Android应用程序启动过程源代码分析（1）

      前文简要介绍了Android应用程序的Activity的启动过程。在Android系统中，应用程序是由Activity组成的，因此，应用程序的启动过程实际上就是应用程序中的默认Activity的启动过程，本文将详细分析应用程序框架层的源代码，了解Android应用程序的启动过程。

        在上一篇文章Android应用程序的Activity启动过程简要介绍和学习计划中，我们举例子说明了启动Android应用程序中的Activity的两种情景，其中，在手机屏幕中点击应用程序图标的情景就会引发Android应用程序中的默认Activity的启动，从而把应用程序启动起来。这种启动方式的特点是会启动一个新的进程来加载相应的Activity。这里，我们继续以这个例子为例来说明Android应用程序的启动过程，即MainActivity的启动过程。

        MainActivity的启动过程如下图所示： 

        下面详细分析每一步是如何实现的。

        Step 1. Launcher.startActivitySafely

        在Android系统中，应用程序是由Launcher启动起来的，其实，Launcher本身也是一个应用程序，其它的应用程序安装后，就会Launcher的界面上出现一个相应的图标，点击这个图标时，Launcher就会对应的应用程序启动起来。

        Launcher的源代码工程在packages/apps/Launcher2目录下，负责启动其它应用程序的源代码实现在src/com/android/launcher2/Launcher.java文件中：

1. /**  
2. * Default launcher application.  
3. */   
4. public final class Launcher extends Activity   
5.         implements View.OnClickListener, OnLongClickListener, LauncherModel.Callbacks, AllAppsView.Watcher {   
6.    
7.     ......   
8.    
9.     /**  
10.     * Launches the intent referred by the clicked shortcut.  
11.     *  
12.     * @param v The view representing the clicked shortcut.  
13.     */   
14.     public void onClick(View v) {   
15.         Object tag = v.getTag();   
16.         if (tag instanceof ShortcutInfo) {   
17.             // Open shortcut   
18.             final Intent intent = ((ShortcutInfo) tag).intent;   
19.             int[] pos = new int[2];   
20.             v.getLocationOnScreen(pos);   
21.             intent.setSourceBounds(new Rect(pos[0], pos[1],   
22.                 pos[0] + v.getWidth(), pos[1] + v.getHeight()));   
23.             startActivitySafely(intent, tag);   
24.         } else if (tag instanceof FolderInfo) {   
25.             ......   
26.         } else if (v == mHandleView) {   
27.             ......   
28.         }   
29.     }   
30.    
31.     void startActivitySafely(Intent intent, Object tag) {   
32.         intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);   
33.         try {   
34.             startActivity(intent);   
35.         } catch (ActivityNotFoundException e) {   
36.             ......   
37.         } catch (SecurityException e) {   
38.             ......   
39.         }   
40.     }   
41.    
42.     ......   
43.    
44. }   

        回忆一下前面一篇文章Android应用程序的Activity启动过程简要介绍和学习计划说到的应用程序Activity，它的默认Activity是MainActivity，这里是AndroidManifest.xml文件中配置的：

1. <activity android:name=".MainActivity"     
2.       android:label="@string/app_name">     
3.        <intent-filter>     
4.         <action android:name="android.intent.action.MAIN" />     
5.         <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />     
6.     </intent-filter>     
7. </activity>     

        因此，这里的intent包含的信息为：action = "android.intent.action.Main"，category="android.intent.category.LAUNCHER", cmp="shy.luo.activity/.MainActivity"，表示它要启动的Activity为shy.luo.activity.MainActivity。Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK表示要在一个新的Task中启动这个Activity，注意，Task是Android系统中的概念，它不同于进程Process的概念。简单地说，一个Task是一系列Activity的集合，这个集合是以堆栈的形式来组织的，遵循后进先出的原则。事实上，Task是一个非常复杂的概念，有兴趣的读者可以到官网http://developer.android.com/guide/topics/manifest/activity-element.html查看相关的资料。这里，我们只要知道，这个MainActivity要在一个新的Task中启动就可以了。

        Step 2. Activity.startActivity

        在Step 1中，我们看到，Launcher继承于Activity类，而Activity类实现了startActivity函数，因此，这里就调用了Activity.startActivity函数，它实现在frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java文件中：

1. public class Activity extends ContextThemeWrapper   
2.         implements LayoutInflater.Factory,   
3.         Window.Callback, KeyEvent.Callback,   
4.         OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks {   
5.    
6.     ......   
7.    
8.     @Override   
9.     public void startActivity(Intent intent) {   
10.         startActivityForResult(intent, -1);   
11.     }   
12.    
13.     ......   
14.    
15. }   

