Android資源加載過(guò)程分析

涉及源碼（Android 4.4.2）：
/frameworks/base/core/java/android/app/ResourcesManager.java
/frameworks/base/core/jni/android_util_AssetManager.cpp
/core/java/android/content/res/AssetManager.java
/frameworks/base/libs/androidfw/AssetManager.cpp

我們知道，如果我們希望使用或者得到某些資源，我們通常的做法是使用Context的getXXX方法，例如:

public final Drawable getDrawable(int id) {
    return getResources().getDrawable(id, getTheme());
}

可以看到它首先需要獲取到Resources資源對(duì)象，從資源對(duì)象中得到想要的資源。當(dāng)我們使用Context的getResources方法來(lái)獲取Resources對(duì)象的時(shí)候，最終調(diào)用的是ResourcesManager的getTopLevelResources方法來(lái)獲取到對(duì)應(yīng)的Resources對(duì)象。

ResourcesManager采用的是單例模式，這就保證了所有的Context調(diào)用的都是同一個(gè)ResourcesManager對(duì)象的getTopLevelResources方法，所以不同Context的getResources方法獲取是同一套資源對(duì)象。

/frameworks/base/core/java/android/app/ResourcesManager.java

// 單例模式獲取ResourcesManager對(duì)象
public static ResourcesManager getInstance() {  
    synchronized (ResourcesManager.class) {  
        if (sResourcesManager == null) {  
            sResourcesManager = new ResourcesManager();  
        }  
        return sResourcesManager;  
    }  
}

下面來(lái)看看ResourcesManager的getTopLevelResources方法

/frameworks/base/core/java/android/app/ResourcesManager.java

// 資源對(duì)象存放在ArrayMap的集合中，并且對(duì)象使用的是弱引用
final ArrayMap<ResourcesKey, WeakReference<Resources> > mActiveResources
            = new ArrayMap<ResourcesKey, WeakReference<Resources> >();
            
public Resources getTopLevelResources(String resDir, int displayId,
        Configuration overrideConfiguration, CompatibilityInfo compatInfo, IBinder token) {
    final float scale = compatInfo.applicationScale;
    // 1、通過(guò)傳入的參數(shù)確定資源對(duì)象的key值
    ResourcesKey key = new ResourcesKey(resDir, displayId, overrideConfiguration, scale,
            token);
    Resources r;
    synchronized (this) {
        // 2、通過(guò)key值，從mActiveResources Map集合中獲取對(duì)應(yīng)的資源對(duì)象
        WeakReference<Resources> wr = mActiveResources.get(key);
        r = wr != null ? wr.get() : null;
        // 3、如果資源對(duì)象不為空，直接將其返回，否則執(zhí)行步驟4
        if (r != null && r.getAssets().isUpToDate()) {
            return r;
        }
    }

    // 4、創(chuàng)建AssetManager對(duì)象，并且將資源目錄（實(shí)際為apk文件路徑）加入資源路徑
    AssetManager assets = new AssetManager();
    if (assets.addAssetPath(resDir) == 0) {
        return null;
    }

    DisplayMetrics dm = getDisplayMetricsLocked(displayId);
    Configuration config;
    boolean isDefaultDisplay = (displayId == Display.DEFAULT_DISPLAY);
    final boolean hasOverrideConfig = key.hasOverrideConfiguration();
    if (!isDefaultDisplay || hasOverrideConfig) {
        config = new Configuration(getConfiguration());
        if (!isDefaultDisplay) {
            applyNonDefaultDisplayMetricsToConfigurationLocked(dm, config);
        }
        if (hasOverrideConfig) {
            config.updateFrom(key.mOverrideConfiguration);
        }
    } else {
        config = getConfiguration();
    }
    
    // 5、創(chuàng)建資源對(duì)象
    r = new Resources(assets, dm, config, compatInfo, token);
    
    // 6、如果mActiveResources Map集合沒(méi)有該資源對(duì)象，則將其加入，并將資源對(duì)象返回
    synchronized (this) {
        WeakReference<Resources> wr = mActiveResources.get(key);
        Resources existing = wr != null ? wr.get() : null;
        if (existing != null && existing.getAssets().isUpToDate()) {
            r.getAssets().close();
            return existing;
        }

        mActiveResources.put(key, new WeakReference<Resources>(r));
        return r;
    }
}

