### **Android核心系统服务深度解析（AMS/ATMS/WMS/DMS）**
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#### **一、AMS（ActivityManagerService）**
**职责**：管理应用生命周期、进程调度、四大组件（Activity/Service/Broadcast/ContentProvider）协调、权限控制、内存管理等。
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##### **1. 源码路径**
- **核心类**：
- `frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java`
- `frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManager.java`（客户端接口）
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##### **2. 核心流程**
###### **2.1 系统启动初始化**
- **启动入口**：由`SystemServer`在`startBootstrapServices()`阶段初始化。
```java
// SystemServer.java
mActivityManagerService = new ActivityManagerService(context, ...);
mActivityManagerService.setSystemProcess(); // 注册到ServiceManager
mActivityManagerService.installSystemProviders(); // 安装系统ContentProvider
mActivityManagerService.systemReady(() -> {
// 系统准备完成后启动Launcher
});
```
###### **2.2 Activity启动流程**
```mermaid
sequenceDiagram
participant ClientApp
participant AMS
participant ProcessList
participant ATMS
participant ApplicationThread
ClientApp->>AMS: startActivity(intent)
AMS->>ProcessList: startProcessLocked() // 若目标进程不存在，通过Zygote fork新进程
AMS->>ATMS: startActivityViaWindowManager() // 委托ATMS处理任务栈
ATMS->>WMS: prepareWindow() // 窗口预创建
WMS-->>ATMS: 返回窗口配置
ATMS->>ApplicationThread: scheduleLaunchActivity() // IPC调用，触发目标Activity启动
ApplicationThread->>ActivityThread: handleLaunchActivity() // 创建Activity实例
```
###### **2.3 进程管理**
- **LRU列表**：通过`mLruProcesses`维护进程优先级，按最近使用时间排序。
- **OOM Adj机制**：`updateOomAdjLocked()`动态调整进程的`adj`值（0-1000），决定进程被杀优先级。
```java
// ProcessList.java
void updateOomAdjLocked(ProcessRecord app) {
if (app.curAdj != app.setAdj) {
Process.setOomAdj(app.pid, app.curAdj); // 通过procfs写入adj值
}
}
```
###### **2.4 四大组件管理**
- **Service绑定**：`bindService()`触发`ActiveServices`创建ServiceConnection。
- **Broadcast分发**：`BroadcastQueue`处理有序/无序广播，通过`BroadcastFilter`匹配接收者。
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#### **二、ATMS（ActivityTaskManagerService）**
**职责**：管理Activity任务栈（Task）、多窗口模式、分屏逻辑、生命周期调度（Android 10+从AMS拆分）。
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##### **1. 源码路径**
- **核心类**：
- `frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityTaskManagerService.java`
- `frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStackSupervisor.java`
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##### **2. 核心流程**
###### **2.1 任务栈（Task）管理**
- **数据结构**：
- `Task`：封装一组Activity的栈（后进先出），包含`ActivityRecord`列表。
- `ActivityStack`：管理Task的状态（如前台栈、后台栈）。
- **启动模式处理**：
- **standard**：默认模式，每次启动新实例。
- **singleTop**：栈顶复用，触发`onNewIntent()`。
- **singleTask**：全局唯一实例，可能触发任务栈重建。
- **singleInstance**：独立任务栈，独占一个栈。
###### **2.2 多窗口模式**
- **分屏（Split-screen）**：
```java
// ActivityTaskManagerService.java
void setTaskWindowingMode(int taskId, int mode) {
final Task task = mRootWindowContainer.getTask(taskId);
task.setWindowingMode(mode); // 设置分屏模式（如WINDOWING_MODE_SPLIT_SCREEN_PRIMARY）
mWindowOrganizerController.applyTransaction(null);
}
```
- **画中画（PIP）**：通过`ActivityRecord.setPictureInPictureArgs()`配置窗口大小和位置。
###### **2.3 Activity生命周期调度**
- **状态机**：
- 生命周期状态：`INITIALIZING` → `CREATED` → `STARTED` → `RESUMED` → `PAUSED` → ... → `DESTROYED`。
- 关键类：`TransactionExecutor`执行`ClientTransactionItem`（如`LaunchActivityItem`、`ResumeActivityItem`）。
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#### **三、WMS（WindowManagerService）**
**职责**：窗口管理、布局计算、Surface分配、输入事件分发、动画处理。
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##### **1. 源码路径**
- **核心类**：
- `frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java`
- `frameworks/base/core/java/android/view/WindowManagerGlobal.java`（客户端接口）
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##### **2. 核心流程**
###### **2.1 窗口添加与移除**
- **窗口类型**：
- **应用窗口**（TYPE_APPLICATION）：如Activity的主窗口。
- **系统窗口**（TYPE_SYSTEM_ALERT、TYPE_TOAST）：悬浮窗、Toast等。
- **子窗口**（TYPE_APPLICATION_PANEL）：必须依附于父窗口。
- **添加窗口流程**：
```java
// WindowManagerService.java
public int addWindow(Session session, IWindow client, LayoutParams attrs) {
WindowState win = new WindowState(this, session, client, attrs);
mWindowMap.put(client.asBinder(), win);
win.attach();
performLayoutAndPlaceSurfaces(); // 触发布局和Surface分配
return win.mSeq;
}
```
###### **2.2 布局计算（Layout）**
- **遍历窗口树**：`WindowContainer`递归计算所有窗口的位置和大小。
