Android Framework:关于AMS的那点事-六虎

前语

所谓的ASM，其实便是怎么生成一个Class文件或许修正一个Class文件的工具，包含对Class里的成员变量或许办法进行添加或修正。比较于Javassist，ASM最大的优点便是功能方面优于Javassist，但随之带来的便是需求开发者精通 class 文件格局和 JVM 指令集。

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内容如下：

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4.功能优化大合集，离别优化烦恼
5.Framework大合集，从里到外分析的明明白白
6.Flutter大合集，进阶Flutter高档工程师
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8.Jetpack大合集，全家桶一次吃个够
9.架构大合集，轻松应对作业需求
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11.Flutter番外篇：Flutter面试+Flutter项目实战+Flutter电子书
12.高档Android组件化强化实战
13.十二模块之弥补部分：其他Android十一大常识系统

敲代码不易，关注一下吧。开端进入正题，ღ( ･ᴗ･` )

一丶用ASM生成Class文件

引入ASM工具库

//核心库
implementation 'org.ow2.asm:asm:9.3'
//辅助库
implementation 'org.ow2.asm:asm-commons:9.3'
首先，先简略生成一个Class文件。运行以下代码，就能够直接生成一个Class文件。

1.1.生成Class 字节码

public static byte[] genClass() {
    ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);
    classWriter.visit(V1_8, ACC_PUBLIC | ACC_SUPER, "asm/User",null, "java/lang/Object", null); {
        MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);
        methodVisitor.visitCode();
        Label label0 = new Label();
        methodVisitor.visitLabel(label0);
        methodVisitor.visitLineNumber(3, label0);
        methodVisitor.visitVarInsn(ALOAD, 0);
        methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V", false);
        methodVisitor.visitInsn(RETURN);
        Label label1 = new Label();
        methodVisitor.visitLabel(label1);
        methodVisitor.visitLocalVariable("this", "Lasm/User;", null, label0,label1, 0);
        methodVisitor.visitMaxs(1, 1);
        methodVisitor.visitEnd();
    }
    classWriter.visitEnd();
    return classWriter.toByteArray();
}

1.2.将生成的Class字节码输出

public static void main(String[] args) throws Exception {
    //1.生成Class字节码
    byte[] genClassByte = genClass();
    try {
        //输出Class字节码文件
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("src/asm/User.class");
        fos.write(genClassByte);
        fos.close();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

效果如下：

...省掉
package asm;
public class user {
    public user() {
    }
}

能够看到，比较与Javassist，杂乱的不是一点两点。咱们能够把上面的代码区分为两部分。

分别是ASM工具的运用和Java字节码。如下：

ASM工具的运用，例如ClassWriter，MethodVisitor等

Java字节码，例如: “” 代表的是初始化结构办法，”()V” 代表的是这个办法无参并且无回来参数。

接下来咱们介绍ClassWriter，MethodVisitor类的用法，以及一些JVM字节码常识，高能预警！！

1.3.ClassWriter

很明显，这是一个对Class进行写入操作的类，例如对Class文件添加变量，办法。咱们先看看他的结构办法。 结构办法

ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);

public ClassWriter(final int flags)

关于flags的传值如下：

flag == 0，你有必要自己核算栈帧和部分变量以及操作数仓库的巨细，也便是你要自己调用visitmax和visitFrame办法。
flag == ClassWriter. COMPUTE_MAXS，部分变量和操作数仓库部分的巨细会为你核算，还需求调用visitFrame办法设置栈帧。
flag == ClassWriter.COMPUTE_FRAMES，所有的内容都是主动核算的。你不用调用visitFrame和visitmax。换句话说，COMPUTE_FRAMES包含

留意：运用ClassWriter. COMPUTE_MAXS他会使得ClassWriter的速度慢10%，ClassWriter.COMPUTE_FRAMES会慢20%。

visit办法

效果：用来界说类的属性

办法运用如下：

例如：生成一个User类。

    classWriter.visit(
            V1_8,
            ACC_PUBLIC | ACC_SUPER,
            "asm/User",
            null,
            "java/lang/Object",
            null);

