Android的Activity启动流程分析

2023-11-04 19:04:28

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

app进程通过ActivityManager.getService （高版本）或者 ActivityManagerNative.getDefault（低版本）返回的IActivityManager来调用系统进程AMS中的方法。该IActivityManager是AMS在app进程的binder代理对象
同样，系统进程通过ProcessRecord.IApplicationThread调用app进程相关方法。IApplicationThread是系统进程持有的app进程中ApplicationThread的Binder代理对象。
AMS通过binder代理调用到ApplicationThread（ActivityThread的内部类）中的方法后，通过主线程（ActivityThread中的main方法）中开启的handler消息轮询来通知主线程调用相关方法。主线程的相关声明周期方法的具体实现会委托给Instrumentation类实现，在Instrumentation类中，会调用具体组件的相关生命周期方法。

Activity启动之前的一些事情

init进程：init是所有linux程序的起点，是Zygote的父进程。解析init.rc孵化出Zygote进程。
Zygote进程：Zygote是所有Java进程的父进程，所有的App进程都是由Zygote进程fork生成的。
SystemServer进程：System Server是Zygote孵化的第一个进程。SystemServer负责启动和管理整个Java framework，包含AMS，PMS等服务。
Launcher：Zygote进程孵化的第一个App进程是Launcher。

1.init进程是什么？

Android是基于linux系统的，手机开机之后，linux内核进行加载。加载完成之后会启动init进程。
init进程会启动ServiceManager，孵化一些守护进程，并解析init.rc孵化Zygote进程。

2.Zygote进程是什么？

所有的App进程都是由Zygote进程fork生成的，包括SystemServer进程。Zygote初始化后，会注册一个等待接受消息的socket，OS层会采用socket进行IPC通信。

3.为什么是Zygote来孵化进程，而不是新建进程呢？

每个应用程序都是运行在各自的Dalvik虚拟机中，应用程序每次运行都要重新初始化和启动虚拟机，这个过程会耗费很长时间。Zygote会把已经运行的虚拟机的代码和内存信息共享，起到一个预加载资源和类的作用，从而缩短启动时间。

Activity启动阶段

涉及到的概念

进程：Android系统为每个APP分配至少一个进程
IPC：跨进程通信，Android中采用Binder机制。

涉及到的类

ActivityStack：Activity在AMS的栈管理，用来记录已经启动的Activity的先后关系，状态信息等。通过ActivityStack决定是否需要启动新的进程。
ActivitySupervisor：管理 activity 任务栈
ActivityThread：ActivityThread 运行在UI线程（主线程），App的真正入口。
ApplicationThread：用来实现AMS和ActivityThread之间的交互。
ApplicationThreadProxy：ApplicationThread 在服务端的代理。AMS就是通过该代理与ActivityThread进行通信的。
IActivityManager：继承与IInterface接口，抽象出跨进程通信需要实现的功能
AMN：运行在server端（SystemServer进程）。实现了Binder类，具体功能由子类AMS实现。
AMS：AMN的子类，负责管理四大组件和进程，包括生命周期和状态切换。AMS因为要和ui交互，所以极其复杂，涉及window。
AMP：AMS的client端代理（app进程）。了解Binder知识可以比较容易理解server端的stub和client端的proxy。AMP和AMS通过Binder通信。
Instrumentation：仪表盘，负责调用Activity和Application生命周期。测试用到这个类比较多。
ActivityStackSupervisor
负责所有Activity栈的管理。内部管理了mHomeStack、mFocusedStack和mLastFocusedStack三个Activity栈。其中，mHomeStack管理的是Launcher相关的Activity栈；mFocusedStack管理的是当前显示在前台Activity的Activity栈；mLastFocusedStack管理的是上一次显示在前台Activity的Activity栈。

ActivityThread.java 路径位于：\frameworks\base\core\java\android\app\ActivityThread.java

说明：该类为应用程序(即APK包)所对应进程(一个进程里可能有多个应用程序)的主线程类，即我们通常所说的UI线程。

一个ActivityThread类对应于一个进程。最重要的是，每个应用程序的入口是该类中的static main()函数。

Instrumentation.java 路径位于：\frameworks\base\core\java\android\app\ActivityThread.java

