Android后台杀死系列之二：ActivityManagerService与App现场恢复机制-低调大师

Android后台杀死系列之二：ActivityManagerService与App现场恢复机制

2017-08-02 665

本篇是Android后台杀死系列的第二篇，主要讲解ActivityMangerService是如何恢复被后台杀死的进程的(基于4.3 )，在开篇FragmentActivity及PhoneWindow后台杀死处理机制中，简述了后台杀死所引起的一些常见问题，还有Android系统控件对后台杀死所做的一些兼容，以及onSaveInstance跟onRestoreInstance的作用于执行时机，最后说了如何应对后台杀死，但是对于被后台杀死的进程如何恢复的并没有讲解，本篇不涉及后台杀死，比如LowmemoryKiller机制，只讲述被杀死的进程如何恢复的。假设，一个应用被后台杀死，再次从最近的任务列表唤起App时候，系统是如何处理的呢?有这么几个问题可能需要解决：

Android框架层(AMS)如何知道App被杀死了
App被杀前的场景是如何保存的
系统(AMS)如何恢复被杀的App
被后台杀死的App的启动流程跟普通的启动有什么区别
Activity的恢复顺序为什么是倒序恢复

系统(AMS)如何知道App被杀死了

首先来看第一个问题，系统如何知道Application被杀死了，Android使用了Linux的oomKiller机制，只是简单的做了个变种，采用分等级的LowmemoryKiller，但这个其实是内核层面的，LowmemoryKiller杀死进程后，不会像用户空间发送通知，也就是说框架层的ActivityMangerService无法知道App是否被杀死，但是，只有知道App或者Activity是否被杀死，AMS(ActivityMangerService)才能正确的走唤起流程，那么AMS究竟是在什么时候知道App或者Activity被后台杀死了呢?我们先看一下从最近的任务列表进行唤起的时候，究竟发生了什么。

从最近的任务列表或者Icon再次唤起App的流程

在系统源码systemUi的包里，有个RecentActivity，这个其实就是最近的任务列表的入口，而其呈现界面是通过RecentsPanelView来展现的，点击最近的App其执行代码如下：

public void handleOnClick(View view) {
ViewHolder holder = (ViewHolder)view.getTag();
TaskDescription ad = holder.taskDescription;
final Context context = view.getContext();
final ActivityManager am = (ActivityManager)
context.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
Bitmap bm = holder.thumbnailViewImageBitmap;
...
// 关键点 1 如果TaskDescription没有被主动关闭，正常关闭，ad.taskId就是>=0
if (ad.taskId >= 0) {
// This is an active task; it should just go to the foreground.
am.moveTaskToFront(ad.taskId, ActivityManager.MOVE_TASK_WITH_HOME,
opts);
} else {
Intent intent = ad.intent;
intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_LAUNCHED_FROM_HISTORY
| Intent.FLAG_ACTIVITY_TASK_ON_HOME
| Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
try {
context.startActivityAsUser(intent, opts,
new UserHandle(UserHandle.USER_CURRENT));
}...
}

在上面的代码里面，有个判断ad.taskId >= 0，如果满足这个条件，就通过moveTaskToFront唤起APP，那么ad.taskId是如何获取的?recent包里面有各类RecentTasksLoader，这个类就是用来加载最近任务列表的一个Loader，看一下它的源码，主要看一下加载：

@Override
protected Void doInBackground(Void... params) {
// We load in two stages: first, we update progress with just the first screenful
// of items. Then, we update with the rest of the items
final int origPri = Process.getThreadPriority(Process.myTid());
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
final PackageManager pm = mContext.getPackageManager();
final ActivityManager am = (ActivityManager)
mContext.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
final List<ActivityManager.RecentTaskInfo> recentTasks =
am.getRecentTasks(MAX_TASKS, ActivityManager.RECENT_IGNORE_UNAVAILABLE);
....
TaskDescription item = createTaskDescription(recentInfo.id,
recentInfo.persistentId, recentInfo.baseIntent,
recentInfo.origActivity, recentInfo.description);
....
}