源代码如下：

public final void visit(
     final int version,
     final int access,
     final String name,
     final String signature,
     final String superName,
     final String[] interfaces)

参数解说： version：Java版本号，例如 V1_8 代表Java 8 access：Class拜访权限，一般默许都是 ACC_PUBLIC | ACC_SUPER,部分字段解说如下

name： Class文件名，例如：asm/User，包名加类名
signature：类的签名，除非你是泛型类或许完结泛型接口，一般默许null。
superName：承继的类，很明显所有类默许承继Object。例如：java/lang/Object ，假如是承继自己写的类Animal，那便是 asm/Animal
interfaces：完结的接口，例如完结自己写的接口IPrint，那便是new String[]{"asm/IPrint"}

visitMethod办法

效果：用来界说类的办法

办法运用如下：

例如：生成User的结构办法 public User（）{ }

classWriter.visitMethod(ACC_PUBLIC, "<init>", "()V", null, null);

源代码如下：

public final MethodVisitor visitMethod(
    final int access,
    final String name,
    final String descriptor,
    final String signature,
    final String[] exceptions)

参数解说： access：办法的拜访权限，也便是public，private等 name：办法名在Class中，有两个特殊办法名。和，其他的办法都是正常对应Java办法名。

代表的是类的实例结构办法初始化，也便是new 一个类时，肯定会调用的办法。

代表的类的初始化办法，不同于，它不是显现调用的。因为Java虚拟机会主动调用，并且确保在子类的前调用父类的。也便是说，Java虚拟机中，第一个被履行办法的肯定是java.lang.Object。

留意：和履行的机遇不一样，的机遇早于，是在类被加载阶段的初始化进程中调用办法，而办法的调用是在new一个类的实例的时候。

descriptor：办法的描绘符所谓办法的描绘符，便是字节码对代码中办法的形参和回来值的一个描绘。其实便是一个一一对应的模板。如下：

(IF)V =（表明办法的形参类型描绘符)办法的回来值

关于形参的类型描绘符如下：

办法描绘符如下：

signature：办法签名，除非办法的参数、回来类型和反常运用了泛型，不然一般为 null。

exceptions：办法上的反常。这儿咱们没有抛出任何反常，所以为null。假如throws Exception，exceptions的值为：new String[]{"java/lang/Exception"}

visitField办法

效果：用来界说一个变量

办法运用如下：

例如：生成一个 private int a = 10;

classWriter.visitField(ACC_PRIVATE, "a", "I", null, null);

源代码如下：

public final FieldVisitor visitField(
    final int access,
    final String name,
    final String descriptor,
    final String signature,
    final Object value)

参数解说：

access：变量的拜访权限，，也便是public，private等
name：变量名
descriptor：变量的描绘符，能够参阅上面的Java类型对应的描绘符
signature：变量的签名，假如没有运用泛型则为null
value：变量的初始值。这个字段仅效果于被final修饰的字段，或许接口中声明的变量。其他默许为null，变量的赋值是经过MethodVisitor 的 visitFieldInsn办法。

visitEnd办法

效果：用来告诉Class已经运用完。

toByteArray办法

效果：回来一个字节数组

1.4.MethodVisitor

这是一个用来生成办法的类。

visitCode办法

效果：表明开端生成字节码

通常第一个调用，固定格局

visitLabel办法

效果：设置Label，Label的效果相当于表明办法在字节码中的方位每一个办法都需求一个Label，用来确保办法调用次序。

visitLineNumber办法

效果：界说源代码中的行号与对应的指令

源代码如下：

public void visitLineNumber(final int line, final Label start)

line：源代码中对应的行号
start：行号对应的字节码指令

visitVarInsn办法

效果：用来对变量进行加载和存储的指令操作

源代码如下：

public void visitVarInsn(final int opcode, final int varIndex)

