为什么不能使用 Application Context 显示 Dialog？

路遥TM

发布于 2021-08-31 15:34:06

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为什么不能使用 Application Context 显示 Dialog？

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为什么不能使用 Application Context 显示 Dialog？

在上一篇文章扒一扒 Context 中遗留了一个问题：

为什么不能使用 Application Context 显示 Dialog ？

写个简单的测试代码，如下：

Dialog dialog = new Dialog(getApplicationContext());
dialog.show();

运行时会得到这样一个错误：

Caused by: android.view.WindowManager$BadTokenException: Unable to add window -- token null is not valid; is your activity running?
        at android.view.ViewRootImpl.setView(ViewRootImpl.java:951)
        at android.view.WindowManagerGlobal.addView(WindowManagerGlobal.java:387)
        at android.view.WindowManagerImpl.addView(WindowManagerImpl.java:96)
        at android.app.Dialog.show(Dialog.java:344)
        at luyao.android.context.ContextActivity.showDialog(ContextActivity.java:31)

看到报错信息中的 token ，不知道你还记不记得上篇文章中介绍过的 Activity.attach() 方法：

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) {
    // 回调 attachBaseContext()
    attachBaseContext(context);

    ......

    // 创建 PhoneWindow
    mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback);

    ......    

    // 第二个参数是 mToken
    mWindow.setWindowManager(
            (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
            mToken, mComponent.flattenToString(),
            (info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
    ......
}

Activity 被创建之后会调用 attach() 方法，做了这么几件事：

创建了 PhoneWindow 对象 mWondow
给当前 window 绑定 mToken
......

这里的 IBinder 对象 mToken 很重要。它是一个 Binder 对象，可以在 app 进程，system_server 进程之间进行传递。和我们通常所说的 Token 一样，这里也可以把它看做是一种特殊的令牌，用来标识 Window ，在对 Window 进行视图操作的时候就可以做一些校验工作。

所以，Activity 对应的 Window/WMS 都是持有这个 mToken 的。结合之前 Application 创建 Dialog 的报错信息，我们可以大胆猜测 Application Context 创建 Dialog 的过程中，并没有实例化类似的 token。

回到 Dialog 的构造函数中，

Dialog(@NonNull Context context, @StyleRes int themeResId, boolean createContextThemeWrapper) {
    ......

    // 获取 WindowManager
    mWindowManager = (WindowManager) context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE);

    final Window w = new PhoneWindow(mContext);
    mWindow = w;
    ......
}

根据传入的 Context 调用 getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE) 方法来得到 WindowManager 对象 mWindowManager ，最终会通过 mWindowManager.addWindow() 来显示 dialog 。

如果传入的 Context 是 Activity，返回的是在 Activity.attach() 方法中创建的 mWindowManager 对象，这个时候 mToken 也已经绑定。

> Activity.java

@Override
public Object getSystemService(@ServiceName @NonNull String name) {
    ......

    if (WINDOW_SERVICE.equals(name)) {
        return mWindowManager; // 在 attach() 方法中已经实例化
    } else if (SEARCH_SERVICE.equals(name)) {
        ensureSearchManager();
        return mSearchManager;
    }
    return super.getSystemService(name);
}

如果传入的 Context 是 Application，最终调用的是父类 ContextImpl 的方法。

@Override
public Object getSystemService(String name) {
    return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
}

SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name) 拿到的是已经提前初始化完成并缓存下来的系统服务，并没有携带任何的 Token。

registerService(Context.WINDOW_SERVICE, WindowManager.class,
                new CachedServiceFetcher<WindowManager>() {
            @Override
            public WindowManager createService(ContextImpl ctx) {
                return new WindowManagerImpl(ctx);
            }});

所以，Android 不允许 Activity 以外的 Context 来创建和显示普通的 Dialog 。 这里的普通指的是文章开头示例代码中的普通 Dialog，并非 Toast，System Dialog 等等。Android 系统为了安全考虑，不想在 App 进入后台之后仍然可以弹出 Dialog，这样就会产生可以在其他 App 中弹窗的场景，造成一定的安全隐患。虽然通过 Dialog Theme 的 Activity 仍然可以实现这一需求，但是 Google 也在加强对后台启动 Activity 的限制。

写到这里，问题似乎已经得到了解答。但是其实我们对于整个 Token 流程还是一片雾水的。试着想一下下面几个问题。

mToken 是在什么时机，什么地方创建的？
WMS 是如何拿到 mToken 的？
WMS 是如何校验 token 的？
......

