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Android核心系统服务：AMS、WMS、PMS 与 system_server 进程解析

news 来源：原创 2025/6/10 15:34:34

1. 引言

在 Android 系统中，ActivityManagerService (AMS)、WindowManagerService (WMS) 和 PackageManagerService (PMS) 是三个最核心的系统服务，它们分别管理着应用的生命周期、窗口显示和应用包管理。

但你是否知道，这些服务并不是独立进程，而是运行在同一个系统进程——system_server 中？本文将介绍 AMS/WMS/PMS 的核心作用，并深入探讨 system_server 进程的架构，包括它的线程模型和关键组件。

2. AMS、WMS、PMS 的作用

（1）ActivityManagerService (AMS) —— 应用生命周期管理者

AMS 是 Android 的“大管家”，负责：

  • 启动/管理 Activity（如 startActivity() 的底层实现）
  • 管理应用进程（通过 ProcessList 分配进程优先级）
  • 处理 ANR（Application Not Responding）
  • 管理任务栈（TaskStack）（决定 Activity 如何回退）

举例：当你点击一个 App 图标时，AMS 会检查目标 Activity 是否存在，并决定是否创建新进程或复用已有进程。

（2）WindowManagerService (WMS) —— 窗口管理者

WMS 负责所有 UI 窗口的显示与交互：

  • 管理窗口层级（Window层级，如 Dialog、Toast、StatusBar）
  • 处理触摸事件分发（决定哪个窗口接收事件）
  • 与 SurfaceFlinger 协作（控制 Surface 的合成与渲染）

举例：当你滑动屏幕时，WMS 会计算触摸事件应该分发给哪个 App 的哪个窗口。

（3）PackageManagerService (PMS) —— 包管理专家

PMS 管理所有 APK 的安装、卸载和权限：

  • 解析 AndroidManifest.xml（获取四大组件信息）
  • 管理应用权限（如运行时权限 checkSelfPermission()）
  • 处理 APK 安装/卸载（调用 installd 守护进程）

举例：当你安装一个 App 时，PMS 会校验签名、分配 UID，并更新 /data/system/packages.xml。

3. system_server 进程：Android 系统服务的“大本营”

AMS、WMS、PMS 并不是独立进程，而是运行在 system_server 进程中的不同线程。

（1）system_server 是什么？

  • 由 Zygote 进程孵化（Android 所有进程的父进程）。
  • 在系统启动时初始化，运行几乎所有核心系统服务。
  • 通过 Binder IPC 向 App 进程提供跨进程调用（如 IActivityManager）。

（2）AMS/WMS/PMS 是 system_server 的线程吗？

是的！system_server 是一个多线程进程，不同的服务运行在不同的线程中：

  • AMS → ActivityManager 线程
  • WMS → WindowManager 线程
  • PMS → PackageManager 线程

它们通过 Binder 线程池（如 Binder:XXX_1）与 App 进程通信。

（3）system_server 还有哪些关键线程？

除了 AMS/WMS/PMS，system_server 还包含许多重要线程：

线程名作用
mainSystemServer 主线程，负责启动其他服务
android.fg处理前台任务（如广播、ANR 监测）
android.ui处理 UI 相关任务（如 Input 事件）
android.io管理 I/O 操作（如文件读写）
Binder:XXX_NBinder 线程池，处理跨进程调用

示例：当 App 调用 startActivity() 时：

  1. App 进程通过 Binder 调用 system_server 的 ActivityManager 线程。
  2. AMS 处理请求后，可能再通过 WMS 的 WindowManager 线程管理窗口。

4. 为什么这样设计？—— 多线程 vs 多进程

你可能会有疑问：为什么不把 AMS、WMS、PMS 拆分成独立进程？

（1）性能考量

  • 减少进程间通信（IPC）开销：如果 AMS/WMS/PMS 是独立进程，每次调用都需要 Binder 通信，而 Binder 是同步阻塞的，频繁 IPC 会降低性能。
  • 共享内存优化：同进程内数据共享更快（如 ActivityRecord、WindowState 等数据结构）。

（2）稳定性与依赖管理

  • AMS/WMS/PMS 之间需要紧密协作（如启动 Activity 需要 AMS 和 WMS 配合）。
  • 如果某个服务崩溃，整个 system_server 会重启（而不是单个服务崩溃导致系统不稳定）。

（3）历史演进

  • 早期 Android 确实尝试过让部分服务独立（如 SurfaceFlinger），但后来发现 IPC 开销太大，最终大多数核心服务合并到 system_server。

5. 如何观察 system_server 的线程？

我们可以通过以下命令查看 system_server 的线程情况：

# 查看 system_server 进程ID
adb shell ps -A | grep system_server# 查看该进程的所有线程
adb shell ps -T <PID># 或者用 top 看 CPU 占用
adb shell top -H -p <PID>

典型输出示例：

USER      PID   PPID  TID   CMD  
system    1234  1     1234  system_server  
system    1234  1     1235  Binder:1234_1  
system    1234  1     1236  ActivityManager  
system    1234  1     1237  WindowManager  
system    1234  1     1238  PackageManager

6. 总结

  1. AMS/WMS/PMS 是 Android 最核心的三大系统服务，分别管理应用、窗口和包。
  2. 它们运行在 system_server 进程的不同线程，而非独立进程，以减少 IPC 开销。
  3. system_server 是一个多线程进程，包含主线程、Binder 线程、AMS/WMS/PMS 专属线程等。
  4. 这样设计的优势：性能高、协作方便、稳定性强。

如果你是 Android 开发者，理解 system_server 的架构，能帮助你更深入地掌握 Framework 层的工作原理，尤其是在分析 ANR、UI 卡顿、Binder 通信等问题时。

7. 扩展思考

  • 如果 AMS 的线程卡死，会影响 WMS 吗？（答案：会，因为它们同属 system_server 进程！）
  • 为什么 SurfaceFlinger 不在 system_server 里？（答案：因为它需要独立的 GPU 访问权限，且历史原因。）
  • 如何优化 system_server 的负载？（答案：减少跨进程调用、避免主线程阻塞。）

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