参数解说:

opcode:对应的变量字节码指令

例如：获取一个int数值类型的指令对应 iload 0

有获取就肯定会有存储

varIndex：变量对应在部分变量表的下标例如下列代码：

int a = 1;
int b = 2;
int d = a + b;

上面代码对应的字节码指令便是

L5
   LINENUMBER 13 L5
   ICONST_1
   ISTORE 1
L6
   LINENUMBER 14 L6
   ICONST_2
   ISTORE 2
L7
  LINENUMBER 15 L7
  ILOAD 1
  ILOAD 2
  IADD
  ISTORE 3

解说下对应的字节码意义：

将1变量加载到操作数栈，对应的指令便是ICONST_1
将栈顶的值保存到部分变量表第一个方位，对应的指令便是ISTORE_1
将2变量加载到操作数栈，对应的指令便是ICONST_2
将栈顶的值保存到部分变量表第二个方位，对应的指令便是ISTORE_2
取出部分变量表第一个元素到操作数栈（也便是变量a）,对应的指令便是 ILOAD_1
取出部分变量表第二个元素到操作数栈（也便是变量b），对应的指令便是 ILOAD_2
此刻操作数栈的栈顶就有a和b两个元素，履行指令IADD，就会把栈顶的两个元素相加并将结果压入栈顶
将栈顶的值保存到部分变量表第三个方位

visitMethodInsn办法

效果：用来对一个办法履行指令操作

他能够履行的指令如下：

visitInsn办法

效果：用来履行对操作数栈的指令

能够履行的指令如下：

NOP, ACONST_NULL, ICONST_M1, ICONST_0, ICONST_1, ICONST_2, ICONST_3, ICONST_4, ICONST_5, LCONST_0, LCONST_1, FCONST_0, FCONST_1, FCONST_2, DCONST_0, DCONST_1, IALOAD, LALOAD, FALOAD, DALOAD, AALOAD, BALOAD, CALOAD, SALOAD, IASTORE, LASTORE, FASTORE, DASTORE, AASTORE, BASTORE, CASTORE, SASTORE, POP, POP2, DUP, DUP_X1, DUP_X2, DUP2, DUP2_X1, DUP2_X2, SWAP, IADD, LADD, FADD, DADD, ISUB, LSUB, FSUB, DSUB, IMUL, LMUL, FMUL, DMUL, IDIV, LDIV, FDIV, DDIV, IREM, LREM, FREM, DREM, INEG, LNEG, FNEG, DNEG, ISHL, LSHL, ISHR, LSHR, IUSHR, LUSHR, IAND, LAND, IOR, LOR, IXOR, LXOR, I2L, I2F, I2D, L2I, L2F, L2D, F2I, F2L, F2D, D2I, D2L, D2F, I2B, I2C, I2S, LCMP, FCMPL, FCMPG, DCMPL, DCMPG, IRETURN, LRETURN, FRETURN, DRETURN, ARETURN, RETURN, ARRAYLENGTH, ATHROW, MONITORENTER, or MONITOREXIT.

部分指令说明如下：详细如下：

visitLocalVariable办法

效果：对部分变量设置

源代码如下：

public void visitLocalVariable(
    final String name,
    final String descriptor,
    final String signature,
    final Label start,
    final Label end,
    final int index)

参数解说：

name：部分变量名
descriptor：部分变量名的类型描绘符
signature：部分变量名的签名，假如没有运用到泛型，则为null
start：第一个指令对应于这个部分变量的效果域(包含)。
end：最终一条指令对应于这个部分变量的效果域(排他)。
index：部分变量名的下标，也便是部分变量名的行号次序（从1开端）。

例如代码：

public void test(){
    int a = 1;
    int b = 2;
    int d = a + b;
}

对应的运用办法如下：

methodVisitor.visitLocalVariable("this", "Lasm/User;","Lasm/User<TT;>;", label0, label4, 0);
methodVisitor.visitLocalVariable("a", "I", null, label1, label4, 1);
methodVisitor.visitLocalVariable("b", "I", null, label2, label4, 2);
methodVisitor.visitLocalVariable("d", "I", null, label3, label4, 3);