從上面可以總結(jié)以下幾點(diǎn)：
1、Resources對(duì)象使用了一個(gè)ArrayMap對(duì)象進(jìn)行緩存，因此表明其內(nèi)部可能包含多個(gè)Resources對(duì)象。
2、Resources對(duì)象中包含一個(gè)AssetManager對(duì)象，資源的添加工作是通過(guò)該對(duì)象的addAssetPath完成的。

下面就來(lái)看看具體的資源資源添加的過(guò)程

AssetManager的創(chuàng)建

/core/java/android/content/res/AssetManager.java

public AssetManager() {
    synchronized (this) {
        // 1、調(diào)用init初始化方法
        init();
        // 2、保證系統(tǒng)資源對(duì)象的存在
        ensureSystemAssets();
    }
}
1、調(diào)用init初始化方法

init方法是一個(gè)native方法，它最終調(diào)用的是android_util_AssetManager.cpp中的android_content_AssetManager_init方法，下面就進(jìn)入native層進(jìn)行操作了，前面的操作都是在java層處理的。

/frameworks/base/core/jni/android_util_AssetManager.cpp

static void android_content_AssetManager_init(JNIEnv* env, jobject clazz)
{   
    // 1、創(chuàng)建一個(gè)AssetManager對(duì)象
    AssetManager* am = new AssetManager();
    // 2、添加默認(rèn)的資源
    am->addDefaultAssets();
    // 3、將AssetManager對(duì)象(C++對(duì)象)的引用保存在Java層AssetManager對(duì)象的mObject中
    env->SetIntField(clazz, gAssetManagerOffsets.mObject, (jint)am);
}
(1) 添加系統(tǒng)默認(rèn)資源操作

/frameworks/base/libs/androidfw/AssetManager.cpp

static const char* kSystemAssets = "framework/framework-res.apk";  
bool AssetManager::addDefaultAssets()
{
    // 1、得到系統(tǒng)目錄/system/
    const char* root = getenv("ANDROID_ROOT");
    String8 path(root);
    // 2、得到系統(tǒng)資源的完整路徑/system/framework/framework-res.apk
    path.appendPath(kSystemAssets);
    // 3、將系統(tǒng)資源添加到資源路徑
    return addAssetPath(path, NULL);
}

從上面可以看到，默認(rèn)會(huì)將系統(tǒng)資源添加到資源路徑，這也是我們應(yīng)用可以訪問(wèn)到系統(tǒng)資源的原因。

(2)添加AssetManager對(duì)象(C++對(duì)象)引用到Java層AssetManager對(duì)象的mObject上的操作

其實(shí)就是要弄清楚gAssetManagerOffsets.mObject的什么東西？

下面來(lái)看看android_util_AssetManager.cpp中register_android_content_AssetManager方法。

/frameworks/base/core/jni/android_util_AssetManager.cpp

int register_android_content_AssetManager(JNIEnv* env)
{
    // 1、獲取到j(luò)ava層的AssetManager類
    jclass assetManager = env->FindClass("android/content/res/AssetManager");
    // 2、獲取java層的AssetManager類的mObject字段，并將其保存在gAssetManagerOffsets.mObject中
    gAssetManagerOffsets.mObject
        = env->GetFieldID(assetManager, "mObject", "I");
    return AndroidRuntime::registerNativeMethods(env,
            "android/content/res/AssetManager", gAssetManagerMethods, NELEM(gAssetManagerMethods));
}

從上面就可以知道，gAssetManagerOffsets.mObject對(duì)應(yīng)就是java層的AssetManager類的mObject字段。

2、保證系統(tǒng)資源對(duì)象的存在

/core/java/android/content/res/AssetManager.java

private static void ensureSystemAssets() {  
    synchronized (sSync) {  
        if (sSystem == null) {  
            AssetManager system = new AssetManager(true);  
            system.makeStringBlocks(false);  
            sSystem = system;  
        }  
    }  
}

sSystem是一個(gè)靜態(tài)的AssetManager對(duì)象，在Zygote啟動(dòng)時(shí)已經(jīng)賦值了，主要就是初次啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)執(zhí)行，供系統(tǒng)使用，上面創(chuàng)建AssetManager對(duì)象，創(chuàng)建過(guò)程跟前面相同。

上面類之間的關(guān)系如下圖所示：

resourceload.png

資源路徑的添加

從上圖可以看到，在java層的AssetManager類中，addAssetPath方法會(huì)調(diào)用addAssetPathNative方法，addAssetPathNative方法是一個(gè)native方法，它對(duì)應(yīng)的就是android_util_AssetManager.cpp中的android_content_AssetManager_addAssetPath方法。

