深入理解 Android 中的各种 Context
前言
网上关于 Context 的文章也已经有不少了，比如值得参考的有：
Android Context完全解析，你所不知道的Context的各种细节
Android Context 到底是什么？
但看了一下，发现还有值得讨论的地方，比如这个等式：
Context个数 = Service 个数 + Activity 个数 + 1
老实说，我不明白这个等式有什么意义，而且还是错的。首先多进程情况下，Application 对象就不止一个；其次，Activity、Service、Application 继承自 ContextWrapper，它们自己就是一个 Context，里面又有一个 Base Context；最后，还有各种 outer context、display context 什么的，这部分没深入研究过，但 Context 的数量绝对大于上述等式的两倍了。
上面这部分算一个讨论，下面正式进入正题。
Context 家族
Context 本身是一个抽象类，主要实现类为 ContextImpl，另外有子类 ContextWrapper 和 ContextThemeWrapper，这两个子类都是 Context 的代理类，主要区别是 ContextThemeWrapper 有自己的主题资源。它们继承关系如下：
Context 家族
Context 有什么用？
如果要弄清楚 “某个类有什么用” 这样的问题，其实很简单，看一下它提供了什么接口就知道了，下面列举一些主要的：
/**
* 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 {
// 四大组件相关
public abstract void startActivity(@RequiresPermission Intent intent);
public abstract void sendBroadcast(@RequiresPermission Intent intent);
public abstract Intent registerReceiver(@Nullable BroadcastReceiver receiver,
IntentFilter filter);
public abstract void unregisterReceiver(BroadcastReceiver receiver);
public abstract ComponentName startService(Intent service);
public abstract boolean stopService(Intent service);
public abstract boolean bindService(@RequiresPermission Intent service,
@NonNull ServiceConnection conn, @BindServiceFlags int flags);
public abstract void unbindService(@NonNull ServiceConnection conn);
public abstract ContentResolver getContentResolver();
// 获取系统/应用资源
public abstract AssetManager getAssets();
public abstract Resources getResources();
public abstract PackageManager getPackageManager();
public abstract Context getApplicationContext();
public abstract ClassLoader getClassLoader();
public final @Nullable <T> T getSystemService(@NonNull Class<T> serviceClass) { ... }
public final String getString(@StringRes int resId) { ... }
public final int getColor(@ColorRes int id) { ... }
public final Drawable getDrawable(@DrawableRes int id) { ... }
public abstract Resources.Theme getTheme();
public abstract void setTheme(@StyleRes int resid);
public final TypedArray obtainStyledAttributes(@StyleableRes int[] attrs) { ... }
// 获取应用相关信息
public abstract ApplicationInfo getApplicationInfo();
public abstract String getPackageName();
public abstract Looper getMainLooper();
public abstract int checkPermission(@NonNull String permission, int pid, int uid);
// 文件相关
public abstract File getSharedPreferencesPath(String name);
public abstract File getDataDir();
public abstract boolean deleteFile(String name);
public abstract File getExternalFilesDir(@Nullable String type);
public abstract File getCacheDir();
...
public abstract SharedPreferences getSharedPreferences(String name, @PreferencesMode int mode);
public abstract boolean deleteSharedPreferences(String name);
// 数据库相关
public abstract SQLiteDatabase openOrCreateDatabase(...);
public abstract boolean deleteDatabase(String name);
public abstract File getDatabasePath(String name);
...
// 其它
public void registerComponentCallbacks(ComponentCallbacks callback) { ... }
public void unregisterComponentCallbacks(ComponentCallbacks callback) { ... }
...