可以看到，其实就是通过ActivityManger的getRecentTasks向AMS请求最近的任务信息，然后通过createTaskDescription创建TaskDescription，这里传递的recentInfo.id其实就是TaskDescription的taskId，来看一下它的意义：

public List<ActivityManager.RecentTaskInfo> getRecentTasks(int maxNum,
int flags, int userId) {
...
IPackageManager pm = AppGlobals.getPackageManager();
final int N = mRecentTasks.size();
...
for (int i=0; i<N && maxNum > 0; i++) {
TaskRecord tr = mRecentTasks.get(i);
if (i == 0
|| ((flags&ActivityManager.RECENT_WITH_EXCLUDED) != 0)
|| (tr.intent == null)
|| ((tr.intent.getFlags()
&Intent.FLAG_ACTIVITY_EXCLUDE_FROM_RECENTS) == 0)) {
ActivityManager.RecentTaskInfo rti
= new ActivityManager.RecentTaskInfo();
rti.id = tr.numActivities > 0 ? tr.taskId : -1;
rti.persistentId = tr.taskId;
rti.baseIntent = new Intent(
tr.intent != null ? tr.intent : tr.affinityIntent);
if (!detailed) {
rti.baseIntent.replaceExtras((Bundle)null);
}

可以看出RecentTaskInfo的id是由TaskRecord决定的，如果TaskRecord中numActivities > 0就去TaskRecord的Id，否则就取-1，这里的numActivities其实就是TaskRecode中记录的ActivityRecord的数目，更具体的细节可以自行查看ActivityManagerService及ActivityStack，那么这里就容易解释了，只要是存活的APP、或者被LowmemoryKiller杀死的APP，其AMS的ActivityRecord是完整保存的，这就是恢复的依据。RecentActivity获取的数据其实就是AMS中的翻版，RecentActivity并不知道将要唤起的APP是否是存活的，只要TaskRecord告诉RecentActivity是存货的，那么久直接走唤起流程，也就是通过ActivityManager的moveTaskToFront唤起App，至于后续的工作，就完全交给AMS来处理。现看一下到这里的流程图：

在唤起App的时候AMS侦测App或者Activity是否被异常杀死

接着往下看moveTaskToFrontLocked，这个函数在ActivityStack中，ActivityStack主要用来管理ActivityRecord栈的，所有start的Activity都在ActivityStack中保留一个ActivityRecord，这个也是AMS管理Activity的一个依据，ActivityStack最终moveTaskToFrontLocked会调用resumeTopActivityLocked来唤起Activity，AMS获取即将resume的Activity信息的方式主要是通过ActivityRecord，它并不知道Activity本身是否存活，获取之后，AMS知道唤醒Activity的环节才知道App或者Activity被杀死，具体看一下resumeTopActivityLocked源码：

final boolean resumeTopActivityLocked(ActivityRecord prev, Bundle options) {
// This activity is now becoming visible.
mService.mWindowManager.setAppVisibility(next.appToken, true);
.... 恢复逻辑
if (next.app != null && next.app.thread != null) {
// 正常恢复
try {
// Deliver all pending results.
ArrayList a = next.results;
if (a != null) {
final int N = a.size();
if (!next.finishing && N > 0) {
next.app.thread.scheduleSendResult(next.appToken, a);
}
}
...
next.app.thread.scheduleResumeActivity(next.appToken,
mService.isNextTransitionForward());
...
} catch (Exception e) {
// Whoops, need to restart this activity!
// 这里需要重启，难道被后台杀死，走的是异常分支吗？？？？异常杀死
if (DEBUG_STATES) Slog.v(TAG, "Resume failed; resetting state to "
+ lastState + ": " + next);
next.state = lastState;
mResumedActivity = lastResumedActivity;
Slog.i(TAG, "Restarting because process died: " + next);
。。。
startSpecificActivityLocked(next, true, false);
return true;
}
...
}

