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一、导读
我们继续总结学习Android 基础知识，温故知新。
还是在多年前做系统应用开发的时候，通过编译源码学习了一遍APP的启动过程，
最近在整理应用启动优化相关的文档，打算重新梳理一遍，并整理成一个通俗易懂的文档，以备后面查看。
在学习过程中，大家最好是把源码下载下来。
1.1 启动知识储备
启动过程比较复杂，涉及到的知识点非常多，建议通过其他文章进行学习。
1.2 Zygote进程
Zygote进程是Android设备启动时由init进程创建和启动，之后不断接收来自应用程序的请求。
Zygote进程预先创建一个虚拟机和一些共享资源，以提高应用程序的启动速度和系统资源的利用效率。
同时，Zygote进程也负责处理应用程序进程的环境初始化和加载核心类库等操作。
每当有新的应用程序启动请求到达时，Zygote进程会fork出一个子进程（应用程序进程）来运行该应用程序。
1.3 SystemServer进程
SystemServer进程是Android操作系统的一个关键进程，它在设备启动时由init进程创建的。
SystemServer进程是一个守护进程，在系统运行期间一直存在，负责启动和管理各个核心系统服务，如AMS、Window Manager、Package Manager等。
1.4 AMS（Activity Manager Service）
AMS（Activity Manager Service）是SystemServer进程中的一个关键组件，负责管理所有应用程序的生命周期和交互。它监控应用程序的启动、暂停、恢复和销毁，
并协调应用程序之间的切换和交互。除此之外，AMS还处理任务栈管理、权限管理、用户通知等相关任务。
1.5 APP进程（ActivityThread）
APP进程是指在Android系统中运行的应用程序进程。每个运行的应用程序都会分配一个或多个独立的APP进程来承载应用的执行环境。
每个APP进程都是Zygote进程通过fork系统调用创建的子进程。
ActivityThread 是Android应用程序的主线程，负责管理和调度应用程序中的所有Activity的生命周期以及处理一些系统事件。
ActivityThread的主要职责包括：
- 创建和启动应用程序的主Activity。
- 处理应用程序的消息循环，接收和分发来自系统和应用程序的消息。
- 管理应用程序的所有Activity的生命周期，包括创建、启动、暂停、恢复、停止和销毁等。
- 处理应用程序的资源加载和更新，包括布局文件、图片、字符串等资源的加载。
- 处理应用程序的窗口管理，包括窗口的创建、显示、隐藏和更新等操作。
- 与AMS (Activity Manager Service)通信，处理Activity的启动、停止、切换等请求，并接收来自AMS的指令和请求。
- 处理应用程序的异常错误，包括崩溃、ANR (Application Not Responding)等情况的处理。
二、启动流程概览
涉及到多个进程之间的通信：
1、用户点击图标后，Laucher（手机桌面）会通过binder的方式通知SystemServer进程。
2、SystemServer收到信息，内部的AMS（Activity Manager Service）通知Zygote去创建APP进程，通过反射调用ActivityThread.main方法，即创建主线程。
3、APP进程创建后（Zygote进行fork），通过回调通知AMS。
4、AMS收到信息后经过一些列调用，通知APP进程（ActivityThread）创建Application
5、Application 之后，继续执行调用到ClientLifecycleManager，进行Activity创建等过程
我们画个简单的图
下面贴一下代码：
## 2.1 用户点击桌面图标
Launcher获取到AMS的binder，之后进入到SystemServer进程。
然后调用的zygote进程，fork出一个新的app进程。
2.2 创建app进程
ActivityThread
应用进程启动的入口函数main()方法中，会调用Looper相关的初始化和循环方法，从而让主线程的Looper进入循环状态，保证app进程的一直运行状态
public static void main(String[] args) {
. ..
//looper绑定主线程
Looper.prepareMainLooper();
创建ActivityThread
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false, startSeq);
//looper开启无限循环读取消息
Looper.loop();
. ..
}
private void attach(boolean system, long startSeq) {
if (!system) {
. ..
final IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();
try {
// 通知 AMS， 并将当前进程的binder句柄传给AMS绑定管理起来
mgr.attachApplication(mAppThread, startSeq);
} catch (RemoteException ex) {
}
. ..
}
. ..
}
attachApplication 这个流程会分两步:
1、创建应用的application对象
2、activity启动显示
2.3 创建 application
IActivityManager.aidl
void attachApplication(in IApplicationThread app, long startSeq);ActivityManagerService
// 这里接受APP传递过来的消息
@Override
public final void attachApplication(IApplicationThread thread, long startSeq) {
synchronized (this) {
// 通过 Binder 获取 PID ，PID和UID都是进程创建应用的时候系统指定的
int callingPid = Binder.getCallingPid();
final int callingUid = Binder.getCallingUid();
final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
attachApplicationLocked(thread, callingPid, callingUid, startSeq);
}
}
@GuardedBy("this")
private final boolean attachApplicationLocked(IApplicationThread thread,
int pid, int callingUid, long startSeq) {
// *** 1、通知APP进程进行初始化操作，初始化application，创建应用进程的application对象
if (app.isolatedEntryPoint != null) {
} else if (app.instr != null) {
thread.bindApplication(processName, appInfo, providers, ...);
} else {
thread.bindApplication(processName, appInfo, providers, ...);
}
// *** 2、 通知APP拉起指定的MainActivity，调用ATMS的启动页面的方法，后面继续介绍
// See if the top visible activity is waiting to run in this process...
