Android应用Context详解及源码解析
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1 背景
今天突然想起之前在上家公司（做TV与BOX盒子）时有好几个人问过我关于Android的Context到底是啥的问题，所以就马上要诞生这篇文章。我们平时在开发App应用程序时一直都在使用Context（别说你没用过，访问当前应用的资源、启动一个activity等都用到了Context），但是很少有人关注过这玩意到底是啥，也很少有人知道getApplication与getApplicationContext方法有啥区别，以及一个App到底有多少个Context等等的细节。
更为致命的是Context使用不当还会造成内存泄漏。所以说完全有必要拿出来单独分析分析（基于Android 5.1.1 （API 22）源码分析）。
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2 Context基本信息
2-1 Context概念
先看下源码Context类基本情况，如下：
/**
* 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 {
......
}从源码注释可以看见，Context提供了关于应用环境全局信息的接口。它是一个抽象类，它的执行被Android系统所提供。它允许获取以应用为特征的资源和类型，是一个统领一些资源（应用程序环境变量等）的上下文。
看见上面的Class OverView了吗？翻译就是说，它描述一个应用程序环境的信息（即上下文）；是一个抽象类，Android提供了该抽象类的具体实现类；通过它我们可以获取应用程序的资源和类（包括应用级别操作，如启动Activity，发广播，接受Intent等）。
既然上面Context是一个抽象类，那么肯定有他的实现类咯，我们在Context的源码中通过IDE可以查看到他的子类如下：
吓尿了，737个子类，经过粗略浏览这些子类名字和查阅资料发现，这些子类无非就下面一些主要的继承关系。这737个类都是如下关系图的直接或者间接子类而已。如下是主要的继承关系：
从这里可以发现，Service和Application的类继承类似，Activity继承ContextThemeWrapper。这是因为Activity有主题（Activity提供UI显示，所以需要主题），而Service是没有界面的服务。
所以说，我们从这张主要关系图入手来分析Context相关源码。
2-2 Context之间关系源码概述
有了上述通过IDE查看的大致关系和图谱之后我们在源码中来仔细看下这些继承关系。
先来看下Context类源码注释：
/**
* 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 {
......
}看见没有，抽象类Context ，提供了一组通用的API。
再来看看Context的实现类ContextImpl源码注释：
/**
* Common implementation of Context API, which provides the base
* context object for Activity and other application components.
*/
class ContextImpl extends Context {
private Context mOuterContext;
......
}该类实现了Context类的所有功能。
再来看看Context的包装类ContextWrapper源码注释：
/**
* 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 {
Context mBase;
public ContextWrapper(Context base) {
mBase = base;
}
/**
* Set the base context for this ContextWrapper. All calls will then be
* delegated to the base context. Throws
* IllegalStateException if a base context has already been set.
*
* @param base The new base context for this wrapper.
*/
protected void attachBaseContext(Context base) {
if (mBase != null) {
throw new IllegalStateException("Base context already set");
}
mBase = base;
}
......
}该类的构造函数包含了一个真正的Context引用（ContextImpl对象），然后就变成了ContextImpl的装饰着模式。
再来看看ContextWrapper的子类ContextThemeWrapper源码注释：
/**
* A ContextWrapper that allows you to modify the theme from what is in the
* wrapped context.
*/
public class ContextThemeWrapper extends ContextWrapper {
......
}该类内部包含了主题Theme相关的接口，即android:theme属性指定的。
再来看看Activity、Service、Application类的继承关系源码：
public class Activity extends ContextThemeWrapper
implements LayoutInflater.Factory2,
Window.Callback, KeyEvent.Callback,
OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks2,
Window.OnWindowDismissedCallback {
......
}public abstract class Service extends ContextWrapper implements ComponentCallbacks2 {
......
}public class Application extends ContextWrapper implements ComponentCallbacks2 {
......