}
public interface ComponentCallbacks {
void onConfigurationChanged(Configuration newConfig);
void onLowMemory();
}
结合注释，可以发现，Context 就相当于 Application 的大管家，主要负责：
- 四大组件的交互，包括启动 Activity、Broadcast、Service，获取 ContentResolver 等
- 获取系统/应用资源，包括 AssetManager、PackageManager、Resources、System Service 以及 color、string、drawable 等
- 文件，包括获取缓存文件夹、删除文件、SharedPreference 相关等
- 数据库（SQLite）相关，包括打开数据库、删除数据库、获取数据库路径等
- 其它辅助功能，比如设置 ComponentCallbacks，即监听配置信息改变、内存不足等事件的发生
ContextImpl 、ContextWrapper、ContextThemeWrapper 有什么区别？
ContextWrapper
先看 ContextWrapper：
/**
* 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 {
// 注意这个成员
Context mBase;
public ContextWrapper(Context base) {
mBase = base;
}
protected void attachBaseContext(Context base) {
if (mBase != null) {
throw new IllegalStateException("Base context already set");
}
mBase = base;
}
// 这就是经常让人产生疑惑的 Base Context 了
public Context getBaseContext() {
return mBase;
}
// 下面这些方法全都直接通过 mBase 完成
@Override
public AssetManager getAssets() {
return mBase.getAssets();
}
@Override
public Resources getResources() {
return mBase.getResources();
}
@Override
public PackageManager getPackageManager() {
return mBase.getPackageManager();
}
...
}
可以看到，ContextWrapper 实际上就是 Context 的代理类而已，所有的操作都是通过内部成员 mBase 完成的，另外，Activity、Service 的 getBaseContext 返回的就是这个 mBase。
ContextThemeWrapper
接着看 ContextThemeWrapper，这个类的代码并不多，主要看 Resource 和 Theme 相关的：
/**
* A context wrapper that allows you to modify or replace the theme of the
* wrapped context.
*/
public class ContextThemeWrapper extends ContextWrapper {
private int mThemeResource;
private Resources.Theme mTheme;
private LayoutInflater mInflater;
private Configuration mOverrideConfiguration;
private Resources mResources;
public ContextThemeWrapper() {
super(null);
}
public ContextThemeWrapper(Context base, @StyleRes int themeResId) {
super(base);
mThemeResource = themeResId;
}
public ContextThemeWrapper(Context base, Resources.Theme theme) {
super(base);
mTheme = theme;
}
@Override
protected void attachBaseContext(Context newBase) {
super.attachBaseContext(newBase);
}
// 在 Recource 初始化之前，传入配置信息
public void applyOverrideConfiguration(Configuration overrideConfiguration) {
if (mResources != null) {
throw new IllegalStateException(...);
}
if (mOverrideConfiguration != null) {
throw new IllegalStateException(...);
}
mOverrideConfiguration = new Configuration(overrideConfiguration);
}
public Configuration getOverrideConfiguration() {
return mOverrideConfiguration;
}
// 没有重写 setResource，即 setResource 行为和父类一样
@Override
public Resources getResources() {
return getResourcesInternal();
}
private Resources getResourcesInternal() {
if (mResources == null) {
if (mOverrideConfiguration == null) {
mResources = super.getResources();
} else {
// 根据配置信息初始化 Resource
// 注意，这里创建了另一个和 Base Context 不同的 Resource
final Context resContext = createConfigurationContext(mOverrideConfiguration);
mResources = resContext.getResources();
}
}
return mResources;
}
@Override
public void setTheme(int resid) {
if (mThemeResource != resid) {
mThemeResource = resid;
initializeTheme();
}
}
private void initializeTheme() {
final boolean first = mTheme == null;
if (first) {
// 根据 Resource 获取 Theme
mTheme = getResources().newTheme();
// 复制内容
final Resources.Theme theme = getBaseContext().getTheme();
if (theme != null) {
mTheme.setTo(theme);
}
}
onApplyThemeResource(mTheme, mThemeResource, first);
}
protected void onApplyThemeResource(Resources.Theme theme, int resId, boolean first) {
theme.applyStyle(resId, true);
}
@Override
public Resources.Theme getTheme() {
// 只会初始化一次
if (mTheme != null) {
return mTheme;
}
mThemeResource = Resources.selectDefaultTheme(mThemeResource,
getApplicationInfo().targetSdkVersion);
initializeTheme();
return mTheme;
}
...