真正掌握了这些问题之后，才能形成一个完整的知识闭环，但伴随而来的，是逃避不了的，枯燥乏味的 Read the fucking AOSP 。

谁创建了 Token？

先来看看 Token 到底是个什么样的类。

> ActivityRecord.java

static class Token extends IApplicationToken.Stub {
    private final WeakReference<ActivityRecord> weakActivity;
    private final String name;

    Token(ActivityRecord activity, Intent intent) {
        weakActivity = new WeakReference<>(activity);
        name = intent.getComponent().flattenToShortString();
    }

    ......
}

Token 是 ActivityRecord 的静态内部类，它持有外部 ActivityRecord 的弱引用。继承自 IApplicationToken.Stub ，是一个 Binder 对象。它在 ActivityRecord 的构造函数中初始化。

> ActivityRecord.java

ActivityRecord(ActivityManagerService _service, ProcessRecord _caller, int _launchedFromPid,
            int _launchedFromUid, String _launchedFromPackage, Intent _intent, String _resolvedType,
            ActivityInfo aInfo, Configuration _configuration,
            ActivityRecord _resultTo, String _resultWho, int _reqCode,
            boolean _componentSpecified, boolean _rootVoiceInteraction,
            ActivityStackSupervisor supervisor, ActivityOptions options,
            ActivityRecord sourceRecord) {
    service = _service;
 // 初始化 appToken
    appToken = new Token(this, _intent);
    ......
}

一个 ActivtyRecord 代表一个 Activity 实例，它包含了 Activity 的所有信息。在 Activity 的启动过程中，当执行到 ActivityStarter.startActivity() 时，会创建待启动的 ActivityRecord 对象，也间接创建了 Token 对象。

> ActivityStarter.java

private int startActivity(IApplicationThread caller, Intent intent, Intent ephemeralIntent,
            String resolvedType, ActivityInfo aInfo, ResolveInfo rInfo,
            IVoiceInteractionSession voiceSession, IVoiceInteractor voiceInteractor,
            IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode, int callingPid, int callingUid,
            String callingPackage, int realCallingPid, int realCallingUid, int startFlags,
            SafeActivityOptions options,
            boolean ignoreTargetSecurity, boolean componentSpecified, ActivityRecord[] outActivity,
            TaskRecord inTask, boolean allowPendingRemoteAnimationRegistryLookup,
            PendingIntentRecord originatingPendingIntent) {

            ......

            // 构建 ActivityRecord，其中会初始化 token
            ActivityRecord r = new ActivityRecord(mService, callerApp, callingPid, callingUid,
                callingPackage, intent, resolvedType, aInfo, mService.getGlobalConfiguration(),
                resultRecord, resultWho, requestCode, componentSpecified, voiceSession != null,
                mSupervisor, checkedOptions, sourceRecord);

            ......
            return startActivity(r, sourceRecord, voiceSession, voiceInteractor, startFlags,
                true /* doResume */, checkedOptions, inTask, outActivity);
}

到这里， ActivityRecord.appToken 已经被赋值。所以 Token 是在 AMS 的 startActivity 流程中创建的。但是 Token 的校验显然是发生在 WMS 中的，所以 AMS 还得把 Token 交到 WMS 。

WMS 是如何拿到 Token 的？

继续跟下去，startActivity() 最后会调用到 ActivityStack.startActivityLocked()，这个方法就是把 Token 给到 WMS 的关键。

> ActivityStack.java

void startActivityLocked(ActivityRecord r, ActivityRecord focusedTopActivity,
            boolean newTask, boolean keepCurTransition, ActivityOptions options) {

            ......

            if (r.getWindowContainerController() == null) {
   // 创建 AppWindowContainerController 对象，其中包含 token 对象
            r.createWindowContainer();

            ......
        