说明：该类用于具体操作某个Activity的功能----单向(oneway)调用AMS以及统计、测量该应用程序的所有开销。

一个Instrumentation类对应于一个进程。每个Activity内部都有一个该Instrumentation对象的引用。

举个例子吧。

我们将我们应用程序比作一个四合院，那么Activity对应于四合院的人，ActivithThread对应于院子的主人----管理所有人，

Instrumentation对应于管家------受气的命，接受来自人(Activity/ActivithThread)的命令，去单向(oneway)调用AMS 。

ApplicationThread类是ActivityThread的内部类：

说明：该类是一个Binder类，即可实现跨进程通信。主要用于接受从AMS传递过来的消息，继而做相应处理。

具体流程

Launcher：Launcher通知AMS要启动activity。
- startActivitySafely->startActivity->Instrumentation.execStartActivity()(AMP.startActivity)->AMS.startActivity
AMS:PMS的resoveIntent验证要启动activity是否匹配。
- 如果匹配，通过ApplicationThread发消息给Launcher所在的主线程，暂停当前Activity(Launcher);
暂停完，在该activity还不可见时，通知AMS，根据要启动的Activity配置ActivityStack。然后判断要启动的Activity进程是否存在?
- 存在：发送消息LAUNCH_ACTIVITY给需要启动的Activity主线程，执行handleLaunchActivity
- 不存在：通过socket向zygote请求创建进程。进程启动后，ActivityThread.attach
判断Application是否存在，若不存在，通过LoadApk.makeApplication创建一个。在主线程中通过thread.attach方法来关联ApplicationThread。
在通过ActivityStackSupervisor来获取当前需要显示的ActivityStack。
继续通过ApplicationThread来发送消息给主线程的Handler来启动Activity（handleLaunchActivity）。
handleLauchActivity：调用了performLauchActivity，里边Instrumentation生成了新的activity对象，继续调用activity生命周期。

IPC过程：

双方都是通过对方的代理对象来进行通信。
1.app和AMS通信：app通过本进程的AMP和AMS进行Binder通信
2.AMS和新app通信：通过ApplicationThreadProxy来通信，并不直接和ActivityThread通信

参考函数流程

Activity启动流程（从Launcher开始）：

第一阶段： Launcher通知AMS要启动新的Activity（在Launcher所在的进程执行）

Launcher.startActivitySafely //首先Launcher发起启动Activity的请求
Activity.startActivity
Activity.startActivityForResult
Instrumentation.execStartActivity //交由Instrumentation代为发起请求
ActivityManager.getService().startActivity //通过IActivityManagerSingleton.get()得到一个AMP代理对象
ActivityManagerProxy.startActivity //通过AMP代理通知AMS启动activity

第二阶段：AMS先校验一下Activity的正确性，如果正确的话，会暂存一下Activity的信息。然后，AMS会通知Launcher程序pause Activity（在AMS所在进程执行）

ActivityManagerService.startActivity
ActivityManagerService.startActivityAsUser
ActivityStackSupervisor.startActivityMayWait
ActivityStackSupervisor.startActivityLocked ：检查有没有在AndroidManifest中注册
ActivityStackSupervisor.startActivityUncheckedLocked
ActivityStack.startActivityLocked ：判断是否需要创建一个新的任务来启动Activity。
ActivityStack.resumeTopActivityLocked ：获取栈顶的activity，并通知Launcher应该pause掉这个Activity以便启动新的activity。
ActivityStack.startPausingLocked
ApplicationThreadProxy.schedulePauseActivity

第三阶段： pause Launcher的Activity，并通知AMS已经paused（在Launcher所在进程执行）

ApplicationThread.schedulePauseActivity
ActivityThread.queueOrSendMessage
H.handleMessage
ActivityThread.handlePauseActivity
ActivityManagerProxy.activityPaused

第四阶段：检查activity所在进程是否存在，如果存在，就直接通知这个进程，在该进程中启动Activity；不存在的话，会调用Process.start创建一个新进程（执行在AMS进程）