}看见没有？他们完全符合上面我们绘制的结构图与概述。
2-3 解决应用Context个数疑惑
有了上面的Context继承关系验证与分析之后我们来看下一个应用程序到底有多个Context？
Android应用程序只有四大组件，而其中两大组件都继承自Context，另外每个应用程序还有一个全局的Application对象。所以在我们了解了上面继承关系之后我们就可以计算出来Context总数，如下：
APP Context总数 = Application数(1) + Activity数(Customer) + Service数(Customer);到此，我们也明确了Context是啥，继承关系是啥样，应用中Context个数是多少的问题。接下来就有必要继续深入分析这些Context都是怎么来的。
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3 各种Context在ActivityThread中实例化过程源码分析
在开始分析之前还是和《Android异步消息处理机制详解及源码分析》的3-1-2小节及《Android应用setContentView与LayoutInflater加载解析机制源码分析》的2-6小节一样直接先给出关于Activity启动的一些概念，后面会写文章分析这一过程。
Context的实现是ContextImpl，Activity与Application和Service的创建都是在ActivityThread中完成的，至于在ActivityThread何时、怎样调运的关系后面会写文章分析，这里先直接给出结论，因为我们分析的重点是Context过程。
3-1 Activity中ContextImpl实例化源码分析
通过startActivity启动一个新的Activity时系统会回调ActivityThread的handleLaunchActivity()方法，该方法内部会调用performLaunchActivity()方法去创建一个Activity实例，然后回调Activity的onCreate()等方法。所以Activity的ContextImpl实例化是在ActivityThread类的performLaunchActivity方法中，如下：
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
......
//已经创建好新的activity实例
if (activity != null) {
//创建一个Context对象
Context appContext = createBaseContextForActivity(r, activity);
......
//将上面创建的appContext传入到activity的attach方法
activity.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);
......
}
......
return activity;
}看见上面performLaunchActivity的核心代码了吗？通过createBaseContextForActivity(r, activity);创建appContext，然后通过activity.attach设置值。
具体我们先看下createBaseContextForActivity方法源码，如下：
private Context createBaseContextForActivity(ActivityClientRecord r,
final Activity activity) {
//实质就是new一个ContextImpl对象，调运ContextImpl的有参构造初始化一些参数
ContextImpl appContext = ContextImpl.createActivityContext(this, r.packageInfo, r.token);
//特别特别留意这里！！！
//ContextImpl中有一个Context的成员叫mOuterContext，通过这条语句就可将当前新Activity对象赋值到创建的ContextImpl的成员mOuterContext（也就是让ContextImpl内部持有Activity）。
appContext.setOuterContext(activity);
//创建返回值并且赋值
Context baseContext = appContext;
......
//返回ContextImpl对象
return baseContext;
}再来看看activity.attach，也就是Activity中的attach方法，如下：
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) {
//特别特别留意这里！！！
//与上面createBaseContextForActivity方法中setOuterContext语句类似，不同的在于：
//通过ContextThemeWrapper类的attachBaseContext方法，将createBaseContextForActivity中实例化的ContextImpl对象传入到ContextWrapper类的mBase变量，这样ContextWrapper（Context子类）类的成员mBase就被实例化为Context的实现类ContextImpl
attachBaseContext(context);
......
}通过上面Activity的Context实例化分析再结合上面Context继承关系可以看出：
Activity通过ContextWrapper的成员mBase来引用了一个ContextImpl对象，这样，Activity组件以后就可以通过这个ContextImpl对象来执行一些具体的操作（启动Service等）；同时ContextImpl类又通过自己的成员mOuterContext引用了与它关联的Activity，这样ContextImpl类也可以操作Activity。
SO，由此说明一个Activity就有一个Context，而且生命周期和Activity类相同（记住这句话，写应用就可以避免一些低级的内存泄漏问题）。
3-2 Service中ContextImpl实例化源码分析
写APP时我们通过startService或者bindService方法创建一个新Service时就会回调ActivityThread类的handleCreateService()方法完成相关数据操作（具体关于ActivityThread调运handleCreateService时机等细节分析与上面Activity雷同，后边文章会做分析）。具体handleCreateService方法代码如下：
private void handleCreateService(CreateServiceData data) {
......
//类似上面Activity的创建，这里创建service对象实例
Service service = null;
try {
java.lang.ClassLoader cl = packageInfo.getClassLoader();
service = (Service) cl.loadClass(data.info.name).newInstance();
} catch (Exception e) {
......