}
结合注释及源码，可以发现，相比 ContextWrapper，ContextThemeWrapper 有自己的另外 Resource 以及 Theme 成员，并且可以传入配置信息以初始化自己的 Resource 及 Theme。即 Resource 以及 Theme 相关的行为不再是直接调用 mBase 的方法了，也就说，ContextThemeWrapper 和它的 mBase 成员在 Resource 以及 Theme 相关的行为上是不同的。
ContextImpl
下面看一下 ContextImpl 有关 Theme 以及 Resource 的部分，以分析它和 ContextThemeWrapper 的区别：
/**
* Common implementation of Context API, which provides the base
* context object for Activity and other application components.
*/
class ContextImpl extends Context {
private int mThemeResource = 0;
private Resources.Theme mTheme = null;
private @NonNull Resources mResources;
// 用于创建 Activity Context
static ContextImpl createActivityContext(...) {
ContextImpl context = new ContextImpl(...);
context.setResources(resourcesManager.createBaseActivityResources(...));
return context;
}
// 用于创建 Application Context、Service Context
static ContextImpl createAppContext(ActivityThread mainThread, LoadedApk packageInfo) {
ContextImpl context = new ContextImpl(...);
context.setResources(packageInfo.getResources());
return context;
}
private static Resources createResources(...) {
return ResourcesManager.getInstance().getResources(...);
}
// ContextThemeWrapper 没有重写父类的 setResources
// 因此会调用 mBase 的 setResources，即和 ContextImpl 的行为一样
void setResources(Resources r) {
if (r instanceof CompatResources) {
((CompatResources) r).setContext(this);
}
mResources = r;
}
@Override
public Resources getResources() {
return mResources;
}
/* ---------- 主题相关 ------------ */
@Override
public void setTheme(int resId) {
synchronized (mSync) {
if (mThemeResource != resId) {
mThemeResource = resId;
initializeTheme();
}
}
}
// 直接创建一个 Themem 对象，相比 ContextThemeWrapper，少了一部分内容
private void initializeTheme() {
if (mTheme == null) {
mTheme = mResources.newTheme();
}
mTheme.applyStyle(mThemeResource, true);
}
@Override
public Resources.Theme getTheme() {
synchronized (mSync) {
// 和 ContextThemeWrapper 基本一样
if (mTheme != null) {
return mTheme;
}
mThemeResource = Resources.selectDefaultTheme(mThemeResource,
getOuterContext().getApplicationInfo().targetSdkVersion);
initializeTheme();
return mTheme;
}
}
}
从代码中可以看出，ContextImpl 和 ContextThemeWrapper 最大的区别就是没有一个 Configuration 而已，其它的行为大致是一样的。另外，ContextImpl 可以用于创建 Activity、Service 以及 Application 的 mBase 成员，这个 Base Context 时除了参数不同，它们的 Resource 也不同。需要注意的是，createActivityContext 等方法中 setResource 是 mBase 自己调用的，Activity、Service 以及 Application 本身并没有执行 setResource。
小结
-
ContextWrapper、ContextThemeWrapper 都是 Context 的代理类，二者的区别在于 ContextThemeWrapper 有自己的 Theme 以及 Resource，并且 Resource 可以传入自己的配置初始化
-
ContextImpl 是 Context 的主要实现类，Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由它创建的，即 ContextWrapper 代理的就是 ContextImpl 对象本身
-
ContextImpl 和 ContextThemeWrapper 的主要区别是， ContextThemeWrapper 有 Configuration 对象，Resource 可以根据这个对象来初始化
-
Service 和 Application 使用同一个 Recource，和 Activity 使用的 Resource 不同
Activity Context、Service Context、Application Context、Base Context 有什么区别？
Activity Context
先看 Activity，Activity 在启动时，最终会执行 ActivityThread 的 performLaunchActivitiy：
public final class ActivityThread {
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
...
// 这个 Context 将会作为 Activity 的 Base Context
ContextImpl appContext = createBaseContextForActivity(r);
Activity activity = null;
try {
ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
// 创建 Activity
activity = mInstrumentation.newActivity(
cl, component.getClassName(), r.intent);
StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());
} catch (Exception e) {
...
}
try {
// 创建 Application
Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
if (activity != null) {
// 初始化 Activity，注意参数 appContext
activity.attach(appContext, ...);
...