if (normalMode) {
try {
if (mStackSupervisor.attachApplicationLocked(app)) {
didSomething = true;
}
} catch (Exception e) {
}
}
}IApplicationThread.aidl
void bindApplication(in String packageName, in ApplicationInfo info, ...);我们来看看 Application 是如何创建的
ActivityThread
由AMS调用过来，具体看上面的代码
public final void bindApplication(String processName, ApplicationInfo appInfo, ...) {
sendMessage(H.BIND_APPLICATION, data);
}
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case BIND_APPLICATION:
AppBindData data = (AppBindData)msg.obj;
handleBindApplication(data);
break;
. ..
}
}
private void handleBindApplication(AppBindData data) {
Application app;
try{
classLoader加载APK中的dex，并且加载APK的资源
final LoadedApk pi = getPackageInfo(instrApp, data.compatInfo,
appContext.getClassLoader(), false, true, false);
final ContextImpl instrContext = ContextImpl.createAppContext(this, pi);
通过 calssLoader 来创建 application 对象
app=data.info.makeApplication(data.restrictedBackupMode,null);
try{
调用Application的onCreate
mInstrumentation.onCreate(data.instrumentationArgs);
}catch(Exception e){
}
try{
mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app);
}catch(Exception e){
}
} ...
}
public Application newApplication(ClassLoader cl, String className, Context context) 。。{
Application app = getFactory(context.getPackageName()).instantiateApplication(cl, className);
app.attach(context);
return app;
}
(Application) cl.loadClass(className).newInstance();
2.4 activity启动显示
接着上面的代码 mStackSupervisor.attachApplicationLocked(app)；
ActivityStackSupervisor
方法realStartActivityLocked();
boolean attachApplicationLocked(ProcessRecord app) throws RemoteException {
final String processName = app.processName;
boolean didSomething = false;
Activity启动的入口
try {
if (realStartActivityLocked(activity, app, top == activity, true)) {
}
} catch (RemoteException e) {
}
return didSomething;
}
真的开始启动 activity
final boolean realStartActivityLocked(ActivityRecord r, ProcessRecord app,
boolean andResume, boolean checkConfig) throws RemoteException {
// Create activity launch transaction.
final ClientTransaction clientTransaction = ClientTransaction.obtain(app.thread,
r.appToken);
clientTransaction.addCallback(LaunchActivityItem.obtain(new Intent(r.intent),
System.identityHashCode(r), r.info,
// TODO: Have this take the merged configuration instead of separate global
// and override configs.
mergedConfiguration.getGlobalConfiguration(),
mergedConfiguration.getOverrideConfiguration(), r.compat,
r.launchedFromPackage, task.voiceInteractor, app.repProcState, r.icicle,
r.persistentState, results, newIntents, mService.isNextTransitionForward(),
profilerInfo));
// Schedule transaction.
mService.getLifecycleManager().scheduleTransaction(clientTransaction);
}ActivityManagerService
ClientLifecycleManager getLifecycleManager() {
return mLifecycleManager;
}
ClientLifecycleManager
通过代码，我们可以看到，获取的client就是 ActivityThread，IApplicationThread是一个AIDL文件
void scheduleTransaction(ClientTransaction transaction) throws RemoteException {
final IApplicationThread client = transaction.getClient();
transaction.schedule();
}ClientTransaction
/** Target client. */
private IApplicationThread mClient;
public void schedule() throws RemoteException {
mClient.scheduleTransaction(this);
}ClientTransactionHandler
//ActivityThread中没有复写scheduleTransaction，会执行到父类的方法
//public final class ActivityThread extends ClientTransactionHandler
//ClientTransactionHandler.java
public abstract class ClientTransactionHandler {
void scheduleTransaction(ClientTransaction transaction) {
transaction.preExecute(this);
//发送消息
sendMessage(ActivityThread.H.EXECUTE_TRANSACTION, transaction);
}
}ActivityThread.java
case EXECUTE_TRANSACTION:
final ClientTransaction transaction = (ClientTransaction) msg.obj;
mTransactionExecutor.execute(transaction);
break;
继续一系列调用
最后调用到ActivityThread，创建并启动Activity，由于篇幅原因，Activity资源加载相关的内容我们在另一篇文章介绍。
/**
* Extended implementation of activity launch. Used when server requests a launch or relaunch.
*/
@Override
public Activity handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r,
PendingTransactionActions pendingActions, Intent customIntent) {
final Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);
return a;
}
Activity实例化过程
/** Core implementation of activity launch. */
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
Activity activity = null;
try {
// 通过反射实例化Activity对象
java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
activity = mInstrumentation.newActivity(cl, component.getClassName(), r.intent);
} catch (Exception e) {
}
window
theme
//当实例化Activity对象后，继续执行callActivityOnCreate
if (r.isPersistable()) {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
} else {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
}
}接下来就是执行 Activity 生命周期函数
所用的源码不同，代码可能会有些许差别。
三、 推荐阅读
[SQL 专栏]
[数据结构与算法]
[Android学习专栏]