由于没有主动调用finish的，所以AMS并不会清理掉ActivityRecord与TaskRecord ，因此resume的时候走的就是上面的分支，可以这里会调用next.app.thread.scheduleSendResult或者next.app.thread.scheduleResumeActivity进行唤起上一个Activity，但是如果APP或者Activity被异常杀死，那么唤起的操作一定是失败，会抛出异常，首先假设APP整个被杀死，那么APP端同AMS通信的Binder线程也不复存在，这个时候通过Binder进行通信就会抛出RemoteException，如此，就会走下面的catch部分，通过startSpecificActivityLocked再次将APP重建，并且将最后的Activity重建，其实你可以本地利用AIDL写一个C/S通信，在将一端关闭，然后用另一端访问，就会抛出RemoteException异常，如下图：

还有一种可能，APP没有被kill，但是Activity被Kill掉了，这个时候会怎么样?首先，Activity的管理是一定通过AMS的，Activity的kill一定是是AMS操刀的，是有记录的，严格来说，这种情况并不属于后台杀死，因为这属于AMS正常的管理，在可控范围，比如打开了开发者模式中的“不保留活动”,这个时候，虽然会杀死Activity，但是仍然保留了ActivitRecord，所以再唤醒，或者回退的的时候仍然有迹可循,看一下ActivityStack的Destroy回调代码，

final boolean destroyActivityLocked(ActivityRecord r,
boolean removeFromApp, boolean oomAdj, String reason) {
...
if (hadApp) {
...
boolean skipDestroy = false;
try {
关键代码 1
r.app.thread.scheduleDestroyActivity(r.appToken, r.finishing,
r.configChangeFlags);
...
if (r.finishing && !skipDestroy) {
if (DEBUG_STATES) Slog.v(TAG, "Moving to DESTROYING: " + r
+ " (destroy requested)");
r.state = ActivityState.DESTROYING;
Message msg = mHandler.obtainMessage(DESTROY_TIMEOUT_MSG);
msg.obj = r;
mHandler.sendMessageDelayed(msg, DESTROY_TIMEOUT);
} else {
关键代码 2
r.state = ActivityState.DESTROYED;
if (DEBUG_APP) Slog.v(TAG, "Clearing app during destroy for activity " + r);
r.app = null;
}
}
return removedFromHistory;
}

这里有两个关键啊你单，1是告诉客户端的AcvitityThread清除Activity，2是标记如果AMS自己非正常关闭的Activity，就将ActivityRecord的state设置为ActivityState.DESTROYED，并且清空它的ProcessRecord引用：r.app = null。这里是唤醒时候的一个重要标志，通过这里AMS就能知道Activity被自己异常关闭了，设置ActivityState.DESTROYED是为了让避免后面的清空逻辑。

final void activityDestroyed(IBinder token) {
synchronized (mService) {
final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
try {
ActivityRecord r = ActivityRecord.forToken(token);
if (r != null) {
mHandler.removeMessages(DESTROY_TIMEOUT_MSG, r);
}
int index = indexOfActivityLocked(r);
if (index >= 0) {
1
if (r.state == ActivityState.DESTROYING) {
cleanUpActivityLocked(r, true, false);
removeActivityFromHistoryLocked(r);
}
}
resumeTopActivityLocked(null);
} finally {
Binder.restoreCallingIdentity(origId);
}
}
}

看代码关键点1，只有r.state == ActivityState.DESTROYING的时候，才会移除ActivityRecord，但是对于不非正常finish的Activity，其状态是不会被设置成ActivityState.DESTROYING，是直接跳过了ActivityState.DESTROYING，被设置成了ActivityState.DESTROYED，所以不会removeActivityFromHistoryLocked，也就是保留了ActivityRecord现场，好像也是依靠异常来区分是否是正常的结束掉Activity。这种情况下是如何启动Activity的呢? 通过上面两点分析，就知道了两个关键点

ActivityRecord没有动HistoryRecord列表中移除
ActivityRecord 的ProcessRecord字段被置空，r.app = null

