是如何调度Activity进入onCreate生命周期的流程。这篇文章，我们将详细地分析framework中activity的生命周期管理功能，从更宏观的角度来更全面地了解生命周期及相关事务的工作原理。

生命周期管理是google在Android 9才引入的设计，在Android 9之前，activity 存在生命周期的概念，但并无生命周期管理这一说法。为了方便生命周期的切换以及相关业务的管理，google采用了事务的思想，将生命周期抽象为客户端事务的一部分来统一管理。下图是客户端事务管理完整的UML图：

相关类说明：

• ClientLifecycleManager： 客户端事务管理类，包括且不限于处理Activity生命周期转换事务，同时也包括 与客户端相关的其他事务处理。
• ClientTransaction：事务集类，一个事务集可以存放一系列Callback事务及一个生命周期事务。
• TransactionExecutor：事务执行器，让事务以正确的顺序执行。
• BaseClientRequest ：事务的抽象类，定义了preExecute、execute、postExecute三个接口，分别代表事务执行前、执行中、执行后三个阶段的回调方法。
• ActivityLifecycleItem：abstract class，Activity生命周期事务类，其子类有DestroyActivityItem、PauseActivityItem、StopActivityItem、ResumeActivityItem，表示具体的activity生命周期转换事务。
• ClientTransactionItem：abstract class,客户端事务类，ActivityLifecycleItem是它的子类之一。除此之外，还有如下内置的客户端事务：

Transaction NameDescConfigurationChangeItemApp configuration 改变的消息WindowVisibilityItemWindow可见性发生改变的消息MoveToDisplayItemActivity 移动到不同的显示设备的消息MultiWindowModeChangeItem多窗口模式改变的消息ActivityConfigurationChangeItemActivity configuration 改变的回调PipModeChangeItem画中画模式改变的消息ActivityResultItemActivity result的回调NewIntentItemNew intent消息TopResumedActivityChangeItemTop resumed activity 改变的回调ActivityRelaunchItem重启Activity的回调LaunchActivityItem请求启动一个Activity

ClientLifecycleManager

ClientLifecycleManager在ActivityTaskManagerService中初始化了唯一的实例，所有的事务操作，必须通过ATMS中的实例来发起。如： mService.getLifecycleManager().scheduleTransaction(clientTransaction);。

ClientLifecycleManager的源码如下：

class ClientLifecycleManager {
    void scheduleTransaction(ClientTransaction transaction) throws RemoteException {
        final IApplicationThread client = transaction.getClient();
        transaction.schedule();
        if (!(client instanceof Binder)) {
            // If client is not an instance of Binder - it's a remote call and at this point it is
            // safe to recycle the object. All objects used for local calls will be recycled after
            // the transaction is executed on client in ActivityThread.
            transaction.recycle();
        }
    }
    void scheduleTransaction(@NonNull IApplicationThread client, @NonNull IBinder activityToken,
            @NonNull ActivityLifecycleItem stateRequest) throws RemoteException {
        final ClientTransaction clientTransaction = transactionWithState(client, activityToken,
                stateRequest);
        scheduleTransaction(clientTransaction);
    }
    void scheduleTransaction(@NonNull IApplicationThread client, @NonNull IBinder activityToken,
            @NonNull ClientTransactionItem callback) throws RemoteException {
        final ClientTransaction clientTransaction = transactionWithCallback(client, activityToken,
                callback);
        scheduleTransaction(clientTransaction);
    }
    void scheduleTransaction(@NonNull IApplicationThread client,
            @NonNull ClientTransactionItem callback) throws RemoteException {
        final ClientTransaction clientTransaction = transactionWithCallback(client,
                null /* activityToken */, callback);
        scheduleTransaction(clientTransaction);
    }
    private static ClientTransaction transactionWithState(@NonNull IApplicationThread client,
            @NonNull IBinder activityToken, @NonNull ActivityLifecycleItem stateRequest) {
        final ClientTransaction clientTransaction = ClientTransaction.obtain(client, activityToken);
        clientTransaction.setLifecycleStateRequest(stateRequest);
        return clientTransaction;
    }
    private static ClientTransaction transactionWithCallback(@NonNull IApplicationThread client,
            IBinder activityToken, @NonNull ClientTransactionItem callback) {
        final ClientTransaction clientTransaction = ClientTransaction.obtain(client, activityToken);
        clientTransaction.addCallback(callback);
        return clientTransaction;
    }
}

