安卓应用启动流程

目录

• 1 冷启动热启动
• 2 zygote和SystemServer
• 3 应用启动流程简述（记得补充）
• 4 从点击图标到通知Zygote
  • 4.1 Launcher
  • 4.2 Activity.java
  • 4.3 Instrumentation.java
  • 4.4 ActivityTaskManager.java
  • 4.5 ActivityTaskManagerService.java
  • 4.6 ActivityStarter.java
  • 4.7 RootWindowContainer.java
  • 4.8 回到ActivityTaskManagerService.java
  • 4.9 ActivityManagerService.java
  • 4.10 ProcessList.java
  • 4.11 ZygoteProcess.java
• 5 Zygote创建Activity进程
  • 5.1 ZygoteServer.java
  • 5.2 ZygoteConnection.java
  • 5.3 ZygoteInit.java
  • 5.4 RuntimeInit.java
• 6 初始化Application实例
  • 6.1 ActivityThread.java
• 7 小结
• 8 引用

1 冷启动热启动

Activity启动过程中，一般会牵涉到应用启动的流程。应用启动又分为冷启动和热启动。

1. 冷启动：点击桌面图标，手机系统不存在该应用进程，这时系统会重新fork一个子进程来加载Application并启动Activity，这个启动方式就是冷启动。
2. 热启动：应用的热启动比冷启动简单得多，开销也更低。在热启动中，因为系统里已有该应用的进程，所以系统的所有工作就是将您的 Activity 带到前台。 冷启动是应用完全从0开始启动，涉及到更多的内容，所以就应用冷启动的过程展开讨论。

作者：天才木木木木
链接：https://juejin.cn/post/6844904116561379341
来源：稀土掘金
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

2 zygote和SystemServer

在进入应用启动流程前，先简单回顾一下。

zygote是在系统启动后init进程fork出来的。

• zygote有一个socket，用于接受消息，当有应用申请启动的时候，会通过socket通知zygote进程，其会fork自己来创建应用进程。
• 在init过程中，zygote会fork出SystemServer进程。

SystemServer是由zygote进程fork出来的第一个进程，其管理着很多重要服务，比如ActivityManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService。

3 应用启动流程简述（记得补充）

从用户点击图标开始到应用创建再到第一个Activity启动

4 从点击图标到通知Zygote

4.1 Launcher

• Launcher是Android系统启动后，Activity Manager Service (AMS)加载的第一个应用程序
• Launcher又被称为桌面程序，负责Android桌面的启动和管理
• 用户使用的应用程序(App)都是通过Launcher来启动的

源码：/packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/Launcher.java

在Launcher中有这么一段代码，创建桌面快捷方式

其中绑定了点击事件

跟进源码：/packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/touch/ItemClickHandler.java

对于App图标来说最终都是调用startAppShortcutOrInfoActivity方法。

而后最终会调用startActivitySafely，这里的launcher是Launcher类，所以回到Launcher.java代码。

其中的startActivitySafely会继续往上调用

继承关系：Launcher←StatefulActivity←BaseDraggingActivity ← BaseActivity←Activity

startActivitySafely是在BaseActivity中实现的AppLauncher的接口方法

源码：/packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/views/AppLauncher.java

于是乎流程进入到了Activity.java

4.2 Activity.java

Activity源码位于/frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java

startActivity会调用startActivityForResult

startActivityForResult

以下是通义给出的解释：

这段代码是 startActivityForResult 方法的一部分，这个方法用于启动一个 Activity，并期望从该 Activity 获取返回的结果。当目标 Activity 完成后，它会回调当前 Activity 的 onActivityResult 方法，并附带请求码（requestCode）以及结果数据。

关键点包括：

• intent 参数是一个 Intent 对象，它包含了要启动的目标 Activity 的信息。
• requestCode 是一个整型值，当目标 Activity 结束时会通过 onActivityResult 回调传递回来。这有助于识别哪个 Activity 返回了结果。
• options 参数是可选的 Bundle 对象，可以用来指定 Activity 启动的一些额外选项。

如果当前 Activity 没有父 Activity (mParent == null)，则会调用 Instrumentation 类的 execStartActivity 方法来启动新的 Activity。如果 requestCode 大于等于 0，则标记 mStartedActivity 为 true，这样可以避免在 Activity 初始化期间的闪烁现象，直到收到启动的 Activity 的结果为止。

