Android Context完全解析,你所不知道的Context的各种细节
Android Context完全解析,你所不知道的Context的各种细节
abcijkxyz 发表于1年前
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前几篇文章,我也是费劲心思写了一个ListView系列的三部曲,虽然在内容上可以说是绝对的精华,但是很多朋友都表示看不懂。好吧,这个系列不仅是把大家给难倒了,也确实是把我给难倒了,之前为了写瀑布流ListView的Demo就写了大半个月的时间。那么本篇文章我们就讲点轻松的东西,不去分析那么复杂的源码了,而是来谈一谈大家都熟知的Context。

Context相信所有的Android开发人员基本上每天都在接触,因为它太常见了。但是这并不代表Context没有什么东西好讲的,实际上Context有太多小的细节并不被大家所关注,那么今天我们就来学习一下那些你所不知道的细节。

Context类型

我们知道,Android应用都是使用Java语言来编写的,那么大家可以思考一下,一个Android程序和一个Java程序,他们最大的区别在哪里?划分界限又是什么呢?其实简单点分析,Android程序不像Java程序一样,随便创建一个类,写个main()方法就能跑了,而是要有一个完整的Android工程环境,在这个环境下,我们有像Activity、Service、BroadcastReceiver等系统组件,而这些组件并不是像一个普通的Java对象new一下就能创建实例的了,而是要有它们各自的上下文环境,也就是我们这里讨论的Context。可以这样讲,Context是维持Android程序中各组件能够正常工作的一个核心功能类。

下面我们来看一下Context的继承结构:


Context的继承结构还是稍微有点复杂的,可以看到,直系子类有两个,一个是ContextWrapper,一个是ContextImpl。那么从名字上就可以看出,ContextWrapper是上下文功能的封装类,而ContextImpl则是上下文功能的实现类。而ContextWrapper又有三个直接的子类,ContextThemeWrapper、Service和Application。其中,ContextThemeWrapper是一个带主题的封装类,而它有一个直接子类就是Activity。

那么在这里我们至少看到了几个所比较熟悉的面孔,Activity、Service、还有Application。由此,其实我们就已经可以得出结论了,Context一共有三种类型,分别是Application、Activity和Service。这三个类虽然分别各种承担着不同的作用,但它们都属于Context的一种,而它们具体Context的功能则是由ContextImpl类去实现的。

那么Context到底可以实现哪些功能呢?这个就实在是太多了,弹出Toast、启动Activity、启动Service、发送广播、操作数据库等等等等都需要用到Context。由于Context的具体能力是由ContextImpl类去实现的,因此在绝大多数场景下,Activity、Service和Application这三种类型的Context都是可以通用的。不过有几种场景比较特殊,比如启动Activity,还有弹出Dialog。出于安全原因的考虑,Android是不允许Activity或Dialog凭空出现的,一个Activity的启动必须要建立在另一个Activity的基础之上,也就是以此形成的返回栈。而Dialog则必须在一个Activity上面弹出(除非是System Alert类型的Dialog),因此在这种场景下,我们只能使用Activity类型的Context,否则将会出错。

Context数量

那么一个应用程序中到底有多少个Context呢?其实根据上面的Context类型我们就已经可以得出答案了。Context一共有Application、Activity和Service三种类型,因此一个应用程序中Context数量的计算公式就可以这样写:

Context数量 = Activity数量 + Service数量 + 1

上面的1代表着Application的数量,因为一个应用程序中可以有多个Activity和多个Service,但是只能有一个Application。

Application Context的设计

基本上每一个应用程序都会有一个自己的Application,并让它继承自系统的Application类,然后在自己的Application类中去封装一些通用的操作。其实这并不是Google所推荐的一种做法,因为这样我们只是把Application当成了一个通用工具类来使用的,而实际上使用一个简单的单例类也可以实现同样的功能。但是根据我的观察,有太多的项目都是这样使用Application的。当然这种做法也并没有什么副作用,只是说明还是有不少人对于Application理解的还有些欠缺。那么这里我们先来对Application的设计进行分析,讲一些大家所不知道的细节,然后再看一下平时使用Application的问题。