可以看到,ClientLifecycleManager对外暴露了三种事务调度方法：一是 直接调度一个事务集(ClientTransaction)；二是调度一个 Lifecycle事务; 三是调用一个Callback事务（ps:除LifeCycle以外的事务，都属于Callback事务）。实际上，无论是Lifecycle事务还是Callback事务，它们都被封装成了事务集的形式，并通过ClientTransaction中的schedule方法去进一步处理。

ClientTransaction

ClientTransaction里的schedule方法非常简单，代码如下所示：

    public void schedule() throws RemoteException {
        mClient.scheduleTransaction(this);
    }

上述代码片段中的mClient到底指的是什么？

从源码的角度来看，mClient 是 ApplicationThread的一个实例。而 ApplicationThread 是ActivityThread的一个内部类，作为ActivityThread 与外部沟通的桥梁。所有的事务集最终都会被派发到ActivityThread中统一处理。

ActivityThread.java
   void scheduleTransaction(ClientTransaction transaction) {
        transaction.preExecute(this);
        sendMessage(ActivityThread.H.EXECUTE_TRANSACTION, transaction);
    }

ActivityThread里首先调用了ClientTransaction中的preExecute方法，代码片段如下：

    public void preExecute(android.app.ClientTransactionHandler clientTransactionHandler) {
        if (mActivityCallbacks != null) {
            final int size = mActivityCallbacks.size();
            for (int i = 0; i < size; ++i) {
                mActivityCallbacks.get(i).preExecute(clientTransactionHandler, mActivityToken);
            }
        }
        if (mLifecycleStateRequest != null) {
            mLifecycleStateRequest.preExecute(clientTransactionHandler, mActivityToken);
        }
    }

可以看到，ClientTransaction先调用了 所有注册的Callback事务的preExecute方法，然后调用了唯一的LifeCycle事务的preExecute方法。

在完成所有事务的preExecute逻辑后，ActivityThread发送了一条ActivityThread.H.EXECUTE_TRANSACTION的message，内容如下：

   mTransactionExecutor.execute(transaction);
   if (isSystem()) {
      transaction.recycle();
   }

接下来由TransactionExecutor负责后续的逻辑处理。

TransactionExecutor

 public void execute(ClientTransaction transaction) {
        final IBinder token = transaction.getActivityToken();
        if (token != null) {
            final Map<IBinder, ClientTransactionItem> activitiesToBeDestroyed =
                    mTransactionHandler.getActivitiesToBeDestroyed();
            final ClientTransactionItem destroyItem = activitiesToBeDestroyed.get(token);
            if (destroyItem != null) {
                if (transaction.getLifecycleStateRequest() == destroyItem) {
                    // It is going to execute the transaction that will destroy activity with the
                    // token, so the corresponding to-be-destroyed record can be removed.
                    activitiesToBeDestroyed.remove(token);
                }
                if (mTransactionHandler.getActivityClient(token) == null) {
                    // The activity has not been created but has been requested to destroy, so all
                    // transactions for the token are just like being cancelled.
                    Slog.w(TAG, tId(transaction) + "Skip pre-destroyed transaction:\n"
                            + transactionToString(transaction, mTransactionHandler));
                    return;
                }
            }
        }
        executeCallbacks(transaction);
        executeLifecycleState(transaction);
        mPendingActions.clear();
    }