ActivityManagerService.activityPaused
ActivityStack.activityPaused
ActivityStack.completePauseLocked
ActivityStack.resumeTopActivityLocked
ActivityStack.startSpecificActivityLocked
ActivityManagerService.startProcessLocked
Process.start //在这里创建了新进程，新的进程会导入ActivityThread类，并执行它的main函数

第五阶段：创建ActivityThread实例，执行一些初始化操作，并绑定Application。如果Application不存在，会调用LoadedApk.makeApplication创建一个新的Application对象。之后进入Loop循环。（执行在新创建的app进程）

ActivityThread.main
ActivityThread.attach(false) //声明不是系统进程
ActivityManagerProxy.attachApplication

第六阶段：处理新的应用进程发出的创建进程完成的通信请求，并通知新应用程序进程启动目标Activity组件（执行在AMS进程）

ActivityManagerService.attachApplication //AMS绑定本地ApplicationThread对象，后续通过ApplicationThreadProxy来通信。
ActivityManagerService.attachApplicationLocked
ActivityStack.realStartActivityLocked //真正要启动Activity了！
ApplicationThreadProxy.scheduleLaunchActivity //AMS通过ATP通知app进程启动Activity

第七阶段：加载MainActivity类，调用onCreate声明周期方法（执行在新启动的app进程）

ApplicationThread.scheduleLaunchActivity //ApplicationThread发消息给AT
ActivityThread.queueOrSendMessage
H.handleMessage //AT的Handler来处理接收到的LAUNCH_ACTIVITY的消息
ActivityThread.handleLaunchActivity
ActivityThread.performLaunchActivity
Instrumentation.newActivity //调用Instrumentation类来新建一个Activity对象
Instrumentation.callActivityOnCreate
MainActivity.onCreate
ActivityThread.handleResumeActivity
AMP.activityResumed
AMS.activityResumed(AMS进程)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

一:开始请求执行启动Activity

MyActivity.startActivity()
Activity.startActivity()
Activity.startActivityForResult
Instrumentation.execStartActivty
ActivityManagerNative.getDefault().startActivityAsUser()

二：ActivityManagerService接收启动Activity的请求

ActivityManagerService.startActivity()
ActvityiManagerService.startActivityAsUser()
ActivityStackSupervisor.startActivityMayWait()
ActivityStackSupervisor.startActivityLocked()
ActivityStackSupervisor.startActivityUncheckedLocked()
ActivityStackSupervisor.startActivityLocked()
ActivityStackSupervisor.resumeTopActivitiesLocked()
ActivityStackSupervisor.resumeTopActivityInnerLocked()
三：执行栈顶Activity的onPause方法

ActivityStack.startPausingLocked()
IApplicationThread.schudulePauseActivity()
ActivityThread.sendMessage()
ActivityThread.H.sendMessage();
ActivityThread.H.handleMessage()
ActivityThread.handlePauseActivity()
ActivityThread.performPauseActivity()
Activity.performPause()
Activity.onPause()
ActivityManagerNative.getDefault().activityPaused(token)
ActivityManagerService.activityPaused()
ActivityStack.activityPausedLocked()
ActivityStack.completePauseLocked()
ActivityStack.resumeTopActivitiesLocked()
ActivityStack.resumeTopActivityLocked()
ActivityStack.resumeTopActivityInnerLocked()
ActivityStack.startSpecificActivityLocked

四：启动Activity所属的应用进程

关于如何启动应用进程，前面的一篇文章已经做了介绍，可参考： android源码解析之（十一）–>应用进程启动流程这里在简单的介绍一下

ActivityManagerService.startProcessLocked()
Process.start()
ActivityThread.main()
ActivityThread.attach()
ActivityManagerNative.getDefault().attachApplication()
ActivityManagerService.attachApplication()

五：执行启动Acitivity

ActivityStackSupervisor.attachApplicationLocked()
ActivityStackSupervisor.realStartActivityLocked()
IApplicationThread.scheduleLauncherActivity()
ActivityThread.sendMessage()
ActivityThread.H.sendMessage()
ActivityThread.H.handleMessage()
ActivityThread.handleLauncherActivity()
ActivityThread.performLauncherActivity()
Instrumentation.callActivityOnCreate()
Activity.onCreate()
ActivityThread.handleResumeActivity()
ActivityThread.performResumeActivity()
Activity.performResume()
Instrumentation.callActivityOnResume()
Activity.onResume()
ActivityManagerNative.getDefault().activityResumed(token)