首先新建一个MyApplication并让它继承自Application,然后在AndroidManifest.xml文件中对MyApplication进行指定,如下所示:

<application
    android:name=".MyApplication"
    android:allowBackup="true"
    android:icon="@drawable/ic_launcher"
    android:label="@string/app_name"
    android:theme="@style/AppTheme" >
    ......
</application>
指定完成后,当我们的程序启动时Android系统就会创建一个MyApplication的实例,如果这里不指定的话就会默认创建一个Application的实例。

前面提到过,现在很多的Application都是被当作通用工具类来使用的,那么既然作为一个通用工具类,我们要怎样才能获取到它的实例呢?如下所示:

public class MainActivity extends Activity {
	
	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		MyApplication myApp = (MyApplication) getApplication();
		Log.d("TAG", "getApplication is " + myApp);
	}
	
}
可以看到,代码很简单,只需要调用getApplication()方法就能拿到我们自定义的Application的实例了,打印结果如下所示:

那么除了getApplication()方法,其实还有一个getApplicationContext()方法,这两个方法看上去好像有点关联,那么它们的区别是什么呢?我们将代码修改一下:

public class MainActivity extends Activity {
	
	@Override
	protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
		super.onCreate(savedInstanceState);
		setContentView(R.layout.activity_main);
		MyApplication myApp = (MyApplication) getApplication();
		Log.d("TAG", "getApplication is " + myApp);
		Context appContext = getApplicationContext();
		Log.d("TAG", "getApplicationContext is " + appContext);
	}
	
}
同样,我们把getApplicationContext()的结果打印了出来,现在重新运行代码,结果如下图所示:


咦?好像打印出的结果是一样的呀,连后面的内存地址都是相同的,看来它们是同一个对象。其实这个结果也很好理解,因为前面已经说过了,Application本身就是一个Context,所以这里获取getApplicationContext()得到的结果就是MyApplication本身的实例。

那么有的朋友可能就会问了,既然这两个方法得到的结果都是相同的,那么Android为什么要提供两个功能重复的方法呢?实际上这两个方法在作用域上有比较大的区别。getApplication()方法的语义性非常强,一看就知道是用来获取Application实例的,但是这个方法只有在Activity和Service中才能调用的到。那么也许在绝大多数情况下我们都是在Activity或者Service中使用Application的,但是如果在一些其它的场景,比如BroadcastReceiver中也想获得Application的实例,这时就可以借助getApplicationContext()方法了,如下所示:

public class MyReceiver extends BroadcastReceiver {

	@Override
	public void onReceive(Context context, Intent intent) {
		MyApplication myApp = (MyApplication) context.getApplicationContext();
		Log.d("TAG", "myApp is " + myApp);
	}

}

也就是说,getApplicationContext()方法的作用域会更广一些,任何一个Context的实例,只要调用getApplicationContext()方法都可以拿到我们的Application对象。

那么更加细心的朋友会发现,除了这两个方法之外,其实还有一个getBaseContext()方法,这个baseContext又是什么东西呢?我们还是通过打印的方式来验证一下:


哦?这次得到的是不同的对象了,getBaseContext()方法得到的是一个ContextImpl对象。这个ContextImpl是不是感觉有点似曾相识?回去看一下Context的继承结构图吧,ContextImpl正是上下文功能的实现类。也就是说像Application、Activity这样的类其实并不会去具体实现Context的功能,而仅仅是做了一层接口封装而已,Context的具体功能都是由ContextImpl类去完成的。那么这样的设计到底是怎么实现的呢?我们还是来看一下源码吧。因为Application、Activity、Service都是直接或间接继承自ContextWrapper的,我们就直接看ContextWrapper的源码,如下所示:

/**
 * 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 {
    Context mBase;
    
    /**
     * Set the base context for this ContextWrapper.  All calls will then be
     * delegated to the base context.  Throws
     * IllegalStateException if a base context has already been set.
     * 
     * @param base The new base context for this wrapper.
     */
    protected void attachBaseContext(Context base) {
        if (mBase != null) {
            throw new IllegalStateException("Base context already set");
        }
        mBase = base;
    }