这样就保证了在resumeTopActivityLocked的时候，走startSpecificActivityLocked分支

final boolean resumeTopActivityLocked(ActivityRecord prev, Bundle options) {
...
if (next.app != null && next.app.thread != null) {
...
} else {
// Whoops, need to restart this activity!
...
startSpecificActivityLocked(next, true, true);
}
return true;
}

到这里，AMS就知道了这个APP或者Activity是不是被异常杀死过，从而，决定是走resume流程还是restore流程。

App被杀前的场景是如何保存的：新Activity启动跟旧Activity的保存

App现场的保存流程相对是比较简单的，入口基本就是startActivity的时候，只要是界面的跳转基本都牵扯到Activity的切换跟当前Activity场景的保存：先画个简单的图形，开偏里面讲FragmentActivity的时候，简单说了一些onSaveInstance的执行时机，这里详细看一下AMS是如何管理这些跳转以及场景保存的，模拟场景：Activity A 启动Activity B的时候，这个时候A不可见，可能会被销毁，需要保存A的现场，这个流程是什么样的：简述如下

ActivityA startActivity ActivityB
ActivityA pause
ActivityB create
ActivityB start
ActivityB resume
ActivityA onSaveInstance
ActivityA stop

流程大概是如下样子：

现在我们通过源码一步一步跟一下，看看AMS在新Activity启动跟旧Activity的保存的时候，到底做了什么：跳过简单的startActivity,直接去AMS中去看

ActivityManagerService

public final int startActivityAsUser(IApplicationThread caller, String callingPackage,
Intent intent, String resolvedType, IBinder resultTo,
String resultWho, int requestCode, int startFlags,
String profileFile, ParcelFileDescriptor profileFd, Bundle options, int userId) {
enforceNotIsolatedCaller("startActivity");
...
return mMainStack.startActivityMayWait(caller, -1, callingPackage, intent, resolvedType,
resultTo, resultWho, requestCode, startFlags, profileFile, profileFd,
null, null, options, userId);
}

ActivityStack

final int startActivityMayWait(IApplicationThread caller, int callingUid,
int res = startActivityLocked(caller, intent, resolvedType,
aInfo, resultTo, resultWho, requestCode, callingPid, callingUid,
callingPackage, startFlags, options, componentSpecified, null);
。。。
}

这里通过startActivityMayWait启动新的APP，或者新Activity，这里只看简单的，至于从桌面启动App的流程，可以去参考更详细的文章，比如老罗的startActivity流程，大概就是新建ActivityRecord，ProcessRecord之类，并加入AMS中相应的堆栈等，resumeTopActivityLocked是界面切换的统一入口，第一次进来的时候，由于ActivityA还在没有pause，因此需要先暂停ActivityA，这些完成后，

ActivityStack

final boolean resumeTopActivityLocked(ActivityRecord prev, Bundle options) {
...
// We need to start pausing the current activity so the top one
// can be resumed...
if (mResumedActivity != null) {
if (next.app != null && next.app.thread != null) {
mService.updateLruProcessLocked(next.app, false);
}
startPausingLocked(userLeaving, false);
return true;
}
....

其实这里就是暂停ActivityA，AMS通过Binder告诉ActivityThread需要暂停的ActivityA，ActivityThread完成后再通过Binder通知AMS，AMS会开始resume ActivityB，

private final void startPausingLocked(boolean userLeaving, boolean uiSleeping) {
if (prev.app != null && prev.app.thread != null) {
...
try {
prev.app.thread.schedulePauseActivity(prev.appToken, prev.finishing,
userLeaving, prev.configChangeFlags);

ActivityThread

private void handlePauseActivity(IBinder token, boolean finished,
boolean userLeaving, int configChanges) {
ActivityClientRecord r = mActivities.get(token);
if (r != null) {
...
performPauseActivity(token, finished, r.isPreHoneycomb());
...
// Tell the activity manager we have paused.
try {
ActivityManagerNative.getDefault().activityPaused(token);
} catch (RemoteException ex) {
}
}
}

AMS收到ActivityA发送过来的pause消息之后，就会唤起ActivityB，入口还是resumeTopActivityLocked，唤醒B，之后还会A给进一步stop掉，这个时候就牵扯到现场的保存，

ActivityStack

private final void completePauseLocked() {
if (!mService.isSleeping()) {
resumeTopActivityLocked(prev);
} else {
...