}
try {
......
//不做过多解释，创建一个Context对象
ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(this, packageInfo);
//特别特别留意这里！！！
//ContextImpl中有一个Context的成员叫mOuterContext，通过这条语句就可将当前新Service对象赋值到创建的ContextImpl的成员mOuterContext（也就是让ContextImpl内部持有Service）。
context.setOuterContext(service);
Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
//将上面创建的context传入到service的attach方法
service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,
ActivityManagerNative.getDefault());
service.onCreate();
......
} catch (Exception e) {
......
}
}再来看看service.attach，也就是Service中的attach方法，如下：
public final void attach(
Context context,
ActivityThread thread, String className, IBinder token,
Application application, Object activityManager) {
//特别特别留意这里！！！
//与上面handleCreateService方法中setOuterContext语句类似，不同的在于：
//通过ContextWrapper类的attachBaseContext方法，将handleCreateService中实例化的ContextImpl对象传入到ContextWrapper类的mBase变量，这样ContextWrapper（Context子类）类的成员mBase就被实例化为Context的实现类ContextImpl
attachBaseContext(context);
......
}可以看出步骤流程和Activity的类似，只是实现细节略有不同而已。
SO，由此说明一个Service就有一个Context，而且生命周期和Service类相同（记住这句话，写应用就可以避免一些低级的内存泄漏问题）。
3-3 Application中ContextImpl实例化源码分析
当我们写好一个APP以后每次重新启动时都会首先创建Application对象（每个APP都有一个唯一的全局Application对象，与整个APP的生命周期相同）。创建Application的过程也在ActivityThread类的handleBindApplication()方法完成相关数据操作（具体关于ActivityThread调运handleBindApplication时机等细节分析与上面Activity雷同，后边文章会做分析）。而ContextImpl的创建是在该方法中调运LoadedApk类的makeApplication方法中实现，LoadedApk类的makeApplication()方法中源代码如下：
public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,
Instrumentation instrumentation) {
//只有新创建的APP才会走if代码块之后的剩余逻辑
if (mApplication != null) {
return mApplication;
}
//即将创建的Application对象
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")) {
initializeJavaContextClassLoader();
}
//不做过多解释，创建一个Context对象
ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);
//将Context传入Instrumentation类的newApplication方法
app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
cl, appClass, appContext);
//特别特别留意这里！！！
//ContextImpl中有一个Context的成员叫mOuterContext，通过这条语句就可将当前新Application对象赋值到创建的ContextImpl的成员mOuterContext（也就是让ContextImpl内部持有Application）。
appContext.setOuterContext(app);
} catch (Exception e) {
......
}
......
return app;
}接着看看Instrumentation.newApplication方法。如下源码：
public Application newApplication(ClassLoader cl, String className, Context context)
throws InstantiationException, IllegalAccessException,
ClassNotFoundException {
return newApplication(cl.loadClass(className), context);
}继续看重载两个参数的newApplication方法，如下：
static public Application newApplication(Class<?> clazz, Context context)
throws InstantiationException, IllegalAccessException,
ClassNotFoundException {
......
//继续传递context
app.attach(context);
return app;
}继续看下Application类的attach方法，如下：
final void attach(Context context) {
//特别特别留意这里！！！
//与上面makeApplication方法中setOuterContext语句类似，不同的在于：
//通过ContextWrapper类的attachBaseContext方法，将makeApplication中实例化的ContextImpl对象传入到ContextWrapper类的mBase变量，这样ContextWrapper（Context子类）类的成员mBase就被实例化为Application的实现类ContextImpl
attachBaseContext(context);
......
}可以看出步骤流程和Activity的类似，只是实现细节略有不同而已。
SO，由此说明一个Application就有一个Context，而且生命周期和Application类相同（然而一个App只有一个Application，而且与应用生命周期相同）。
4 应用程序APP各种Context访问资源的唯一性分析
你可能会有疑问，这么多Context都是不同实例，那么我们平时写App时通过context.getResources得到资源是不是就不是同一份呢？下面我们从源码来分析下，如下：
class ContextImpl extends Context {
......
private final ResourcesManager mResourcesManager;
private final Resources mResources;
......
