轻松理解Android应用启动流程

Wizz
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轻松理解Android应用启动流程

每次看APP启动流程，都是看源码。每次看懂了又不能长久记忆，这次我想尝试一下用通俗易懂的方式梳理一下Android应用启动流程。

本文将会从如下几个方面进行介绍：
  1. zygote进程
  2. SystemServer进程
  3. ActivityManagerService服务
  4. App进程
  5. Activity的启动

1. 基本概念介绍

1.1 Zygote进程和SystemServer进程

关于Zygote和Systemserver进程都是怎么来的，可以参考一下：理解Android系统启动之Init、Zygote、SystemServer

Zygote小结：

  1. 安卓系统上电，系统启动，首先创建的是init进程，init进程读取一些配置，根据配置创建zygote进程
  2. zygote进程主要干了四件事： a. 启动DVM虚拟机 b. 注册JNI函数 c. 注册Socket d. 通过fork创建SystemServer进程

SystemServer小结：

  1. 基于fork创建的进程会复制Zygote进程的地址空间，所以也会有Zygote进程中创建的Socket，SystemServer进程并不需要此Socket，因此需要关闭该Socket
  2. 创建PathClassLoader，用于类加载
  3. 启动Binder线程池，用于进程间通信
  4. 创建Looper
  5. 创建SystemServiceManager，用来管理本地服务
  6. 启动本地服务，并添加到SystemServiceManager中，其中包括AMS(ATMS)、PowerManagerService、PMS、DropBoxManagerService、BatteryService、UsageStatsService、WebViewUpdateService、CameraService、AlarmManagerService、InputManagerService、WindowManagerService等服务
  7. 启动Looper，提供服务

零散知识点：

  1. Binder在SystemServer中启动的，Zygote是Socket通信

2. 启动流程

2.1 相关类介绍

  • ActivityThread：整个 App main 方法所在的类，所谓主线程就是指它所执行的线程，所以通常会称其为主线程。它负责管理应用程序进程的主线程的执行，处理 ATMS 的调度和执行Activity，Broadcast及相关操作。
  • ApplicationThread：它是 ActivityThread 的一个内部类，继承自 IApplicationThread.Stub，是一个 IBinder。ActivityThread 通过它来进行 IPC 调用，与 SystemServer 通信，调用ActivityThread的方法后它会发送Message给主线程的Looper执行。
  • Intrumentation：用于监控应用程序与系统交互，启动 Activity 或者调用 Activity、Application 的生命周期都需要经过它的处理。
  • ActivityTaskManager：Activity，Service 等与 ATMS 跨进程交互的接口，ATMS的辅助类。后文简称为 ATM。
  • ActivityTaskManagerService：管理 Activity 和它的回退栈、任务栈的系统服务，Android 10以前是 AMS 的工作，Android 10中将部分工作从 AMS 抽离为 ATMS。后文将简称为 ATMS。
  • ActivityRecord：system_server进程中用来描述Activity的数据类型。ActivityRecord中存储了Activity的信息，如所在的进程名称，应用的包名，所在的任务栈的taskAffinity等，与ActivityClientRecord、Activity的是一一对应关系。
  • ActivityClientRecord：App进程中用来描述Activity的数据类型。
  • TaskRecord：表示一个任务栈，记录了Activity启动的先后顺序，栈中严格按照先进后出的特性维护一系列ActivityRecord。
  • ActivityStack：负责维护TaskRecord，内部保存了当前Stack中所有的Task列表。
  • ActivityDisplay：管理所有ActivityStack，表示当前屏幕的抽象，内部维护了mHomeStack、mStacks、mPreferredToFocusableStack和mLastFocusedStack等ActivityStack。
  • RootActivityContainer：Android10中新增的类，由ActivityStackSupervisor中抽离而来，其作为Activity容器的根节点，负责管理所有的ActivityDisplay。
  • ActivityStackSupervisor：Android系统中Activity的最大管家，通过持有RootActivityContainer来间接管理所有的Activity。
  • ClientLifecycleManager：组合多个客户端生命周期转换和请求，作为单个事务来执行。

2.2 Launcher 和 Activity 跳转流程

2.2.1 Launcher启动流程

  1. Launcher点击图标，查询要点击的App的信息
  2. 携带信息给AMS，AMS判断该App进程是否已经启动。如果进程已经启动，打开该Activity，否则先启动App进程，再打开该Activity。

2.2.2 Activity跳转Activity流程

  1. 把要跳转的Activity信息给AMS，AMS创建并打开Activity

小结：

  1. Launcher 和 Activity 跳转到 Activity 都需要经过AMS
  2. Launcher跳转为 Launcher -> Launcher进程ActivityThread -> AMS -> 启动目标进程 -> 目标进程ActivityThread -> 目标Activity
  3. Activity跳转为 Activity -> 当前进程ActivityThread -> AMS -> 当前进程ActivityThread -> 目标Activity

2.3 如何启动目标进程？

前情提要：AMS运行在SystemServer进程，它与外界通信要通过Binder的方式

  1. 通过socket通知Zygote进行fork，此时就创建了目标进程
  2. 目标进程进行初始化工作，通过反射调用ActivityThread的main方法
  3. 目标进程启动完成后，通过ActivityThread->ApplicationThread->Handler 创建Application并调用Appliction的onCreate方法

2.4 ActivityThread的main方法做了什么？

  • 创建Looper
  • 创建ActivityThread对象并调用attach方法
    • 将自己的代理对象ApplicationThread传递给AMS供AMS进行生命周期管理
  • Looper循环

3. Activity跳转Activity生命周期变换

  1. 正常ActivityA->正常ActivityB->正常ActivityC
E/---->: Main1:onCreate
E/---->: Main1:onStart
E/---->: Main1:onResume

E/---->: Main1:onPause
E/---->: Main2:onCreate
E/---->: Main2:onStart
E/---->: Main2:onResume
E/---->: Main1:onStop

E/---->: Main2:onPause
E/---->: Main3:onCreate
E/---->: Main3:onStart
E/---->: Main3:onResume
E/---->: Main2:onStop

回退

E/---->: Main3:onPause
E/---->: Main2:onRestart
E/---->: Main2:onStart
E/---->: Main2:onResume
E/---->: Main3:onStop
E/---->: Main3:onDestroy

E/---->: Main2:onPause
E/---->: Main1:onRestart
E/---->: Main1:onStart
E/---->: Main1:onResume
E/---->: Main2:onStop
E/---->: Main2:onDestroy

2.正常ActivityA->透明ActivityB->正常ActivityC

E/---->: Main1:onCreate
E/---->: Main1:onStart
E/---->: Main1:onResume

E/---->: Main1:onPause
E/---->: Main2:onCreate
E/---->: Main2:onStart
E/---->: Main2:onResume

E/---->: Main2:onPause
E/---->: Main3:onCreate
E/---->: Main3:onStart
E/---->: Main3:onResume
E/---->: Main1:onStop
E/---->: Main2:onStop

回退

E/---->: Main3:onPause
E/---->: Main1:onRestart
E/---->: Main1:onStart
E/---->: Main2:onRestart
E/---->: Main2:onStart
E/---->: Main2:onResume
E/---->: Main3:onStop
E/---->: Main3:onDestroy

E/---->: Main2:onPause
E/---->: Main1:onResume
E/---->: Main2:onStop
E/---->: Main2:onDestroy

4. 其他知识点

1. ContentProvider的onCreate方法会在Application创建之后，Application onCreate方法调用之前调用

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