}
} catch (...) {
...
}
return activity;
}
private ContextImpl createBaseContextForActivity(ActivityClientRecord r) {
ContextImpl appContext = ContextImpl.createActivityContext(...);
...
}
}
可以看到，Activity 的 Base Context 就是上面分析过的 ContextImpl 的 createActivityContext 创建的。
同时，Service 的 Base Context 的创建过程和 Application 一样，调用的都是 ContextImpl 的 createAppContext，即 Service Context 和 Application Context 的 Resource 是相同的。因此这里跳过 Service，下面看一下 Application Context。
Application Context
在上面 ActivityThread 的 performLaunchActivity 方法中，可以看到一个 makeApplication 的调用，它是 LoaedApk 的方法：
public final class LoadedApk {
private Application mApplication;
public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass, Instrumentation instrumentation) {
if (mApplication != null) {
return mApplication;
}
Application app = null;
try {
// 创建 Base Context
ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);
// 创建 Application 并设置 Base Context
app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
cl, appClass, appContext);
appContext.setOuterContext(app);
} catch (Exception e) {
...
}
// Application 创建成功，赋值给 mApplication
mApplication = app;
...
return app;
}
// 获取 mApplication
Application getApplication() {
return mApplication;
}
}
看完上面的代码，其实已基本能猜出 Application 及其 Base Context 的创建过程了，但为了完整地了解整个过程，下面还是看一下 Instrumentation 的实现：
public class Instrumentation {
public Application newApplication(ClassLoader cl, String className, Context context) throws ... {
return newApplication(cl.loadClass(className), context);
}
static public Application newApplication(Class<?> clazz, Context context) throws ... {
// 反射创建 Application 对象
Application app = (Application)clazz.newInstance();
app.attach(context);
return app;
}
}
public class Application extends ContextWrapper implements ComponentCallbacks2 {
/* package */ final void attach(Context context) {
// 调用父类的 attachBaseContext 以设置 mBase
attachBaseContext(context);
}
}
可以看到，Instrumentation 是使用反射的方法创建 Application 对象，创建完毕后，会执行 Application 的 attach 方法设置 mBase 成员。
Application 及其 Base Context 的创建过程我们了解了，接下来看一下 getApplicationContext 的实现：
class ContextImpl extends Context {
ActivityThread mMainThread;
LoadedApk mPackageInfo;
@Override
public Context getApplicationContext() {
return (mPackageInfo != null) ?
mPackageInfo.getApplication() : mMainThread.getApplication();
}
}
从代码中可以看出，getApplicationContext 的返回值可能有两个：第一个是 LoadedApk 的 getApplication 方法，这个方法的返回值就是刚刚创建的 Application 对象；第二个是 ActivityThread 的 getApplication 方法：
public final class ActivityThread {
Application mInitialApplication;
public Application getApplication() {
return mInitialApplication;
}
public static ActivityThread systemMain() {
// 创建 ActivityThread
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(true);
return thread;
}
private void attach(boolean system) {
mSystemThread = system;
if (!system) {
...
} else {
try {
mInstrumentation = new Instrumentation();
// 注意参数 getSystemContext().mPackageInfo
ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(
this, getSystemContext().mPackageInfo);
// 创建 Application
mInitialApplication = context.mPackageInfo.makeApplication(true, null);
mInitialApplication.onCreate();
} catch (Exception e) {
...
}
}
...
