Android SystemUI(二):启动流程和初始化

我擅长什么?

当我想到这个这个问题的时候,脑子里是一片空白的:哎呀,我什么都知道点,可是说擅长的,还真没拿的出手的,这怎么行!

于是就有了SystemUI系列的文章。

—— 猿湿Xoong

上篇『图文并茂的介绍:D』中我对Android8.0中的SystemUI作了简要的介绍,自我感觉很不错,又是思维导图又是截图的,觉得会对不了解的人会有帮助。但可能是太简要了,被骂是水货。qaq,呸呸呸!

这篇的话,将对SystemUI的启动和大体的初始化作描述。篇幅应该比上篇多了些。哈哈。

老样子,先上目录,简洁明了。

01

概述

由于需要实时反馈系统状态,如蓝牙开关、wifi开关、时间及相应用户导航栏操作,SystemUI从系统一启动就被带起来了(SystemUI:我也不想啊!老累了!)。正常使用过程中的SystemUI,大多数功能模块都是出于运行状态,只有少数功能,比如:截屏功能,你长按电源+音量下键才会咔嚓截屏。

这里简要说下系统启动过程:由init进程->Zygote进程->SystemServer进程。

那init进程又是怎么起来的?当你按下电源键,系统上电,从固定地址开始加载固化在ROM的Bootloader代码到RAM中并执行,Bootloader引导程序负责将系统OS拉起。当系统OS被拉起,并完成一些列初始化和系统设置后,就会首先在系统文件中寻找“init”文件并启动这个咱们用户空间的第一个进程。

Emmm,扯远了,回到主题。按照一开始的系统启动过程,我们的SystemUI进程是在SystemServer的启动过程中被带起来。

从第一篇介绍我们知道,SystemUI有着很多的模块且对应着相应的界面。这些模块有些共同的地方,例如都需要:

  • 处理各自模块的初始化
  • 处理系统的状态变化
  • 执行dump
  • 系统启动完成时,要处理相应逻辑

所以在代码中体现为:将这些共同点提取并抽象,形成SystemUI抽象类,结构如下。

简单对这段代码说明下:

  1. 为子类定义了一个start方法供子类完成初始化,这个方法是一个抽象方法,因此具体的子类必现实现。
  2. onConfigurationChanged是处理系统状态变化的回调,这里的状态变化包括:时区变更,字体大小变更,输入模式变更,屏幕大小变更,屏幕方向变更等。
  3. 系统中很多的模块都包含了dump方法。dump方法用来将模块的内部状态dump到输出流中,这个方法主要是辅助调试所用。开发者可以在开发过程中,通过adb shell执行dump来了解系统的内部状态。
  4. onBootCompleted是系统启动完成的回调方法。

除了截屏服务,提及模块均继承抽象类SystemUI并在应用启动时被分别初始化。从这种角度来看,SystemUI应用更像是这些功能模块的容器。

值得一提的是,和Nougat相比,在Oreo中,抽象类SystemUI的两个子类:BaseStatusBar和PhoneStatusBar被合并替换成了StatusBar.java。相信了解接触过SystemUI模块的老司机对PhoneStatusBar这个核心类一定很熟悉和,现在也尘归尘、土归土咯。

02

SystemUI启动流程

SystemServer负责系统中各种重要服务的启动,不巧,由于SystemUI的重要性,她也在被启动之列,虽然是处于“Other”的地位~(SystemServer的代码对系统服务类别大体分为三类:Bootstrap->Core->Other,SystemUI的启动就在Other中)。

在startOtherServices()中,通过调用AMS的systemReady()方法通知AMS准备就绪。systemReady()拥有一个名为goingCallback的Runnable实例作为参数,So,当AMS完成对systemReady()的处理后将会回调这一Runnable的run()方法。

private void startOtherServices() {
    ... //省略大概1000行
    mActivityManagerService.systemReady(() -> {
        Slog.i(TAG, "Making services ready");
        ...
        traceBeginAndSlog("StartSystemUI");        try {
            startSystemUi(context, windowManagerF);
        } catch (Throwable e) {
            reportWtf("starting System UI", e);
        }
        ...
    }       
}

并在startSystemUi方法中,通过红框中的组件名启动了SystemUI中的

SystemUIService服务

对于Android系统来说,当一个应用启动,系统会保证其Application类是第一个被实例化的类,并且Application的onCreate方法,一定先于应用中所有的Activity,Service和BroadcastReceiver的创建。

SystemUI中,SystemUIApplication就是第一个被实例化的类。

在其中,定义了两组服务:

  • 一类是所有用户共用的SystemUI服务,例如:Status Bar
  • 一类是每个用户独有的服务

下面的两个数组记录了这两组服务

前面也提到,SystemUI抽取了功能模块的共性形成抽象类SystemUI.class,上图中所有列出的类型,均是SystemUI的子类实现。

接着说,在SystemUIApplication中,onCreate方法被调用:主要注册一个广播接收器,用以接收BOOT_COMPLETED广播,在接收到广播后,调用各模块的函数onBootCompleted。

你还记的SystemServer中启动SystemUI的代码不?那个目标是SystemUIService的Intent。

当SystemApplication家的onCreate执行完毕,就会去启动这个SystemUIService。按照规矩,此服务onCreate方法在启动时被调用。