@Override
public Resources getResources() {
return mResources;
}
......
}看见没，有了上面分析我们可以很确定平时写的App中context.getResources方法获得的Resources对象就是上面ContextImpl的成员变量mResources。那我们追踪可以发现mResources的赋值操作如下：
private ContextImpl(ContextImpl container, ActivityThread mainThread,
LoadedApk packageInfo, IBinder activityToken, UserHandle user, boolean restricted,
Display display, Configuration overrideConfiguration) {
......
//单例模式获取ResourcesManager对象
mResourcesManager = ResourcesManager.getInstance();
......
//packageInfo对于一个APP来说只有一个，所以resources 是同一份
Resources resources = packageInfo.getResources(mainThread);
if (resources != null) {
if (activityToken != null
|| displayId != Display.DEFAULT_DISPLAY
|| overrideConfiguration != null
|| (compatInfo != null && compatInfo.applicationScale
!= resources.getCompatibilityInfo().applicationScale)) {
//mResourcesManager是单例，所以resources是同一份
resources = mResourcesManager.getTopLevelResources(packageInfo.getResDir(),
packageInfo.getSplitResDirs(), packageInfo.getOverlayDirs(),
packageInfo.getApplicationInfo().sharedLibraryFiles, displayId,
overrideConfiguration, compatInfo, activityToken);
}
}
//把resources赋值给mResources
mResources = resources;
......
}由此可以看出在设备其他因素不变的情况下我们通过不同的Context实例得到的Resources是同一套资源。
PS一句，同样的分析方法也可以发现Context类的packageInfo对于一个应用来说也只有一份。感兴趣可以自行分析。
5 应用程序APP各种Context使用区分源码分析
5-1 先来解决getApplication和getApplicationContext的区别
很多人一直区分不开这两个方法的区别，这里从源码来分析一下，如下：
首先来看getApplication方法，你会发现Application与Context都没有提供该方法，这个方法是哪提供的呢？我们看下Activity与Service中的代码，可以发下如下：
public class Activity extends ContextThemeWrapper
implements LayoutInflater.Factory2,
Window.Callback, KeyEvent.Callback,
OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks2,
Window.OnWindowDismissedCallback {
......
public final Application getApplication() {
return mApplication;
}
......
}public abstract class Service extends ContextWrapper implements ComponentCallbacks2 {
......
public final Application getApplication() {
return mApplication;
}
......
}Activity和Service提供了getApplication，而且返回类型都是Application。这个mApplication都是在各自类的attach方法参数出入的，也就是说这个mApplication都是在ActivityThread中各自实例化时获取的makeApplication方法返回值。
所以不同的Activity和Service返回的Application均为同一个全局对象。
再来看看getApplicationContext方法，如下：
class ContextImpl extends Context {
......
@Override
public Context getApplicationContext() {
return (mPackageInfo != null) ?
mPackageInfo.getApplication() : mMainThread.getApplication();
}
......
}可以看到getApplicationContext方法是Context的方法，而且返回值是Context类型，返回对象和上面通过Service或者Activity的getApplication返回的是一个对象。
所以说对于客户化的第三方应用来说两个方法返回值一样，只是返回值类型不同，还有就是依附的对象不同而已。
5-2 各种获取Context方法的差异及开发要点提示
可以看出来，Application的Context生命周期与应用程序完全相同。
Activity或者Service的Context与他们各自类生命周期相同。
所以说对于Context使用不当会引起内存泄漏。
譬如一个单例模式的自定义数据库管理工具类需要传入一个Context，而这个数据库管理对象又需要在Activity中使用，如果我们传递Activity的Context就可能造成内存泄漏，所以需要传递Application的Context。
6 Context分析总结
到此整个Android应用的Context疑惑就完全解开了，同时也依据源码分析结果给出了平时开发APP中该注意的内存泄漏问题提示与解决方案。相信通过这一篇你在开发APP时对于Context的使用将不再迷惑。
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