六：栈顶Activity执行onStop方法

Looper.myQueue().addIdleHandler(new Idler())
Idler.queueIdle()
ActivityManagerNative.getDefault().activityIdle()
ActivityManagerService.activityIdle()
ActivityStackSupervisor.activityIdleInternalLocked()
ActivityStack.stopActivityLocked()
IApplicationThread.scheduleStopActivity()
ActivityThread.scheduleStopActivity()
ActivityThread.sendMessage()
ActivityThread.H.sendMessage()
ActivityThread.H.handleMessage()
ActivityThread.handleStopActivity()
ActivityThread.performStopActivityInner()
ActivityThread.callCallActivityOnSaveInstanceState()
Instrumentation.callActivityOnSaveInstanceState()
Activity.performSaveInstanceState()
Activity.onSaveInstanceState()
Activity.performStop()
Instrumentation.callActivityOnStop()
Activity.onStop()

总结：
Activity的启动流程一般是通过调用startActivity或者是startActivityForResult来开始的
startActivity内部也是通过调用startActivityForResult来启动Activity，只不过传递的requestCode小于0
Activity的启动流程涉及到多个进程之间的通讯这里主要是ActivityThread与ActivityManagerService之间的通讯
ActivityThread向ActivityManagerService传递进程间消息通过ActivityManagerNative，ActivityManagerService向ActivityThread进程间传递消息通过IApplicationThread。
ActivityManagerService接收到应用进程创建Activity的请求之后会执行初始化操作，解析启动模式，保存请求信息等一系列操作。
ActivityManagerService保存完请求信息之后会将当前系统栈顶的Activity执行onPause操作，并且IApplication进程间通讯告诉应用程序继承执行当前栈顶的Activity的onPause方法；
ActivityThread接收到SystemServer的消息之后会统一交个自身定义的Handler对象处理分发；
ActivityThread执行完栈顶的Activity的onPause方法之后会通过ActivityManagerNative执行进程间通讯告诉ActivityManagerService，栈顶Actiity已经执行完成onPause方法，继续执行后续操作；
ActivityManagerService会继续执行启动Activity的逻辑，这时候会判断需要启动的Activity所属的应用进程是否已经启动，若没有启动则首先会启动这个Activity的应用程序进程；
ActivityManagerService会通过socket与Zygote继承通讯，并告知Zygote进程fork出一个新的应用程序进程，然后执行ActivityThread的mani方法；
在ActivityThead.main方法中执行初始化操作，初始化主线程异步消息，然后通知ActivityManagerService执行进程初始化操作；
ActivityManagerService会在执行初始化操作的同时检测当前进程是否有需要创建的Activity对象，若有的话，则执行创建操作；
ActivityManagerService将执行创建Activity的通知告知ActivityThread，然后通过反射机制创建出Activity对象，并执行Activity的onCreate方法，onStart方法，onResume方法；
ActivityThread执行完成onResume方法之后告知ActivityManagerService onResume执行完成，开始执行栈顶Activity的onStop方法；
ActivityManagerService开始执行栈顶的onStop方法并告知ActivityThread；
ActivityThread执行真正的onStop方法；

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
启动流程进程间简单分析：
Zygote进程 –> SystemServer进程 –> 各种系统服务 –> 应用进程
在Actvity启动过程中，其实是应用进程与SystemServer进程相互配合启动Activity的过程，其中应用进程主要用于执行具体的Activity的启动过程，回调生命周期方法等操作，而SystemServer进程则主要是调用其中的各种服务，将Activity保存在栈中，协调各种系统资源等操作。
通过ActivityManagerNative –> ActivityManagerService实现了应用进程与SystemServer进程的通讯
通过AppicationThread <– IApplicationThread实现了SystemServer进程与应用进程的通讯