execute中有一段对DestroyActivityItem特殊处理的逻辑，不太重要，我们忽略它。

我们分别来看一下executeCallbacks和executeLifecycleState两个方法。

 public void executeCallbacks(ClientTransaction transaction) {
        final List<ClientTransactionItem> callbacks = transaction.getCallbacks();
        if (callbacks == null || callbacks.isEmpty()) {
            return;
        }
        final IBinder token = transaction.getActivityToken();
        ActivityClientRecord r = mTransactionHandler.getActivityClient(token);
        // In case when post-execution state of the last callback matches the final state requested
        // for the activity in this transaction, we won't do the last transition here and do it when
        // moving to final state instead (because it may contain additional parameters from server).
        final ActivityLifecycleItem finalStateRequest = transaction.getLifecycleStateRequest();
        final int finalState = finalStateRequest != null ? finalStateRequest.getTargetState()
                : UNDEFINED;
        // Index of the last callback that requests some post-execution state.
        final int lastCallbackRequestingState = lastCallbackRequestingState(transaction);
        final int size = callbacks.size();
        for (int i = 0; i < size; ++i) {
            final ClientTransactionItem item = callbacks.get(i);
            if (DEBUG_RESOLVER) Slog.d(TAG, tId(transaction) + "Resolving callback: " + item);
            final int postExecutionState = item.getPostExecutionState();
            final int closestPreExecutionState = mHelper.getClosestPreExecutionState(r,
                    item.getPostExecutionState());
            if (closestPreExecutionState != UNDEFINED) {
                cycleToPath(r, closestPreExecutionState, transaction);
            }
            item.execute(mTransactionHandler, token, mPendingActions);
            item.postExecute(mTransactionHandler, token, mPendingActions);
            if (r == null) {
                // Launch activity request will create an activity record.
                r = mTransactionHandler.getActivityClient(token);
            }
            if (postExecutionState != UNDEFINED && r != null) {
                // Skip the very last transition and perform it by explicit state request instead.
                final boolean shouldExcludeLastTransition =
                        i == lastCallbackRequestingState && finalState == postExecutionState;
                cycleToPath(r, postExecutionState, shouldExcludeLastTransition, transaction);
            }
        }
    }

上述代码主要做了以下几件事：

• 获取事务集的target lifecycle。
• 获取事务集中最后一次Activity生命周期转换的Callback索引。
• 遍历所有的Callback事务。
• 获取Callback事务的结束状态值，如结束状态值为onResume,检查Activity当前状态，判断当前的就近状态（onStart/onPause)，并将activity转换到就近状态。
• 执行Callback事务的execute和postExecute逻辑。
• 跳过最后一个状态转换，改为通过显式状态变换去执行。

google这段逻辑写的极为繁杂啰嗦，让人吐槽的点实在太多了，但还是要在此讲一下它是怎么设计的，源码中又哪里糟点。

首先是事务集的target lifecycle，它指的是事务集中唯一的Lifecycle事务（如果存在的话）的状态，表示事务集执行完毕后，Activity最终的生命周期状态。

第二点，事务集中最后一次Activity生命周期转换的Callback索引,这句话是什么含义呢？

Callback事务中有这么一个方法，getPostExecutionState，它表示在当前Callback事务执行完毕后Activity所需处于的生命周期状态，为方便叙述，下文称其为结束状态。将Callback事务列表从后向前遍历，如果当前事务存在结束状态（即getPostExecutionState的值不为UNDEFINED），且与上一个结束状态相同，记录下此时事务在列表中的索引值，直到当前结束状态与上一个状态不同为止。此时，上一个事务的索引值即为事务集中最后一次Activity生命周期转换的Callback索引。

假如某事务集有这样一组Callback事务——ConfigurationChangeItem、NewIntentItem、ConfigurationChangeItem、NewIntentItem。其中ConfigurationChangeItem的结束状态为UNDEFINED，NewIntentItem的结束状态为ON_RESUME。

我们从后向前开始遍历:

• 最后一个事务为 NewIntentItem，结束状态为ON_RESUME，记录下此时的索引值 3。
• 倒数第二个事务为 ConfigurationChangeItem，不存在结束状态，跳过。
• 倒数第三个事务为 NewIntentItem，结束状态为ON_RESUME，上一个结束状态同样也是 ON_RESUME，更新索引值 为 1。
• 倒数第四个事务为 ConfigurationChangeItem，不存在结束状态，跳过。

因此，此事务集中最后一次Activity生命周期转换的Callback索引 为1。至于这个索引值有什么意义呢，待会再解释。

然而，这段设计中还是有几点需要吐槽一下：

• google官方在注释中举例的 事务是 Configuration - ActivityResult - Configuration - ActivityResult , 并且说明ActivityResult 的结束状态为RESUMED。让我们看看ActivityResultItem的源码：

public class ActivityResultItem extends ClientTransactionItem {
    @UnsupportedAppUsage
    private List<ResultInfo> mResultInfoList;
    /* TODO(b/78294732)
    @Override
    public int getPostExecutionState() {
        return ON_RESUME;
    }*/
}