    /**
     * @return the base context as set by the constructor or setBaseContext
     */
    public Context getBaseContext() {
        return mBase;
    }

    @Override
    public AssetManager getAssets() {
        return mBase.getAssets();
    }

    @Override
    public Resources getResources() {
        return mBase.getResources();
    }

    @Override
    public ContentResolver getContentResolver() {
        return mBase.getContentResolver();
    }

    @Override
    public Looper getMainLooper() {
        return mBase.getMainLooper();
    }
    
    @Override
    public Context getApplicationContext() {
        return mBase.getApplicationContext();
    }

    @Override
    public String getPackageName() {
        return mBase.getPackageName();
    }

    @Override
    public void startActivity(Intent intent) {
        mBase.startActivity(intent);
    }
    
    @Override
    public void sendBroadcast(Intent intent) {
        mBase.sendBroadcast(intent);
    }

    @Override
    public Intent registerReceiver(
        BroadcastReceiver receiver, IntentFilter filter) {
        return mBase.registerReceiver(receiver, filter);
    }

    @Override
    public void unregisterReceiver(BroadcastReceiver receiver) {
        mBase.unregisterReceiver(receiver);
    }

    @Override
    public ComponentName startService(Intent service) {
        return mBase.startService(service);
    }

    @Override
    public boolean stopService(Intent name) {
        return mBase.stopService(name);
    }

    @Override
    public boolean bindService(Intent service, ServiceConnection conn,
            int flags) {
        return mBase.bindService(service, conn, flags);
    }

    @Override
    public void unbindService(ServiceConnection conn) {
        mBase.unbindService(conn);
    }

    @Override
    public Object getSystemService(String name) {
        return mBase.getSystemService(name);
    }

    ......
}
由于ContextWrapper中的方法还是非常多的,我就进行了一些筛选,只贴出来了部分方法。那么上面的这些方法相信大家都是非常熟悉的,getResources()、getPackageName()、getSystemService()等等都是我们经常要用到的方法。那么所有这些方法的实现又是什么样的呢?其实所有ContextWrapper中方法的实现都非常统一,就是调用了mBase对象中对应当前方法名的方法。

那么这个mBase对象又是什么呢?我们来看第16行的attachBaseContext()方法,这个方法中传入了一个base参数,并把这个参数赋值给了mBase对象。而attachBaseContext()方法其实是由系统来调用的,它会把ContextImpl对象作为参数传递到attachBaseContext()方法当中,从而赋值给mBase对象,之后ContextWrapper中的所有方法其实都是通过这种委托的机制交由ContextImpl去具体实现的,所以说ContextImpl是上下文功能的实现类是非常准确的。

那么另外再看一下我们刚刚打印的getBaseContext()方法,在第26行。这个方法只有一行代码,就是返回了mBase对象而已,而mBase对象其实就是ContextImpl对象,因此刚才的打印结果也得到了印证。

使用Application的问题

虽说Application的用法确实非常简单,但是我们平时的开发工作当中也着实存在着不少Application误用的场景,那么今天就来看一看有哪些比较容易犯错的地方是我们应该注意的。

Application是Context的其中一种类型,那么是否就意味着,只要是Application的实例,就能随时使用Context的各种方法呢?我们来做个实验试一下就知道了:

public class MyApplication extends Application {
	
	public MyApplication() {
		String packageName = getPackageName();
		Log.d("TAG", "package name is " + packageName);
	}
	
}
这是一个非常简单的自定义Application,我们在MyApplication的构造方法当中获取了当前应用程序的包名,并打印出来。获取包名使用了getPackageName()方法,这个方法就是由Context提供的。那么上面的代码能正常运行吗?跑一下就知道了,你将会看到如下所示的结果:


应用程序一启动就立刻崩溃了,报的是一个空指针异常。看起来好像挺简单的一段代码,怎么就会成空指针了呢?但是如果你尝试把代码改成下面的写法,就会发现一切正常了:

public class MyApplication extends Application {
	
	@Override
	public void onCreate() {
		super.onCreate();
		String packageName = getPackageName();
		Log.d("TAG", "package name is " + packageName);
	}
	
}
运行结果如下所示:


在构造方法中调用Context的方法就会崩溃,在onCreate()方法中调用Context的方法就一切正常,那么这两个方法之间到底发生了什么事情呢?我们重新回顾一下ContextWrapper类的源码,ContextWrapper中有一个attachBaseContext()方法,这个方法会将传入的一个Context参数赋值给mBase对象,之后mBase对象就有值了。而我们又知道,所有Context的方法都是调用这个mBase对象的同名方法,那么也就是说如果在mBase对象还没赋值的情况下就去调用Context中的任何一个方法时,就会出现空指针异常,上面的代码就是这种情况。Application中方法的执行顺序如下图所示:


Application中在onCreate()方法里去初始化各种全局的变量数据是一种比较推荐的做法,但是如果你想把初始化的时间点提前到极致,也可以去重写attachBaseContext()方法,如下所示:

public class MyApplication extends Application {
	
	@Override
	protected void attachBaseContext(Context base) {
		// 在这里调用Context的方法会崩溃
		super.attachBaseContext(base);
		// 在这里可以正常调用Context的方法
	}
	
}
以上是我们平时在使用Application时需要注意的一个点,下面再来介绍另外一种非常普遍的Application误用情况。

其实Android官方并不太推荐我们使用自定义的Application,基本上只有需要做一些全局初始化的时候可能才需要用到自定义Application,官方文档描述如下:


但是就我的观察而言,现在自定义Application的使用情况基本上可以达到100%了,也就是我们平时自己写测试demo的时候可能不会使用,正式的项目几乎全部都会使用自定义Application。可是使用归使用,有不少项目对自定义Application的用法并不到位,正如官方文档中所表述的一样,多数项目只是把自定义Application当成了一个通用工具类,而这个功能并不需要借助Application来实现,使用单例可能是一种更加标准的方式。

不过自定义Application也并没有什么副作用,它和单例模式二选一都可以实现同样的功能,但是我见过有一些项目,会把自定义Application和单例模式混合到一起使用,这就让人大跌眼镜了。一个非常典型的例子如下所示:

public class MyApplication extends Application {
	
	private static MyApplication app;
	
	public static MyApplication getInstance() {
		if (app == null) {
			app = new MyApplication();
		}
		return app;
	}
	
}
就像单例模式一样,这里提供了一个getInstance()方法,用于获取MyApplication的实例,有了这个实例之后,就可以调用MyApplication中的各种工具方法了。

但是这种写法对吗?这种写法是大错特错!因为我们知道Application是属于系统组件,系统组件的实例是要由系统来去创建的,如果这里我们自己去new一个MyApplication的实例,它就只是一个普通的Java对象而已,而不具备任何Context的能力。有很多人向我反馈使用 LitePal 时发生了空指针错误其实都是由于这个原因,因为你提供给LitePal的只是一个普通的Java对象,它无法通过这个对象来进行Context操作。

那么如果真的想要提供一个获取MyApplication实例的方法,比较标准的写法又是什么样的呢?其实这里我们只需谨记一点,Application全局只有一个,它本身就已经是单例了,无需再用单例模式去为它做多重实例保护了,代码如下所示:

public class MyApplication extends Application {
	
	private static MyApplication app;
	
	public static MyApplication getInstance() {
		return app;
	}
	
	@Override
	public void onCreate() {
		super.onCreate();
		app = this;
	}
	
}
getInstance()方法可以照常提供,但是里面不要做任何逻辑判断,直接返回app对象就可以了,而app对象又是什么呢?在onCreate()方法中我们将app对象赋值成this,this就是当前Application的实例,那么app也就是当前Application的实例了。

好了,关于Context的介绍就到这里吧,内容还是比较简单易懂的,希望大家通过这篇文章可以理解Context更多的细节,并且不要去犯使用Context时的一些低级错误。

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