}

其他代码都省略了，重点关注 r.createWindowContainer()，这里的 r 就是一开始创建的 ActivityRecord 对象。

> ActivityRecord.java

void createWindowContainer() {
    if (mWindowContainerController != null) {
        throw new IllegalArgumentException("Window container=" + mWindowContainerController
                + " already created for r=" + this);
    }

    inHistory = true;

    final TaskWindowContainerController taskController = task.getWindowContainerController();

    ......

 // 构造函数中会调用 createAppWindow() 创建 AppWindowToken 对象
    mWindowContainerController = new AppWindowContainerController(taskController, appToken,
            this, Integer.MAX_VALUE /* add on top */, info.screenOrientation, fullscreen,
            (info.flags & FLAG_SHOW_FOR_ALL_USERS) != 0, info.configChanges,
            task.voiceSession != null, mLaunchTaskBehind, isAlwaysFocusable(),
            appInfo.targetSdkVersion, mRotationAnimationHint,
            ActivityManagerService.getInputDispatchingTimeoutLocked(this) * 1000000L);

    task.addActivityToTop(this);

    ......
}

在 AppWindowContainerController 的构造函数中传入了之前已经初始化过的 appToken 。

> AppWindowContainerController.java

public AppWindowContainerController(TaskWindowContainerController taskController,
        IApplicationToken token, AppWindowContainerListener listener, int index,
        int requestedOrientation, boolean fullscreen, boolean showForAllUsers, int configChanges,
        boolean voiceInteraction, boolean launchTaskBehind, boolean alwaysFocusable,
        int targetSdkVersion, int rotationAnimationHint, long inputDispatchingTimeoutNanos,
        WindowManagerService service) {
    super(listener, service);
    mHandler = new H(service.mH.getLooper());
    mToken = token;
    synchronized(mWindowMap) {
           ......

        atoken = createAppWindow(mService, token, voiceInteraction, task.getDisplayContent(),
                inputDispatchingTimeoutNanos, fullscreen, showForAllUsers, targetSdkVersion,
                requestedOrientation, rotationAnimationHint, configChanges, launchTaskBehind,
                alwaysFocusable, this);
        ......
    }
}

createAppWindow() 方法中会创建 AppWindowToken 对象，注意传入的 token 参数。

> AppWindowContainerController.java

AppWindowToken createAppWindow(WindowManagerService service, IApplicationToken token,
        boolean voiceInteraction, DisplayContent dc, long inputDispatchingTimeoutNanos,
        boolean fullscreen, boolean showForAllUsers, int targetSdk, int orientation,
        int rotationAnimationHint, int configChanges, boolean launchTaskBehind,
        boolean alwaysFocusable, AppWindowContainerController controller) {
    return new AppWindowToken(service, token, voiceInteraction, dc,
            inputDispatchingTimeoutNanos, fullscreen, showForAllUsers, targetSdk, orientation,
            rotationAnimationHint, configChanges, launchTaskBehind, alwaysFocusable,
            controller);
}

> AppWindowToken.java

AppWindowToken(WindowManagerService service, IApplicationToken token, boolean voiceInteraction,
            DisplayContent dc, boolean fillsParent) {
        // 父类是 WindowToken
        super(service, token != null ? token.asBinder() : null, TYPE_APPLICATION, true, dc,
                false /* ownerCanManageAppTokens */);
        appToken = token;
        mVoiceInteraction = voiceInteraction;
        mFillsParent = fillsParent;
        mInputApplicationHandle = new InputApplicationHandle(this);
}