不研究不知道,哇靠,这家伙只是个中转代理(给别人一个启动你的机会)而已~,不信你看,实际代码只有下面一行,看下图。

整个服务,真正干活的只有红框中的一句话。仔细瞅瞅,调用的是SystemUIApplication中的startServicesIfNeeded方法,转了一圈又回来了。

这就是启动各模块的地方。

private void startServicesIfNeeded(Class<?>[] services) {
    if (mServicesStarted) {
        return;
    }

    if (!mBootCompleted) {
        // check to see if maybe it was already completed long before we began
        // see ActivityManagerService.finishBooting()
        if ("1".equals(SystemProperties.get("sys.boot_completed"))) {
            // sys.boot_completed属性值,在系统boot完成后,AMS会对其进行设置
            mBootCompleted = true;
            if (DEBUG) Log.v(TAG, "BOOT_COMPLETED was already sent");
        }
    }

    Log.v(TAG, "Starting SystemUI services for user " + 
            Process.myUserHandle().getIdentifier() + ".");
    final int N = services.length;
    for (int i = 0; i < N; i++) {
        Class<?> cl = services[i];
        if (DEBUG) Log.d(TAG, "loading: " + cl);
        try {
            // SystemUIFactory类在6.0上还没有,是7.0上出现的,目的是为了提供可定制化的SystemUI
            Object newService = SystemUIFactory.getInstance().createInstance(cl);
            mServices[i] = (SystemUI) ((newService == null) ? cl.newInstance() : newService);
        } catch (IllegalAccessException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        } catch (InstantiationException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }

        // 对数组中的每一个Service都进行初始化
        mServices[i].mContext = this;
        mServices[i].mComponents = mComponents;
        if (DEBUG) Log.d(TAG, "running: " + mServices[i]); 
        mServices[i].start();

        if (mBootCompleted) {
            mServices[i].onBootCompleted();
        }
    }
    ...
}

对于SystemUI App启动,这里总结了一张启动时序图给大家参考,如下所示:

进一步的话,就到了各个模块独自的初始化逻辑了。

这里我们单独对SystemBars的初始进行进一步的说明。

03

e.g. SystemBars

SystemBars主要包含了NavigationBar和StatusBar,不知道这两个Bar对应位置的同学可以看下第一篇『图文并茂的介绍:D』。

Show the code:

public class SystemBars extends SystemUI {
    private static final String TAG = "SystemBars";    
    private static final boolean DEBUG = false;    
    private static final int WAIT_FOR_BARS_TO_DIE = 500; 
       
    // in-process fallback implementation, per the product config
    private SystemUI mStatusBar;    
    
    @Override
    public void start() {    
        if (DEBUG) Log.d(TAG, "start");        
        createStatusBarFromConfig();
    }    
     
    @Override
    public void dump(FileDescriptor fd, PrintWriter pw, String[] args) {        
        if (mStatusBar != null) {            
            mStatusBar.dump(fd, pw, args);
        }
    }    
    
    private void createStatusBarFromConfig() {        
        if (DEBUG) Log.d(TAG, "createStatusBarFromConfig");
        final String clsName = mContext.getString(R.string.config_statusBarComponent);        
        if (clsName == null || clsName.length() == 0) {
            throw andLog("No status bar component configured", null);
        }        
        Class<?> cls = null;        
        try {         
            ‍cls = mContext.getClassLoader().loadClass(clsName);
        } catch (Throwable t) {    
            ‍throw andLog("Error loading status bar component: " + clsName, t);
        }   
        try {       
            mStatusBar = (SystemUI) cls.newInstance();
        } catch (Throwable t) { 
            throw andLog("Error creating status bar component: " + clsName, t);
        }        
        mStatusBar.mContext = mContext; 
        mStatusBar.mComponents = mComponents; 
        mStatusBar.start(); 
        if (DEBUG) Log.d(TAG, "started " + mStatusBar.getClass().getSimpleName());
    } 
 
    private RuntimeException andLog(String msg, Throwable t) {
        Log.w(TAG, msg, t);
        throw new RuntimeException(msg, t);
    }
}

这段代码说明如下:

  1. start方法由SystemUIApplication调用
  2. 调用createStatusBarFromConfig方法,根据配置文件中的信息来进行Status Bar的初始化
  3. 读取配置文件中实现类的类名。这个值于frameworks/base/packages/SystemUI/res/values/config.xml中定义。在手机中,其值是:com.android.systemui.statusbar.phone.StatusBar
  4. 通过类加载器加载对应的类
  5. 通过反射API创建对象实例
  6. 最后调用实例的start方法对其进行初始化。如果是手机设备,这里就是StatusBar.start方法

为什么要读取资源文件获取类名并通过反射来创建实例呢?

好处是:

这里将类名配置在资源文件中,那么对于Tv和Car这些不同的平台,可以不用修改任何的代码,只需要修改配置文件,便替换了系统中状态栏的实现,由此减少了模块间的耦合,也减少了系统的维护成本。

值得我们借鉴。

好了,SystemUI的启动到这里就结束了,具体SystemBars以及StatusBar都做了些什么,后续会进行跟进。

原文发布于微信公众号 - 猿湿Xoong(skypeng-funny)

原文发表时间:2018-04-11

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