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：

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 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;

    }

}

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 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