ActivityB如何启动的，本文不关心，只看ActivityA如何保存现场的，ActivityB起来后，会通过ActivityStack的stopActivityLocked去stop ActivityA，

private final void stopActivityLocked(ActivityRecord r) {
...
if (mMainStack) {
r.app.thread.scheduleStopActivity(r.appToken, r.visible, r.configChangeFlags);
...
}

回看APP端，看一下ActivityThread中的调用：首先通过callActivityOnSaveInstanceState，将现场保存到Bundle中去，

private void performStopActivityInner(ActivityClientRecord r,
StopInfo info, boolean keepShown, boolean saveState) {
...
// Next have the activity save its current state and managed dialogs...
if (!r.activity.mFinished && saveState) {
if (r.state == null) {
state = new Bundle();
state.setAllowFds(false);
mInstrumentation.callActivityOnSaveInstanceState(r.activity, state);
r.state = state;
。。。
}

之后，通过ActivityManagerNative.getDefault().activityStopped，通知AMS Stop动作完成，在通知的时候，还会将保存的现场数据带过去。

private static class StopInfo implements Runnable {
ActivityClientRecord activity;
Bundle state;
Bitmap thumbnail;
CharSequence description;
@Override public void run() {
// Tell activity manager we have been stopped.
try {
ActivityManagerNative.getDefault().activityStopped(
activity.token, state, thumbnail, description);
} catch (RemoteException ex) {
}
}
}

通过上面流程，AMS不仅启动了新的Activity，同时也将上一个Activity的现场进行了保存，及时由于种种原因上一个Actiivity被杀死，在回退，或者重新唤醒的过程中AMS也能知道如何唤起Activiyt，并恢复。

现在解决两个问题，1、如何保存现场，2、AMS怎么判断知道APP或者Activity是否被异常杀死，那么就剩下最后一个问题了，AMS如何恢复被异常杀死的APP或者Activity呢。

整个Application被后台杀死情况下的恢复逻辑

其实在讲解AMS怎么判断知道APP或者Activity是否被异常杀死的时候，就已经涉及了恢复的逻辑，也知道了一旦AMS知道了APP被后台杀死了，那就不是正常的resuem流程了，而是要重新laucher，先来看一下整个APP被干掉的会怎么处理，看resumeTopActivityLocked部分,从上面的分析已知，这种场景下，会因为Binder通信抛异常走异常分支，如下：

final boolean resumeTopActivityLocked(ActivityRecord prev, Bundle options) {
....
if (next.app != null && next.app.thread != null) {
if (DEBUG_SWITCH) Slog.v(TAG, "Resume running: " + next);
...
try {
...
} catch (Exception e) {
// Whoops, need to restart this activity!
这里是知道整个app被杀死的
Slog.i(TAG, "Restarting because process died: " + next);
next.state = lastState;
mResumedActivity = lastResumedActivity;
Slog.i(TAG, "Restarting because process died: " + next);
startSpecificActivityLocked(next, true, false);
return true;
}