ActivityManagerProxy相当于Proxy
ActivityManagerNative就相当于Stub
ActivityManagerService是ActivityManagerNative的具体实现，换句话说，就是AMS才是服务端的具体实现！
ApplicationThreadProxy相当于Proxy
ApplicationThreadNative相当于Stub
ApplicationThread相当于服务器端，代码真正的实现者！

点击桌面App图标，Launcher进程采用Binder IPC向system_server进程发起startActivity请求；
system_server进程接收到请求后，向zygote进程发送创建进程的请求；
Zygote进程fork出新的子进程，即App进程；
App进程，通过Binder IPC向sytem_server进程发起attachApplication请求；
system_server进程在收到请求后，进行一系列准备工作后，再通过binder IPC向App进程发送scheduleLaunchActivity请求；
App进程的binder线程（ApplicationThread）在收到请求后，通过handler向主线程发送LAUNCH_ACTIVITY消息；
主线程在收到Message后，通过发射机制创建目标Activity，并回调Activity.onCreate()等方法。
到此，App便正式启动，开始进入Activity生命周期，执行完onCreate/onStart/onResume方法，UI渲染结束后便可以看到App的主界面。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Launch Mode

先来说说在ActivityInfo.java中定义了4类Launch Mode：

LAUNCH_MULTIPLE(standard)：最常见的情形，每次启动Activity都是创建新的Activity;
LAUNCH_SINGLE_TOP: 当Task顶部存在同一个Activity则不再重新创建；其余情况同上；
LAUNCH_SINGLE_TASK：当Task栈存在同一个Activity(不在task顶部)，则不重新创建，而移除该Activity上面其他的Activity；其余情况同上；
LAUNCH_SINGLE_INSTANCE：每个Task只有一个Activity.

再来说说几个常见的flag含义：

FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK：将Activity放入一个新启动的Task；
FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK：启动Activity时，将目标Activity关联的Task清除，再启动新Task，将该Activity放入该Task。该flags跟FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK配合使用。
FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP：启动非栈顶Activity时，先清除该Activity之上的Activity。例如Task已有A、B、C3个Activity，启动A，则清除B，C。类似于SingleTop。

最后再说说：设置FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK的几个情况：

调用者并不是Activity context；
调用者activity带有single instance；
目标activity带有single instance或者single task；
调用者处于finishing状态；

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、新的Activity类是通过类加载器方式即通过反射的方式生成的，我们可以看一下mInstrumentation.newActivity()方法：

public Activity newActivity(ClassLoader cl, String className, Intent intent)
throws InstantiationException, IllegalAccessException, ClassNotFoundException {
return (Activity)cl.loadClass(className).newInstance();
}

最后调用mInstrumentation.callActivityOnCreate()

2、在mInstrumentation.callActivityOnStart(this)方法里面就会显式调用Activtiy的onStart()方法！

到这里我们也可以基本解决第二个问题：Activity的生命周期方法是通过Instrumentation类调用callActivityOnXXX方法最终调用Activity的onCreate等方法，调用时机为ActivityThread#performLaunchActivitiy()方法中。

3、ActivityThread#performResumeActivity()
--> Activity#performResume()
--> Instrumentation#callActivityOnResume()
--> Activity#onResume()
另外，观察执行handleResumeActivity()之后的代码，会发现程序会开始获取DecorView，执行addView()方法，里面最终会调用到ViewRootImpl#performTraversals()，即开始绘制view界面！
这里我们就解决了第三个问题：界面的绘制是在执行Activity#onResume()之后！

4、ActivityThread的main方法是在生成一个新的app进程过程中调用的，具体是通过与Zygote通信，之后通过RuntimeInit类采用反射的方式调用ActivityThread#main()方法，即生成app中的主线程（UI线程）！

内容引自如下：

https://blog.csdn.net/qinjuning/article/details/7262769

https://www.jianshu.com/p/dc6b0ead30aa

https://www.jianshu.com/p/274ccb315a7a

https://www.cnblogs.com/zl1991/p/6883517.html

https://www.cnblogs.com/ldq2016/p/6891009.html

https://blog.csdn.net/lj19851227/article/details/82562115

https://www.jianshu.com/p/86ad1026cef3