Excuse me? TODO state!! 实际上，这个TODO 一直拖到android 13 才被加上，en~~~~。

• 设计归设计，到android13 为止，framework里从来没有过一个事务集里绑定多个Callback事务的用法，所以 这段逻辑设计的并没有什么用。

第四点，如果Callback事务的结束状态为ON_RESUME，则判断当前Activity状态是更靠近ON_START状态还是ON_PAUSE状态，并将activity状态转换到就近状态（ON_START or ON_PAUSE)。

这里判断当前Activity状态更靠近ON_START还是ON_PAUSE，采用的是路径长度比较法。framework中为Activity定义了九种状态，具体如下：

    public static final int UNDEFINED = -1;
    public static final int PRE_ON_CREATE = 0;
    public static final int ON_CREATE = 1;
    public static final int ON_START = 2;
    public static final int ON_RESUME = 3;
    public static final int ON_PAUSE = 4;
    public static final int ON_STOP = 5;
    public static final int ON_DESTROY = 6;

状态之间的转换路径如下表所示：

上表中置灰的单元格，表示不存在或禁止的状态转换，而单元格中A ~ B 这种写法 表示 从 A到 B状态之间的中间所有状态，如： start 状态为 PRE_CREATE , finish 状态为 DESTROY ,在上表中状态转换路径为 create ~ destroy,表示 activity从 PRE_CREATE 状态转换到 DESTROY 状态，需要经历 create、start 、 resume 、pause 、stop 、 detroy ，即create到destroy之间所有的生命周期变换的过程。同时，我们也称 create~destroy 是 PRE_CREATE到DESTROY状态路径，它的路径长度为6。

如何判断当前生命周期是更靠近ON_START还是ON_PAUSE？我们举个例子来看一下，假如当前的生命周期为ON_STOP，由上述状态路径表可知，从ON_STOP状态转换到ON_START状态的路径为restart、start，长度为2；而由ON_STOP状态转换到ON_PAUSE状态的路径为restart、start~pause，长度为4。因此，当前activity的状态更靠近ON_START。

在路径长度算法的代码里，google给凡是路径中含有destroy状态的长度，赋予了一段惩罚长度，让它的长度增加了10，具体代码如下：

  public int getClosestOfStates(ActivityClientRecord r, int[] finalStates) {
        if (finalStates == null || finalStates.length == 0) {
            return UNDEFINED;
        }
        final int currentState = r.getLifecycleState();
        int closestState = UNDEFINED;
        for (int i = 0, shortestPath = Integer.MAX_VALUE, pathLength; i < finalStates.length; i++) {
            getLifecyclePath(currentState, finalStates[i], false /* excludeLastState */);
            pathLength = mLifecycleSequence.size();
            if (pathInvolvesDestruction(mLifecycleSequence)) {
		//路径中含有destroy状态，增加惩罚长度
                pathLength += DESTRUCTION_PENALTY;
            }
            if (shortestPath > pathLength) {
                shortestPath = pathLength;
                closestState = finalStates[i];
            }
        }
        return closestState;
    }

然而我们可以看一下表格中finish state为 START 和 PAUSE的两列，所有的路径中都不包含 destroy 状态，所以这个惩罚长度的意义何在？

第五步开始，正式执行 事务的execute和postExecute逻辑。这里要谈一下，为什么执行结束状态为 ON_RESUME的事务时，先要在第四步将 状态切换到 ON_START 或 ON_RESUME后，然后才开始去执行事务的逻辑呢？

在Android 10中，结束状态为 ON_RESUME 的事务只有 NewIntentItem,其 excute 方法代码片段如下：

NewIntentItem.java
    public void execute(ClientTransactionHandler client, ActivityClientRecord r,
            PendingTransactionActions pendingActions) {
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityNewIntent");
        client.handleNewIntent(r, mIntents);
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
    }

它最终会调用到 activity的performNewIntent方法。

可以看到在这个过程中并没有涉及到生命周期状态的转换。因此，google这段逻辑的意图是：在执行最终状态为ON_RESUME的事务时，先将activity生命周期状态转换到ON_RESUME的临近状态，即ON_START或ON_PAUSE状态，然后再去执行事务，最后在事务执行完毕后，将activity的状态真正地切换到ON_RESUME。