从上面的代码可以知道，其实就是走startSpecificActivityLocked，这根第一次从桌面唤起APP没多大区别，只是有一点需要注意，那就是这种时候启动的Activity是有上一次的现场数据传递过得去的，因为上次在退到后台的时候，所有Activity界面的现场都是被保存了，并且传递到AMS中去的，那么这次的恢复启动就会将这些数据返回给ActivityThread，再来仔细看一下performLaunchActivity里面关于恢复的特殊处理代码：

private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
ActivityInfo aInfo = r.activityInfo;
Activity activity = null;
try {
java.lang.ClassLoader cl = r.packageInfo.getClassLoader();
activity = mInstrumentation.newActivity(
cl, component.getClassName(), r.intent);
StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());
r.intent.setExtrasClassLoader(cl);
if (r.state != null) {
r.state.setClassLoader(cl);
}
} catch (Exception e) {
...
}
try {
Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
...
关键点 1
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
...
r.activity = activity;
r.stopped = true;
if (!r.activity.mFinished) {
activity.performStart();
r.stopped = false;
}
关键点 1
if (!r.activity.mFinished) {
if (r.state != null) {
mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state);
}
}
if (!r.activity.mFinished) {
activity.mCalled = false;
mInstrumentation.callActivityOnPostCreate(activity, r.state);
...
}

看一下关键点1跟2，先看关键点1，mInstrumentation.callActivityOnCreate会回调Actiivyt的onCreate，这个函数里面其实主要针对FragmentActivity做一些Fragment恢复的工作，ActivityClientRecord中的r.state是AMS传给APP用来恢复现场的，正常启动的时候，这些都是null。再来看关键点2 ，在r.state != null非空的时候执行mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState，这个函数默认主要就是针对Window做一些恢复工作，比如ViewPager恢复之前的显示位置等，也可以用来恢复用户保存数据。

Application没有被后台杀死，Activity被杀死的恢复

打开开发者模式”不保留活动“，就是这种场景，在上面的分析中，知道，AMS主动异常杀死Activity的时候，将AcitivityRecord的app字段置空，因此resumeTopActivityLocked同整个APP被杀死不同，会走下面的分支

final boolean resumeTopActivityLocked(ActivityRecord prev, Bundle options) {
...
if (next.app != null && next.app.thread != null) {
...
} else {
关键点 1 只是重启Activity，可见这里其实是知道的，进程并没死，
// Whoops, need to restart this activity!
startSpecificActivityLocked(next, true, true);
}
return true;
}

虽然不太一样，但是同样走startSpecificActivityLocked流程，只是不新建APP进程，其余的都是一样的，不再讲解。到这里，我们应该就了解了，

Android是如何在预防的情况下保存场景
AMS如何知道APP是否被后台杀死
AMS如何根据ActivityStack重建APP被杀死时的场景

到这里ActivityManagerService恢复APP场景的逻辑就应该讲完了。再碎碎念一些问题，可能是一些面试的点。

主动清除最近任务跟异常杀死的区别：ActivityStack是否正常清楚
恢复的时候，为什么是倒序恢复：因为这是ActivityStack中的HistoryRecord中栈的顺序，严格按照AMS端来
一句话概括Android后台杀死恢复原理：Application进程被Kill，但现场被AMS保存，AMS能根据保存恢复Application现场

本文作者：佚名

来源：51CTO

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原文链接：https://yq.aliyun.com/articles/181629

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2017-08-02

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App在后台久置后，再次从桌面或最近的任务列表唤醒时经常会发生崩溃，这往往是App在后台被系统杀死，再次恢复的时候遇到了问题，而在使用FragmentActivity+Fragment的时候会更加频繁。比如，如果Fragment没有提供默认构造方法，就会在重建的时候因为反射创建Fragment失败而崩溃，再比如，在onCreate里面new 一个FragmentDialog，并且show，被后台杀死后，再次唤醒的时候，就会show两个对话框，这是为什么?其实这就涉及了后台杀死及恢复的机制，其中涉及的知识点主要是FragmentActivity、ActivityManagerService、LowMemoryKiller机制、ActivityStack、Binder等一系列知识点。放在一篇文章里面可能会有些长，因此，Android后台杀死系列写了三篇：开篇：FragmentActivity及PhoneWindow后台杀死处理机制原理篇1：后台杀死与LowmemoryKiller(主要讲述App被后台杀死的原理) 原理篇2：后台杀死与App现场恢复(主要讲述AMS如何为App恢复现场的...

2017-08-02

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