留意：每个办法都会默许有一个this的引用

visitMaxs办法

效果：设置这个本地办法最大操作数栈和最大本地变量表

源代码如下：

public void visitMaxs(final int maxStack, final int maxLocals)

例如代码：

public void test(){
    int a = 1;
    int b = 2;
    int d = a + b;
}

对应的运用办法如下：

methodVisitor.visitMaxs(2, 4);

其间

maxStack == 2，分别是，ICONST_1， IAdd操作

留意：maxStack == 2，不是代表只要两个对操作数栈的指令，而是操作数栈容量巨细为2，能够满意上面代码，例如下面代码，操作数栈巨细为2也能够满意。

public void test(){
    int a = 1;
    int b = a + 2;
    int c = b * 2;
    int d = b * 2;
    int e = b * 2;
    int f = b * 2;
}

再来一个比如，它的操作数栈巨细有必要为3。

分别是，DUP， INVOKESPECIAL，ASTORE操作

public void test(){
    Object user = new Object();
}

maxLocals == 4，分别是部分变量this,a,b,d。

这些值的效果其实是用来决议操作数栈和本地变量表的巨细，内存优化小常识

留意：visitMaxs办法的调用有必要在所有的MethodVisitor指令完毕后调用。

visitEnd办法

效果：告诉MethodVisitor生成办法完毕，表明完毕生成字节码。

通常是作为MethodVisitor最终一个调用，固定格局。visitCode，一个最前一个最终。

二丶怎么运用生成的代码

以下代码能够直接仿制，简略修正就能够测试自己的生成的Class文件。

public class ASMDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1.生成Class字节码
        byte[] genClassByte = genClass();
        try {
            //输出Class字节码文件
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("src/asm/User.class");
            fos.write(genClassByte);
            fos.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        testClass("asm.User",genClassByte);
    }
    public static byte[] genClass() {
        ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);
        classWriter.visit(
                V1_8,
                ACC_PUBLIC | ACC_SUPER,
                "asm/User",
                null,
                "java/lang/Object",
                null); {
            MethodVisitor methodVisitor = classWriter.visitMethod(
                    ACC_PUBLIC,
                    "<init>",
                    "()V",
                    null,
                    null);
            methodVisitor.visitCode();
            Label label0 = new Label();
            methodVisitor.visitLabel(label0);
            methodVisitor.visitLineNumber(3, label0);
            methodVisitor.visitVarInsn(ALOAD, 0);
            methodVisitor.visitMethodInsn(INVOKESPECIAL, "java/lang/Object", "<init>", "()V", false);
            methodVisitor.visitInsn(RETURN);
            Label label1 = new Label();
            methodVisitor.visitLabel(label1);
            methodVisitor.visitLocalVariable("this", "Lasm/User;", null, label0,label1, 0);
            methodVisitor.visitMaxs(1, 1);
            methodVisitor.visitEnd();
      }
      classWriter.visitEnd();
      return classWriter.toByteArray();
  }
  /**
   * 测试运行Class
   *
   * @param name Class完整包名路径
   * @param b Class字节码
   * @throws Exception
   */
  public static void testClass(String name, byte[] b) throws Exception {
      MyClassLoader myClassLoader = new MyClassLoader();
      Class clazz = myClassLoader.defineClass(name, b);
      Object obj = clazz.newInstance();
      //仅为了测试
      for (java.lang.reflect.Method method : clazz.getMethods()) {
          System.out.println("Method Name:" + method.getName());
          if (method.getName().equals("main")) {
              method.invoke(obj, new String[1]);
              break;
          }
          if (method.getName().equals("hashCode")) {
              Integer code = (Integer) method.invoke(obj, null);
              System.out.println("hashCode code:"+code);
          }
      }
  }
  public static class MyClassLoader extends ClassLoader{
      public Class defineClass(String name, byte[] b) {
          return defineClass(name, b, 0, b.length);
      }
   }
}