/frameworks/base/core/jni/android_util_AssetManager.cpp

static jint android_content_AssetManager_addAssetPath(JNIEnv* env, jobject clazz,
                                                       jstring path)
{
    ScopedUtfChars path8(env, path);
    if (path8.c_str() == NULL) {
        return 0;
    }
    // 1、得到C++對(duì)象AssetManager對(duì)象
    AssetManager* am = assetManagerForJavaObject(env, clazz);
    if (am == NULL) {
        return 0;
    }

    void* cookie;
    // 2、執(zhí)行addAssetPath方法
    bool res = am->addAssetPath(String8(path8.c_str()), &cookie);

    return (res) ? (jint)cookie : 0;
}

assetManagerForJavaObject方法就是拿到前面存放在java層的AssetManager類的mObject字段的值，它就是一個(gè)AssetManager的C++對(duì)象引用

AssetManager* assetManagerForJavaObject(JNIEnv* env, jobject obj)
{
    AssetManager* am = (AssetManager*)env->GetIntField(obj, gAssetManagerOffsets.mObject);
    if (am != NULL) {
        return am;
    }
    jniThrowException(env, "java/lang/IllegalStateException", "AssetManager has been finalized!");
    return NULL;
}

/frameworks/base/libs/androidfw/AssetManager.cpp

// 資源路徑存放在一個(gè)Vector集合中
Vector<asset_path> mAssetPaths;

// 存放資源路徑的結(jié)構(gòu)體
struct asset_path
{
    String8 path;  // 路徑名
    FileType type; // 文件類型
    String8 idmap;
};

bool AssetManager::addAssetPath(const String8& path, void** cookie)
{
    AutoMutex _l(mLock);

    asset_path ap;

    // 1、構(gòu)造一個(gè)asset_path結(jié)構(gòu)體，其實(shí)就是確定路徑名和文件類型，并保存在結(jié)構(gòu)體中
    String8 realPath(path);
    if (kAppZipName) {
        realPath.appendPath(kAppZipName);
    }
    ap.type = ::getFileType(realPath.string());
    if (ap.type == kFileTypeRegular) {
        ap.path = realPath;
    } else {
        ap.path = path;
        ap.type = ::getFileType(path.string());
        if (ap.type != kFileTypeDirectory && ap.type != kFileTypeRegular) {
            ALOGW("Asset path %s is neither a directory nor file (type=%d).",
                 path.string(), (int)ap.type);
            return false;
        }
    }

    // 2、如果該路徑已經(jīng)添加到集合中，則直接設(shè)置cookie為(索引+1)并返回，否則進(jìn)入步驟3
    for (size_t i=0; i<mAssetPaths.size(); i++) {
        if (mAssetPaths[i].path == ap.path) {
            if (cookie) {
                *cookie = (void*)(i+1);
            }
            return true;
        }
    }
    // 3、將路徑結(jié)構(gòu)體添加到集合中
    mAssetPaths.add(ap);

    // 4、將該路徑的集合size(索引+1)作為cookie的值
    if (cookie) {
        *cookie = (void*)mAssetPaths.size();
    }

    // 5、資源替換的過(guò)程，這個(gè)暫不關(guān)注
    // (Java) package manager
    if (strncmp(path.string(), "/system/framework/", 18) == 0) {
        // When there is an environment variable for /vendor, this
        // should be changed to something similar to how ANDROID_ROOT
        // and ANDROID_DATA are used in this file.
        String8 overlayPath("/vendor/overlay/framework/");
        overlayPath.append(path.getPathLeaf());
        if (TEMP_FAILURE_RETRY(access(overlayPath.string(), R_OK)) == 0) {
            asset_path oap;
            oap.path = overlayPath;
            oap.type = ::getFileType(overlayPath.string());
            bool addOverlay = (oap.type == kFileTypeRegular); // only .apks supported as overlay
            if (addOverlay) {
                oap.idmap = idmapPathForPackagePath(overlayPath);

                if (isIdmapStaleLocked(ap.path, oap.path, oap.idmap)) {
                    addOverlay = createIdmapFileLocked(ap.path, oap.path, oap.idmap);
                }
            }
            if (addOverlay) {
                mAssetPaths.add(oap);
            } else {
                ALOGW("failed to add overlay package %s\n", overlayPath.string());
            }
        }
    }

    return true;
}

如下圖所示：

resourcesadd.png
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