        这个函数实现很简单，它调用startActivityForResult来进一步处理，第二个参数传入-1表示不需要这个Actvity结束后的返回结果。

        Step 3. Activity.startActivityForResult

        这个函数也是实现在frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java文件中：

1. public class Activity extends ContextThemeWrapper   
2.         implements LayoutInflater.Factory,   
3.         Window.Callback, KeyEvent.Callback,   
4.         OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks {   
5.    
6.     ......   
7.    
8.     public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode) {   
9.         if (mParent == null) {   
10.             Instrumentation.ActivityResult ar =   
11.                 mInstrumentation.execStartActivity(   
12.                 this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,   
13.                 intent, requestCode);   
14.             ......   
15.         } else {   
16.             ......   
17.         }   
18.    
19.    
20.     ......   
21.    
22. }   

         这里的mInstrumentation是Activity类的成员变量，它的类型是Intrumentation，定义在frameworks/base/core/java/android/app/Instrumentation.java文件中，它用来监控应用程序和系统的交互。

         这里的mMainThread也是Activity类的成员变量，它的类型是ActivityThread，它代表的是应用程序的主线程，我们在Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析一文中已经介绍过了。这里通过mMainThread.getApplicationThread获得它里面的ApplicationThread成员变量，它是一个Binder对象，后面我们会看到，ActivityManagerService会使用它来和ActivityThread来进行进程间通信。这里我们需注意的是，这里的mMainThread代表的是Launcher应用程序运行的进程。

         这里的mToken也是Activity类的成员变量，它是一个Binder对象的远程接口。

         Step 4. Instrumentation.execStartActivity
         这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/Instrumentation.java文件中：

1. public class Instrumentation {   
2.    
3.     ......   
4.    
5.     public ActivityResult execStartActivity(   
6.     Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,   
7.     Intent intent, int requestCode) {   
8.         IApplicationThread whoThread = (IApplicationThread) contextThread;   
9.         if (mActivityMonitors != null) {   
10.             ......   
11.         }   
12.         try {   
13.             int result = ActivityManagerNative.getDefault()   
14.                 .startActivity(whoThread, intent,   
15.                 intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),   
16.                 null, 0, token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,   
17.                 requestCode, false, false);   
18.             ......   
19.         } catch (RemoteException e) {   
20.         }   
21.         return null;   
22.     }   
23.    
24.     ......   
25.    
26. }   

         这里的ActivityManagerNative.getDefault返回ActivityManagerService的远程接口，即ActivityManagerProxy接口，具体可以参考Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析一文。

         这里的intent.resolveTypeIfNeeded返回这个intent的MIME类型，在这个例子中，没有AndroidManifest.xml设置MainActivity的MIME类型，因此，这里返回null。

         这里的target不为null，但是target.mEmbddedID为null，我们不用关注。

         Step 5. ActivityManagerProxy.startActivity

         这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java文件中：

1. class ActivityManagerProxy implements IActivityManager   
2. {   
3.    
4.     ......   
5.    
6.     public int startActivity(IApplicationThread caller, Intent intent,   
7.             String resolvedType, Uri[] grantedUriPermissions, int grantedMode,   
8.             IBinder resultTo, String resultWho,   
9.             int requestCode, boolean onlyIfNeeded,   
10.             boolean debug) throws RemoteException {   
11.         Parcel data = Parcel.obtain();   
12.         Parcel reply = Parcel.obtain();   
13.         data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);   
14.         data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);   
15.         intent.writeToParcel(data, 0);   
16.         data.writeString(resolvedType);   
17.         data.writeTypedArray(grantedUriPermissions, 0);   
18.         data.writeInt(grantedMode);   
19.         data.writeStrongBinder(resultTo);   
20.         data.writeString(resultWho);   
21.         data.writeInt(requestCode);   
22.         data.writeInt(onlyIfNeeded ? 1 : 0);   
23.         data.writeInt(debug ? 1 : 0);   
24.         mRemote.transact(START_ACTIVITY_TRANSACTION, data, reply, 0);   
25.         reply.readException();   
26.         int result = reply.readInt();   
27.         reply.recycle();   
28.         data.recycle();   
29.         return result;   
30.     }   
31.    
32.     ......   
33.    
34. }   

        这里的参数比较多，我们先整理一下。从上面的调用可以知道，这里的参数resolvedType、grantedUriPermissions和resultWho均为null；参数caller为ApplicationThread类型的Binder实体；参数resultTo为一个Binder实体的远程接口，我们先不关注它；参数grantedMode为0，我们也先不关注它；参数requestCode为-1；参数onlyIfNeeded和debug均空false。

        Step 6. ActivityManagerService.startActivity

        上一步Step 5通过Binder驱动程序就进入到ActivityManagerService的startActivity函数来了，它定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：