三丶怎么快速便利生成Class文件

看到这儿，相信你会有一个疑惑？假如不懂这些字节码那要怎么编写，不用忧虑，有一个ASM Bytecode Viewer能够协助咱们解决这个问题。只要完结下面几步，你也能快速生成一个Class文件。

3.1.下载 ASM Bytecode Viewer 插件

这个就不过多描绘了，在Plugins中自己搜索吧

3.2. 准备好你要写的Java文件

例如你想要生成如下代码：

public class User{
    public int b;
    public User(int age) {
    }
    public void test(){
        Object user = new Object();
    }
}

接下来便是运用 ASM Bytecode Viewer，进程如下

就能够看到如下界面，下面是咱们Java代码真正的字节码内容，但是这不是咱们需求的。持续往下看

// class version 52.0(52)
// access flags 0x21
public class asm/User {
  // compiled from:User.java
  // access flags 0x1
  public I b
  // access flags 0x1
  public <init>(I)v
   L0
     LINENUMBER 5 L0
     ALOAD 0
     INVOKESPECIAL java/lang/object.<init> ()v
   L1
      LINENUMBER 6 L1
      RETURN
   L2
      LOCALVARIABLE this Lasm/User; L0 L2 0
      LOCALVARIABLE age I L0 L2 1
      MAXSTACK = 1
      MAXSTACK = 2

看到下面，这才是咱们需求的。留意是ASMified，然后直接仿制dump办法，调用就能生成一个Class的字节码数组，然后后面便是把字节码数组保存成本地，代码上面有。

pack asm.asm;
import org.objectweb.asm.Annotationvisitor;
import org.objectweb.asm.Attribute;
import org.objectweb.asm.ClassReader;
import org.objectweb.asm.ClassWriter;
import org.objectweb.asm.ConstantDynamic;
import org.objectweb.asm.Fieldvisitor;
import org.objectweb.asm.Handle;
import org.objectweb.asm.Label;
import org.objectweb.asm.Methodvisitor;
import org.objectweb.asm.opcodes;
import org.objectweb.asm.Type;
import org.objectweb.Typepath;
public class UserDump implements opcodes {
    public static byte[] dump() throws Exception {
        ClassWriter classwriter = new classwriter(0);
        Fieldvisitor fieldvisitor;
        Methodvistor methodvisitor;
        Annotationvisitor annotationvisition0;
        classwriter.visit(V1_8,ACC_PUBLIC 丨 ACC_SUPER, ''asm/User'',null,''java/lang/object'',null);
       classwriter.visitsource(''User.java'',null); {
           fieldvisitor = classwriter.visitField(ACC_PUBLIC,''B'',''I'',null,null);
           fieldvisitor.visitEnd();
       }
}

四丶Android Framework源码-AMS

AMS(ActivityManagerService) 在SystemServer的进程中，是SystemServer中的一个目标；

效果：

管理activity的生命周期
发动activity
与PMS进行交互

Activity->AMS:
调用activity.startActivity()
经过ActivityManage.getService("activity")得到AMS的BpBinder；
经过BpBinder发送恳求,调用AMS的startActivity()

AMS->PMS:
AMS和PMS都在SystemServer进程中，都是SystemServer中一个目标
经过包名和PMS里的缓存mPackage查询到App对应的Package
运用activity的类名经过PMS里的内部类PackageManagerInternalImpl查询到activity对应的包装类ResolveInfo; ps:ResolveInfo这个javabean里有activityInfo、ServiceInfo等变量,查询啥就给哪个变量赋值，再回来ResolveInfo；
得到ResolveInfo里的activityInfo;
将activityInfo回来给App进程的ActivityThread;`
ActivityThread中发送事情
ActivityThread中的Handler目标mH收到159事情，处理
经过反射创立Activity目标
将Activity目标放到activtes发动记载中