- **Z-Order排序**：根据窗口类型和`LayoutParams.zOrder`确定层级。
```java
// WindowState.java
void assignLayer(WindowList children) {
children.sort((w1, w2) -> {
return Integer.compare(w1.mBaseLayer, w2.mBaseLayer); // 按BaseLayer排序
});
}
```
###### **2.3 Surface管理**
- **Surface分配流程**：
```mermaid
graph TB
WMS--请求分配-->SurfaceFlinger
SurfaceFlinger--返回-->SurfaceControl
WMS--创建-->WindowStateAnimator
WindowStateAnimator--关联SurfaceControl-->Surface
```
###### **2.4 输入事件分发**
- **InputDispatcher**：
- 从`InputReader`读取事件，通过`InputChannel`发送到目标窗口。
- 焦点管理：`mCurrentFocus`记录当前焦点窗口，事件仅分发到焦点窗口。
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#### **四、DMS（DisplayManagerService）**
**职责**：管理物理/虚拟显示设备、分辨率/刷新率配置、多屏协同。
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##### **1. 源码路径**
- **核心类**：
- `frameworks/base/services/core/java/com/android/server/display/DisplayManagerService.java`
- `frameworks/base/core/java/android/hardware/display/DisplayManagerGlobal.java`（客户端接口）
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##### **2. 核心流程**
###### **2.1 显示设备注册**
- **物理显示**：
- `LocalDisplayAdapter`通过`SurfaceFlinger`检测物理屏幕（如主屏、HDMI）。
- `LogicalDisplay`将物理设备抽象为逻辑显示（支持多屏扩展）。
- **虚拟显示**：
```java
// DisplayManagerService.java
public VirtualDisplay createVirtualDisplay(...) {
DisplayDevice device = mDisplayAdapter.createVirtualDisplay(...);
mLogicalDisplays.put(displayId, new LogicalDisplay(displayId, device));
return new VirtualDisplay(displayId);
}
```
###### **2.2 分辨率与刷新率**
- **配置切换**：
```java
// DisplayManagerService.java
public void setUserPreferredDisplayMode(int displayId, Display.Mode mode) {
mDisplayDeviceRepo.setUserPreferredMode(displayId, mode);
scheduleTraversal(); // 触发WMS重新布局
}
```
###### **2.3 多屏协同**
- **扩展显示**：通过`Presentation`类在副屏显示独立内容。
- **热插拔处理**：监听`UEvent`（如HDMI插拔），更新`LogicalDisplay`状态。
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#### **五、服务协作流程示例：启动Activity**
```mermaid
sequenceDiagram
participant AMS
participant ATMS
participant WMS
participant DMS
participant SurfaceFlinger
AMS->>ATMS: startActivity(intent)
ATMS->>WMS: prepareWindow()
WMS->>DMS: getDisplayInfo(displayId)
DMS-->>WMS: DisplayInfo{width, height, density}
WMS->>SurfaceFlinger: createSurface()
SurfaceFlinger-->>WMS: SurfaceControl
WMS->>ATMS: onWindowPrepared()
ATMS->>ApplicationThread: scheduleLaunchActivity()
ApplicationThread->>ActivityThread: handleLaunchActivity()
ActivityThread->>WMS: addView() // 添加DecorView
WMS->>Choreographer: scheduleTraversal()
Choreographer->>SurfaceFlinger: commitBuffer() // 提交帧数据
```
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#### **六、调试工具与命令**
1. **dumpsys命令**：
```bash
adb shell dumpsys activity activities # 查看ATMS任务栈
adb shell dumpsys window windows # 查看WMS窗口信息
adb shell dumpsys display # 查看DMS显示配置
adb shell dumpsys meminfo # 查看AMS内存状态
```
2. **Systrace标记**：
- **AMS**：`am_activity_launch_time`（Activity启动耗时）。
- **WMS**：`performLayoutAndPlaceSurfaces`（布局与Surface处理耗时）。
3. **源码断点示例**：
- **AMS进程创建**：`ProcessList.startProcessLocked()`。
- **WMS布局计算**：`WindowManagerService.performLayoutAndPlaceSurfaces()`。
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#### **七、优化与问题定位**
1. **启动卡顿**：
- **AMS**：检查`startProcessLocked()`耗时，优化Zygote预加载。
- **WMS**：减少首帧布局的`measure/layout`次数，使用硬件加速。
2. **窗口闪烁**：
- **WMS**：分析`performLayoutAndPlaceSurfaces()`是否频繁触发。
- **DMS**：检查刷新率配置是否稳定（如是否启用可变刷新率）。
3. **多屏显示异常**：
- **DMS**：验证`LogicalDisplay`与实际物理设备的映射关系。
- **ATMS**：检查分屏模式下`ActivityStack`的`WindowingMode`是否正确。
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#### **八、关键数据结构与类图**
```mermaid
classDiagram
class ActivityManagerService {
-mProcessList: ProcessList
-mServices: ActiveServices
+startActivity()
+bindService()
}
class ActivityTaskManagerService {
-mRootWindowContainer: RootWindowContainer
-mStackSupervisor: ActivityStackSupervisor
+startActivityViaWindowManager()
}
class WindowManagerService {
-mWindowMap: HashMap~IBinder, WindowState~
-mInputManager: InputManagerService
+addWindow()
+performLayoutAndPlaceSurfaces()
}
class DisplayManagerService {
-mDisplayAdapters: List~DisplayAdapter~
-mLogicalDisplays: SparseArray~LogicalDisplay~
+createVirtualDisplay()
}
AMS --> ATMS : 委托任务栈管理
ATMS --> WMS : 请求窗口操作
WMS --> DMS : 查询显示参数
```
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通过深入源码级分析，可全面掌握四大服务的核心机制与协作关系，为性能优化和复杂问题排查提供坚实基础。