第六步，跳过最后一个状态转换，改为通过显式状态变换去执行。

这里做了一个判断，如果事务组最后一次最终状态与事务集的生命周期状态相同，跳过此事务的最终状态的转换，改由 LifeCycle事务去执行状态转换。

然而，我们来看这样一组事务，ConfigurationChangeItem、NewIntentItem、ConfigurationChangeItem、NewIntentItem，虽然实际编码中并不会写出这样一组事务，但仍可以用来吐槽一下google的这段代码逻辑：

由第二步可知，上述的的事务组最后一次activity状态转换的Callback索引为 1。

final boolean shouldExcludeLastTransition =
                        i == lastCallbackRequestingState && finalState == postExecutionState;
cycleToPath(r, postExecutionState, shouldExcludeLastTransition, transaction);

可以看到，在第二个事务，activity并不会切换到ON_RESUME状态。

然而这段代码最大的问题是，这个判断并不能达成显式状态变换的目标，因为在第四个事务时 activity会被切换到ON_REUSME的目标状态。

有读者可能会提出异议了，作者你举的这个例子是属于特例，代码中不可能这么写。 然而，如果不需要考虑这种特殊情况的话，第二步的索引值计算又有什么作用呢？

executeLifecycleState

这个方法是对事务集中的LifeCycle事务的处理，其代码具体如下：

  private void executeLifecycleState(ClientTransaction transaction) {
      ...
        // Cycle to the state right before the final requested state.
        cycleToPath(r, lifecycleItem.getTargetState(), true /* excludeLastState */, transaction);
        // Execute the final transition with proper parameters.
        lifecycleItem.execute(mTransactionHandler, token, mPendingActions);
        lifecycleItem.postExecute(mTransactionHandler, token, mPendingActions);
    }

可以看到，cycleToPath是将activity切换到目标生命周期状态的关键方法：

  private void cycleToPath(ActivityClientRecord r, int finish, boolean excludeLastState,
            ClientTransaction transaction) {
        final int start = r.getLifecycleState();
        final IntArray path = mHelper.getLifecyclePath(start, finish, excludeLastState);
        performLifecycleSequence(r, path, transaction);
    }

getLifecyclePath是获取状态路径的方法，关于状态路径在上文中已经有所介绍。

  private void performLifecycleSequence(ActivityClientRecord r, IntArray path,
            ClientTransaction transaction) {
        final int size = path.size();
        for (int i = 0, state; i < size; i++) {
            state = path.get(i);
            switch (state) {
                case ON_CREATE:
                    mTransactionHandler.handleLaunchActivity(r, mPendingActions,
                            null /* customIntent */);
                    break;
                case ON_START:
                    mTransactionHandler.handleStartActivity(r, mPendingActions,
                            null /* activityOptions */);
                    break;
                case ON_RESUME:
                    mTransactionHandler.handleResumeActivity(r, false /* finalStateRequest */,
                            r.isForward, "LIFECYCLER_RESUME_ACTIVITY");
                    break;
                case ON_PAUSE:
                    mTransactionHandler.handlePauseActivity(r, false /* finished */,
                            false /* userLeaving */, 0 /* configChanges */, mPendingActions,
                            "LIFECYCLER_PAUSE_ACTIVITY");
                    break;
                case ON_STOP:
                    mTransactionHandler.handleStopActivity(r, 0 /* configChanges */,
                            mPendingActions, false /* finalStateRequest */,
                            "LIFECYCLER_STOP_ACTIVITY");
                    break;
                case ON_DESTROY:
                    mTransactionHandler.handleDestroyActivity(r, false /* finishing */,
                            0 /* configChanges */, false /* getNonConfigInstance */,
                            "performLifecycleSequence. cycling to:" + path.get(size - 1));
                    break;
                case ON_RESTART:
                    mTransactionHandler.performRestartActivity(r, false /* start */);
                    break;
                default:
                    throw new IllegalArgumentException("Unexpected lifecycle state: " + state);
            }
        }
    }
}

获取到状态路径后，开始遍历路径，按顺序依次切换路径中的activity生命周期状态，直到到达目标状态为止。

在达到目标路径后，会调用Lifecycle事务的excute方法。这里会再一次调用切换到目标状态的逻辑，不过实际状态切换时，源码里做了状态判重的操作，并不会造成任何不良的影响。

以上就是Android10 客户端事务管理ClientLifecycleManager源码解析的详细内容，更多关于Android10 客户端事务管理的资料请关注自由互联其它相关文章！