}
}
ActivityThread 中的 mInitialApplication 是在 systemMain 方法执行时创建的，而这个方法又是 SystemServer 启动时调用的，结合参数 getSystemContext().mPackageInfo，因此个人推测 mInitialApplication 对应的是系统的某个 apk，即系统级别的 Application，但具体是不是这样，目前还没有深入研究过，有兴趣的可以自己研究。
为什么不推荐使用 Base Context？
一般情况下，使用代理而不直接使用某个对象，目的可能有两个：
- 定制自己的行为
- 不影响原对象
其中 Servcie 和 Application 的父类 ContextWrapper 完全没有自定义的行为，而 Activity 的父类 ContextThemeWrapper 则自定义了 Resource 以及 Theme 的相关行为，因此，个人理解：
- 对于 Service 和 Application 而言，不推荐使用 Base Context，是担心用户修改了 Base Context 而导致错误的发生
- 对于 Activity 而言，除了担心用户的修改之外，Base Context 和 Activity 本身对于 Reource 以及 Theme 的相关行为是不同的（如果应用了 Configuration 的话），使用 Base Context 可能会出现无法预期的现象
对于 Activity 的 getResource 问题，我写了一份代码来验证：
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
private Configuration mOverrideConfiguration;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
Log.i(TAG, "getResources: " + getResources() + ", getBaseContext().getResources():"
+ getBaseContext().getResources());
}
// 因为 Android 会在 onCreate 之前自动调用 getResource
// 因此需要在这里执行 applyOverrideConfiguration
@Override
public Resources getResources() {
if (mOverrideConfiguration == null) {
mOverrideConfiguration = new Configuration();
applyOverrideConfiguration(mOverrideConfiguration);
}
return super.getResources();
}
}
输出（我用的是小米手机）：
getResources: android.content.res.MiuiResources@3c660a7,
getBaseContext().getResources():android.content.res.MiuiResources@5143954
可以看到，就像源码显示的那样，应用了 Configuration 之后，Activity 的 getResource 方法返回的和 getBaseContext().getResources() 方法返回的不是同一个对象
小结
-
Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由 ContextImpl 创建的，且创建的都是 ContextImpl 对象，即它们都是 ContextImpl 的代理类
-
getApplicationContext 返回的就是 Application 对象本身，一般情况下它对应的是应用本身的 Application 对象，但也可能是系统的某个 Application
-
对于 Service 和 Application 而言，不推荐使用 Base Context，是担心用户修改了 Base Context 而导致错误的发生
-
对于 Activity 而言，除了担心用户的修改之外，Base Context 和 Activity 本身对于 Reource 以及 Theme 的相关行为是不同的（如果应用了 Configuration 的话），使用 Base Context 可能会出现无法预期的现象
总结
Context 的继承关系如下：
Context 家族
Context 相当于 Application 的大管家，主要负责：
- 四大组件的交互，包括启动 Activity、Broadcast、Service，获取 ContentResolver 等
- 获取系统/应用资源，包括 AssetManager、PackageManager、Resources、System Service 以及 color、string、drawable 等
- 文件，包括获取缓存文件夹、删除文件、SharedPreference 相关等
- 数据库（SQLite）相关，包括打开数据库、删除数据库、获取数据库路径等
- 其它辅助功能，比如设置 ComponentCallbacks，即监听配置信息改变、内存不足等事件的发生
ContextWrapper、ContextThemeWrapper、ContextImpl 的区别：
- ContextWrapper、ContextThemeWrapper 都是 Context 的代理类，二者的区别在于 ContextThemeWrapper 有自己的 Theme 以及 Resource，并且 Resource 可以传入自己的配置初始化
- ContextImpl 是 Context 的主要实现类，Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由它创建的，即 ContextWrapper 代理的就是 ContextImpl 对象本身
- ContextImpl 和 ContextThemeWrapper 的主要区别是， ContextThemeWrapper 有 Configuration 对象，Resource 可以根据这个对象来初始化
Activity Context、Service Context、Application Context、Base Context 的区别：
- Activity、Service 和 Application 的 Base Context 都是由 ContextImpl 创建的，且创建的都是 ContextImpl 对象，即它们都是 ContextImpl 的代理类
- Service 和 Application 使用同一个 Recource，和 Activity 使用的 Resource 不同
- getApplicationContext 返回的就是 Application 对象本身，一般情况下它对应的是应用本身的 Application 对象，但也可能是系统的某个 Application
为什么不推荐使用 Base Context：
- 对于 Service 和 Application 而言，不推荐使用 Base Context，是担心用户修改了 Base Context 而导致错误的发生
- 对于 Activity 而言，除了担心用户的修改之外，Base Context 和 Activity 本身对于 Reource 以及 Theme 的相关行为是不同的（如果应用了 Configuration 的话），使用 Base Context 可能出现无法预期的现象