如果当前 Activity 有一个父 Activity，则会调用父 Activity 的 startActivityFromChild 方法来启动新的 Activity，同时传递 requestCode 和 options。

4.3 Instrumentation.java

源码：/frameworks/base/core/java/android/app/Instrumentation.java

在Instrumentation.java中execStartActivity有两种实现。execStartActivity (带 UserHandle 参数) 方法允许开发者显式地指定用于启动 Activity 的用户。而未带UserHandle参数的方法会使用默认用户启动Activity。

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public ActivityResult execStartActivity(
            Context who, IBinder contextThread, IBinder token, String resultWho,
            Intent intent, int requestCode, Bundle options,  UserHandle user )

public ActivityResult execStartActivity(
        Context who, IBinder contextThread, IBinder token, String target,
        Intent intent, int requestCode, Bundle options)

以execStartActivity (不带 UserHandle 参数) 为例，红框处为关键代码。

进入到了ActivityTaskManager中

4.4 ActivityTaskManager.java

源码：/frameworks/base/core/java/android/app/ActivityTaskManager.java

ActivityTaskManager.getService()能够获取到ActivityTaskManagerService的实例对象。

Singleton是单例模式的对象创建，也就是一个进程中只有一个该对象。

这里的ServiceManager应当对应的是当前进程的ServiceManager的单例，所以这里的调用是Launcher的ServiceManager单例。

当应用启动的时候AMS会将系统服务注册进进程的ServiceManager里。getService函数是直接从单例的数组中中获取的。

获取到的IBinder是对应Binder的引用信息，可以理解为所需要调用的（在这里为ActivityTaskManagerService）系统服务的引用信息。

而后返回系统服务所提供的服务接口。

为了能够流畅的理解启动流程，在这里不严谨地描述一下Binder机制的作用，具体的Binder机制会在后面的文章中学习。

之后的任务就交给了ActivityTaskManagerService

4.5 ActivityTaskManagerService.java

源码地址：/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityTaskManagerService.java

startActivityAsUser方法通过ActivityStartController的obtainStarter方法获取了ActivityStarter对象实例，并调用ActivityStarter的execute方法

4.6 ActivityStarter.java

源码位置/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityStarter.java

在ActivityStarter中最终会调用RootWindowContainer的resumeFocusedTasksTopActivities方法

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int execute() {
    //...
    
    res = executeRequest(mRequest);
    
    //...
}
 
private int executeRequest(Request request) {
    //...
  
    // 创建ActivityRecord对象
    final ActivityRecord r = new ActivityRecord.Builder(mService)
            .setCaller(callerApp)
            // ...构造参数
            .build();
    // 调用startActivityUnchecked方法
    mLastStartActivityResult = startActivityUnchecked(...);
    
    //...
}
 
private int startActivityUnchecked(...) {
    //...
    
    // 调用startActivityInner
    result = startActivityInner(...);
    
    //...
}
 
int startActivityInner(...) {
    //...
    
    // 调用RootWindowContainer的resumeFocusedTasksTopActivities方法
    mRootWindowContainer. resumeFocusedTasksTopActivities (...);
    
    //...
}

4.7 RootWindowContainer.java

RootWindowContainer是WindowManagerService的主要组成部分之一，是一个管理窗口的容器。

resumeFocusedTasksTopActivities将会调用Task和TaskFragmentPause前台程序，为新的应用程序启动做准备。

源码位置：/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/RootWindowContainer.java

Task.java中的resumeTopActivityUncheckedLocked↓

Task.java中的resumeTopActivityInnerLocked↓

TaskFragment.java中的resumeTopActivity↓

简单总结一下如图

startProcessAsync就将交回给ActivityTaskManagerService.java

4.8 回到ActivityTaskManagerService.java

处理完窗口容器数据以后(核心工作是将前台程序Pause)，再次回到了ActivityTaskManagerService

源码地址/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityTaskManagerService.java

在startProcessAsync使用调用ActivityManagerInternal的startProcess方法

这里传入的mAmInternal变量是通过类搜索得到的。

ActivityManagerInternal的实现类是ActivityManagerService，所以这里就相当于给ActivityManagerService发消息。