ActivityThread

每个使用有一个ActivityThread；是使用的入口；
在APP进程中
是AMS的缓存中心
ActivityThread中的List activtes放了activity的发动记载

ActivityThread中重要的目标：

ApplicationThread：AMS回调给ActivityThread数据的桥梁
mInstrumentation：管理Application和Activity的生命周期（及创立）
mH：Handler,处理ApplicationThread里各种回调函数发送的各种消息

点击桌面App图标发生了什么？

点击的APP图标是在独自的Luancher进程，是一个系统App进程
Luancher进程恳求SystemServer进程中的AMS去创立使用的根Activity（AndroidMnifest.xml中initen-fifter为Luanche的activity）
AMS经过包名让PMS查询到相关使用信息，得到使用的Package；
AMS创立activity栈，依据Package拿到根activity的配置节点信息，放到栈中，此刻栈中只要一个根activity的配置节点信息，也便是在栈顶；（此处的栈不是使用层的栈，这个栈只是用来放activity节点信息的）
AMS恳求zygote进程创立App进程；zygote进程比较特殊，运用Socket通讯，而不是binder；zygote是所有使用的孵化器，zygote进程挂掉时，手机会主动重启；
zygote进程去fork出App进程；
APP进程中的主线程调用ActivityThread.main()静态函数，main中创立 ActivityThread目标
接着在ActivityThread.attch()中创立了一个ApplicationThread目标，作为和AMS通讯时，回来结果的桥梁；
App进程经过AMS的binder调用attachApplication（thread）恳求AMS获取使用对应的Applaction和栈顶中activity节点信息（进程4），此刻给AMS传过去了一个thread，这个thread便是ApplicationThread
AMS将从PMS查到的application节点数据序列化后，调用thread.bindApplaction(data数据…)传给ActivityThread; （此刻代码还会持续往下履行，去获取栈顶activity的节点信息）
ActivityThread调用sendMessage发送消息BIND_APPLICATION（110）给Handler，Handler调用handleBindApplication(data)
经过反射实例化Instrumentation目标:负责application和activity的生命周期的管理
经过Instrumentation目标反射实例化new Applaction目标app
调用Instrumentation.callApplactionOnCreate(app)
履行Applaction.onCreate()
进程10中AMS持续向下履行查找activity，AMS将查到的栈顶根Activity（LaunchActivity ）信息封装到一个业务ClientTransaction中，提交业务并履行，在履行中，调用thread.scheduleTransaction(业务数据)；（thread为ActivityThread中的ApplicationThread）
在ApplicationThread回调scheduleTransaction函数中，发送`EXECUTE_TRANSACTION(159)消息
Handler处理EXECUTE_TRANSACTION消息，从业务数据中取出LaunchActivity信息，并调用hanldeLaunchActivity（activity数据）
经过Instrumentation目标反射实例化newActivity()出目标activity
履行activity.attach()，在attach中创立WMS的桥接署理类；（绘制流程会用到）
经过Instrumentation调用callActivityOnCreate(activity)
履行Activty.onCreate()；
至此发动页根Activity发动完结；

下图中4-5中少了上面7-23的进程：

7-15创立并发动了Application;

16-22创立并发动了Activity；

使用内activity与activity的跳转是跨进程通讯，还是同一个进程内通讯？

是跨进程通讯；

跳转流程参阅上面的：省去了application的创立进程；

进程3 +进程16-23；

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Android Framework:关于AMS的那点事

前语

一丶用ASM生成Class文件

引入ASM工具库

1.1.生成Class 字节码

1.2.将生成的Class字节码输出

1.3.ClassWriter

1.4.MethodVisitor

二丶 怎么运用生成的代码

三丶怎么快速便利生成Class文件

3.1.下载 ASM Bytecode Viewer 插件

3.2. 准备好你要写的Java文件

四丶Android Framework源码-AMS

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二丶怎么运用生成的代码