这里调用了父类的构造函数，AppWindowToken 的父类是 WindowToken 。

> WindowToken.java

WindowToken(WindowManagerService service, IBinder _token, int type, boolean persistOnEmpty,
            DisplayContent dc, boolean ownerCanManageAppTokens, boolean roundedCornerOverlay) {
        super(service);
        token = _token;
        windowType = type;
        mPersistOnEmpty = persistOnEmpty;
        mOwnerCanManageAppTokens = ownerCanManageAppTokens;
        mRoundedCornerOverlay = roundedCornerOverlay;
        // 接着跟进去
        onDisplayChanged(dc);
    }

> WindowToken.java

void onDisplayChanged(DisplayContent dc) {
        // 调用 DisplayContent.reParentWindowToken()
        dc.reParentWindowToken(this);
        mDisplayContent = dc;
        ......
}

> DisplayContent.java
    
void reParentWindowToken(WindowToken token) {
    ......
    addWindowToken(token.token, token);
}

private void addWindowToken(IBinder binder, WindowToken token) {
    ......
 // mTokenMap 是一个 HashMap<IBinder, WindowToken>，
    mTokenMap.put(binder, token);
    ......
}

mTokenMap 是一个 HashMap<IBinder, WindowToken> 对象，保存了 WindowToken 以及其 Token 信息。我们从 AMS 启动 Activity 一路追到这里，其实已经走到了 WMS 的逻辑。AMS 和 WMS 都是运行在 system_server 进程的，并不存在 binder 调用。AMS 就是按照上面的调用链把 Token 传递给了 WMS 。

再来一张清晰的流程图总结一下 Token 从 AMS 传递到 WMS 的整个流程：

WMS 是如何校验 Token 的？

其实一直很纠结源码解析类的文章应该怎么写。单纯说思想，但对很多人来说并不够；源码说多了，文章又显得枯燥乏味。大家有好的建议可以在评论区聊一聊。

这一块的源码我就不在文章里一点一点追了。大家可以对着下面的流程图自己啃一下源码。从 Dialog.show() 开始，最后走到 WindowManagerService.addwWindow() 。

在 WMS.addWindow() 方法中就会对 Token 进行校验，这一块来看一下源码。

 public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq,
            LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId, Rect outFrame,
            Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, Rect outOutsets,
            DisplayCutout.ParcelableWrapper outDisplayCutout, InputChannel outInputChannel) {
    ......

    AppWindowToken atoken = null;
    final boolean hasParent = parentWindow != null;
    // 获取 WindowToken
    WindowToken token = displayContent.getWindowToken(
                hasParent ? parentWindow.mAttrs.token : attrs.token);

    if (token == null) {
        if (rootType >= FIRST_APPLICATION_WINDOW && rootType <= LAST_APPLICATION_WINDOW) {
                    Slog.w(TAG_WM, "Attempted to add application window with unknown token "
                          + attrs.token + ".  Aborting.");
                    return WindowManagerGlobal.ADD_BAD_APP_TOKEN;
        }
        ......
    } else {
        ......
    }
    ......
}

通过 DisplayContent.getWindowToken() 方法获取 WindowToken 对象之后，会对其进行一系列校验工作。看到 DisplayContent ，你应该能想到就是从上面提到过的 mTokenMap 集合中取值了。我们来看一看源码实现。

> DisplayContent.java

WindowToken getWindowToken(IBinder binder) {
    return mTokenMap.get(binder);
}

没错，的确是从哈希表 mTokenMap 中直接获取。写到这里，整个流程已经走通了。

AMS 在启动 Activity 的时候，会构建表示 Activity 信息的 ActivityRecord 对象，其构造函数中会实例化 Token 对象
AMS 在接着上一步之后，会利用创建的 Token 构建 AppWindowContainerController 对象，最终将 Token 存储到 WMS 中的 mTokenMap 中
WMS 在 addWindow 时，会根据当前 Window 对象的 Token 进行校验