1. public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative   
2.         implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {   
3.    
4.     ......   
5.    
6.     public final int startActivity(IApplicationThread caller,   
7.             Intent intent, String resolvedType, Uri[] grantedUriPermissions,   
8.             int grantedMode, IBinder resultTo,   
9.             String resultWho, int requestCode, boolean onlyIfNeeded,   
10.             boolean debug) {   
11.         return mMainStack.startActivityMayWait(caller, intent, resolvedType,   
12.             grantedUriPermissions, grantedMode, resultTo, resultWho,   
13.             requestCode, onlyIfNeeded, debug, null, null);   
14.     }   
15.    
16.    
17.     ......   
18.    
19. }   

        这里只是简单地将操作转发给成员变量mMainStack的startActivityMayWait函数，这里的mMainStack的类型为ActivityStack。

        Step 7. ActivityStack.startActivityMayWait

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityStack.java文件中：

1. public class ActivityStack {   
2.    
3.     ......   
4.    
5.     final int startActivityMayWait(IApplicationThread caller,   
6.             Intent intent, String resolvedType, Uri[] grantedUriPermissions,   
7.             int grantedMode, IBinder resultTo,   
8.             String resultWho, int requestCode, boolean onlyIfNeeded,   
9.             boolean debug, WaitResult outResult, Configuration config) {   
10.    
11.         ......   
12.    
13.         boolean componentSpecified = intent.getComponent() != null;   
14.    
15.         // Don't modify the client's object!   
16.         intent = new Intent(intent);   
17.    
18.         // Collect information about the target of the Intent.   
19.         ActivityInfo aInfo;   
20.         try {   
21.             ResolveInfo rInfo =   
22.                 AppGlobals.getPackageManager().resolveIntent(   
23.                 intent, resolvedType,   
24.                 PackageManager.MATCH_DEFAULT_ONLY   
25.                 | ActivityManagerService.STOCK_PM_FLAGS);   
26.             aInfo = rInfo != null ? rInfo.activityInfo : null;   
27.         } catch (RemoteException e) {   
28.             ......   
29.         }   
30.    
31.         if (aInfo != null) {   
32.             // Store the found target back into the intent, because now that   
33.             // we have it we never want to do this again.  For example, if the   
34.             // user navigates back to this point in the history, we should   
35.             // always restart the exact same activity.   
36.             intent.setComponent(new ComponentName(   
37.                 aInfo.applicationInfo.packageName, aInfo.name));   
38.             ......   
39.         }   
40.    
41.         synchronized (mService) {   
42.             int callingPid;   
43.             int callingUid;   
44.             if (caller == null) {   
45.                 ......   
46.             } else {   
47.                 callingPid = callingUid = -1;   
48.             }   
49.    
50.             mConfigWillChange = config != null   
51.                 && mService.mConfiguration.diff(config) != 0;   
52.    
53.             ......   
54.    
55.             if (mMainStack && aInfo != null &&   
56.                 (aInfo.applicationInfo.flags&ApplicationInfo.FLAG_CANT_SAVE_STATE) != 0) {   
57.                      
58.                       ......   
59.    
60.             }   
61.    
62.             int res = startActivityLocked(caller, intent, resolvedType,   
63.                 grantedUriPermissions, grantedMode, aInfo,   
64.                 resultTo, resultWho, requestCode, callingPid, callingUid,   
65.                 onlyIfNeeded, componentSpecified);   
66.    
67.             if (mConfigWillChange && mMainStack) {   
68.                 ......   
69.             }   
70.    
71.             ......   
72.    
73.             if (outResult != null) {   
74.                 ......   
75.             }   
76.    
77.             return res;   
78.         }   
79.    
80.     }   
81.    
82.     ......   
83.    
84. }   

        注意，从Step 6传下来的参数outResult和config均为null，此外，表达式(aInfo.applicationInfo.flags&ApplicationInfo.FLAG_CANT_SAVE_STATE) != 0为false，因此，这里忽略了无关代码。

        下面语句对参数intent的内容进行解析，得到MainActivity的相关信息，保存在aInfo变量中：

1.    ActivityInfo aInfo;   
2.    try {   
3. ResolveInfo rInfo =   
4. AppGlobals.getPackageManager().resolveIntent(   
5.     intent, resolvedType,   
6.     PackageManager.MATCH_DEFAULT_ONLY   
7.     | ActivityManagerService.STOCK_PM_FLAGS);   
8. aInfo = rInfo != null ? rInfo.activityInfo : null;   
9.    } catch (RemoteException e) {   
10.     ......   
11.    }   

        解析之后，得到的aInfo.applicationInfo.packageName的值为"shy.luo.activity"，aInfo.name的值为"shy.luo.activity.MainActivity"，这是在这个实例的配置文件AndroidManifest.xml里面配置的。

        此外，函数开始的地方调用intent.getComponent()函数的返回值不为null，因此，这里的componentSpecified变量为true。

        接下去就调用startActivityLocked进一步处理了。