这里使用的Handler机制是安卓中线程之间的通信方式，两种Service就是在同一进程下的不同进程。

4.9 ActivityManagerService.java

源码地址：/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

startProcess

startProcessLocked

4.10 ProcessList.java

源码地址：/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ProcessList.java

由于代码实在太长，这里就摘要一下

startProcessLocked中定义了创建Activity完成后回调的入口点

最终会调用startProcess

startProcess代码主要做了以下事情

1. 数据隔离：根据系统的配置，可能需要对应用的数据目录进行隔离处理。这涉及到文件系统的挂载操作。
2. 选择合适的Zygote进程：根据应用的需求选择普通的Zygote进程、Webview Zygote进程或者是App Zygote进程来启动应用。这里是启动App，所以是App Zygote
3. 启动应用进程：调用不同的方法来启动应用进程，这些方法会根据选择的Zygote类型有所不同。
4. 异步准备存储目录：如果需要绑定挂载应用存储目录，则异步执行目录的准备工作，以避免阻塞应用启动过程。

4.11 ZygoteProcess.java

源码地址：/frameworks/base/core/java/android/os/ZygoteProcess.java

startViaZygote全是设置参数

然后到zygoteSendArgsAndGetResult↓

再到attemptZygoteSendArgsAndGetResult，与Zygote的通信就在这里面。

5 Zygote创建Activity进程

Zygote进程是在Android系统启动过程中创建的，创建完成后会通过ZygoteServer来监听消息

5.1 ZygoteServer.java

ZygoteServer监听消息的方法是runSelectLoop

源码地址：/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteServer.java

在runSelectLoop中会调用ZygoteConnection的processCommand

5.2 ZygoteConnection.java

这段代码是 Zygote 进程中的一个关键部分，用于处理来自客户端的命令，以启动新的应用程序进程。

源码地址：/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java

1. **调用 ****forkAndSpecialize****或forkSimpleApps**：

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   pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.mUid, parsedArgs.mGid, ..., parsedArgs.mAppDataDir); ... Runnable result = Zygote.forkSimpleApps(argBuffer, zygoteServer.getZygoteSocketFileDescriptor(), ..., parsedArgs.mNiceName);

   调用 forkAndSpecialize 或 forkSimpleApps 方法来创建新的进程，并对其进行配置。
2. 处理子进程和父进程：

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   if (pid == 0) { // 在子进程中 ... return handleChildProc (parsedArgs, childPipeFd, parsedArgs.mStartChildZygote); } else { // 在父进程中 ... handleParentProc(pid, serverPipeFd); return null; }

   根据 fork() 的返回值来区分父进程和子进程，并分别处理。

在handleParentProc中，会将创建好的进程pid发回给请求方（ActivityManagerService）。

handleChildProc中会调用ZygoteInit.``zygoteInit来初始化应用程序

5.3 ZygoteInit.java

Zygote进程的初始化逻辑也是在ZygoteInit中，这里fork创建的进程也是一个Zygote进程，所以也要进行ZygoteInit。

源码地址：/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

5.4 RuntimeInit.java

源码地址：/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java

进入到findStaticMain，这个方法中，将通过反射找到之前传入的entryPoint(android.app.ActivityThread)，然后调用其main方法。

到这里Zygote进行fork子进程的流程已经结束了，接下来将交给ActivityThread进行app的实例创建。

6 初始化Application实例

6.1 ActivityThread.java

源码地址：/frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

attach方法如下

这里的调用栈就不深入了，接下来会调用到bindApplication方法

这里的H是ActivityThread的一个内置类

最终调用handleBindApplication，进行app实例化。

在实例化中调用的是Instrumentation的newApplication方法。

每个Activity都持有一个Instrumentation，它是由ActivityThread创建出来的一个单例。 这个类就是完成对Application和Activity初始化和生命周期的工具类，ActivityThread要创建或执行Activity生命周期方法时，都需要通过Instrumentation来进行具体的操作。

调用OnCreate函数。

至此应用启动的流程就算基本结束了。

7 小结

实际上应用启动后续还需要加载第一个Activity并将其带到前台显示，但由于都是类似的流程，就不再过多赘述了。主要从应用启动流程的学习可以对Zygote和AMS有一些更深入的了解。在启动流程中遇到了Binder、Handler、Looper等安卓重要的机制，甚至还涉及到了反射，对后面这些机制的学习也有很大的帮助。