在之前的文中，我們已經(jīng)了解過了 Android 系統(tǒng)啟動(dòng)的過程蕾殴。系統(tǒng)啟動(dòng)之后會(huì)由 PMS 安裝系統(tǒng)應(yīng)用，并啟動(dòng) Launcher岛啸，也就是桌面程序钓觉。然后，我們安裝的程序的圖標(biāo)將會(huì)顯示到桌面上面坚踩。

所謂應(yīng)用啟動(dòng)過程分成兩種情形荡灾，一個(gè)是應(yīng)用進(jìn)程已經(jīng)建立，一種是應(yīng)用進(jìn)程沒有建立的情況下瞬铸。后者需要先創(chuàng)建應(yīng)用進(jìn)程批幌，然后再執(zhí)行啟動(dòng)的過程。

安卓系統(tǒng)中的應(yīng)用在源碼中的位置是 platform/packages/apps嗓节。這里我們以 Launcher3 為例荧缘，它的 Launcher 類也就是我們通常所說的 Main Activity. 當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)由它來展示我們安裝的各種應(yīng)用。

當(dāng)我們點(diǎn)擊應(yīng)用的圖標(biāo)的時(shí)候?qū)?huì)啟動(dòng)應(yīng)用拦宣，它先以 Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 構(gòu)建一個(gè) Intent 來啟動(dòng) Activity. 隨后的過程就與啟動(dòng)一個(gè)普通的 Activity 差不多（調(diào)用 Activity 的 startActivity() 方法）截粗，只是當(dāng)應(yīng)用進(jìn)程不存在的情況下，需要先創(chuàng)建應(yīng)用進(jìn)程鸵隧。

1绸罗、應(yīng)用進(jìn)程啟動(dòng)的過程

從之前的文中，我們知道系統(tǒng)啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Server 端的 Socket 等待 AMS 請(qǐng)求 Zygote 通過 fork 來創(chuàng)建應(yīng)用進(jìn)程豆瘫。當(dāng) AMS 需要啟動(dòng)應(yīng)用進(jìn)程的時(shí)候珊蟀，它將會(huì)調(diào)用下面的方法，

    // platform\framework\base\services\core\java\com\android\server\am\ActivityManagerService.java
    private ProcessStartResult startProcess(String hostingType, String entryPoint,
            ProcessRecord app, int uid, int[] gids, int runtimeFlags, int mountExternal,
            String seInfo, String requiredAbi, String instructionSet, String invokeWith,
            long startTime) {
        try {
            final ProcessStartResult startResult;
            if (hostingType.equals("webview_service")) {
                startResult = startWebView(entryPoint,
                        app.processName, uid, uid, gids, runtimeFlags, mountExternal,
                        app.info.targetSdkVersion, seInfo, requiredAbi, instructionSet,
                        app.info.dataDir, null,
                        new String[] {PROC_START_SEQ_IDENT + app.startSeq});
            } else {
                startResult = Process.start(entryPoint,
                        app.processName, uid, uid, gids, runtimeFlags, mountExternal,
                        app.info.targetSdkVersion, seInfo, requiredAbi, instructionSet,
                        app.info.dataDir, invokeWith,
                        new String[] {PROC_START_SEQ_IDENT + app.startSeq});
            }
            return startResult;
        }
    }

當(dāng)然靡羡，方法名稱和調(diào)用的位置可能因?yàn)樵创a的版本不同而不同系洛。但它們本質(zhì)上都是通過調(diào)用 Process 的 start() 方法來最終啟動(dòng)應(yīng)用進(jìn)程的俊性。

方法的調(diào)用會(huì)通過 Process 的 start() 方法直到 ZygoteProcess 的 startViaZygote(). 因?yàn)檎{(diào)用鏈比較簡單略步，所以我們直接給出下面的方法即可描扯，

    // platform\framework\base\core\java\android\os\ZygoteProcess.java
    private Process.ProcessStartResult startViaZygote(/* 各種參數(shù) */)
            throws ZygoteStartFailedEx {
        ArrayList<String> argsForZygote = new ArrayList<String>();

        // --runtime-args, --setuid=, --setgid=,
        // and --setgroups= must go first
        argsForZygote.add("--runtime-args");
        argsForZygote.add("--setuid=" + uid);
        argsForZygote.add("--setgid=" + gid);
        argsForZygote.add("--runtime-flags=" + runtimeFlags);
        if (mountExternal == Zygote.MOUNT_EXTERNAL_DEFAULT) {
            argsForZygote.add("--mount-external-default");
        } else if (mountExternal == Zygote.MOUNT_EXTERNAL_READ) {
            argsForZygote.add("--mount-external-read");
        } else if (mountExternal == Zygote.MOUNT_EXTERNAL_WRITE) {
            argsForZygote.add("--mount-external-write");
        }
        argsForZygote.add("--target-sdk-version=" + targetSdkVersion);

        // ... 準(zhǔn)備各種參數(shù)

        synchronized(mLock) {
            return zygoteSendArgsAndGetResult(openZygoteSocketIfNeeded(abi), argsForZygote);
        }
    }

可以看到，這里準(zhǔn)備了一些用于 Zygote 的參數(shù)趟薄，然后調(diào)用了 zygoteSendArgsAndGetResult() 方法來向 Zygote 發(fā)送請(qǐng)求并獲取返回結(jié)果绽诚。這個(gè)方法中要求輸入一個(gè) ZygoteState 類型的參數(shù)。這個(gè)類主要封裝了一些與 Zygote 進(jìn)程通信的狀態(tài)杭煎。這個(gè)變量是通過 openZygoteSocketIfNeeded() 方法得到的恩够，它用來建立與 Zygote 進(jìn)程之間的 Socket 連接。

    private static Process.ProcessStartResult zygoteSendArgsAndGetResult(
            ZygoteState zygoteState, ArrayList<String> args)
            throws ZygoteStartFailedEx {
        try {
            // ...

            // 獲取 Zygote 的讀寫流
            final BufferedWriter writer = zygoteState.writer;
            final DataInputStream inputStream = zygoteState.inputStream;
    
            // 通過流向 Zygote 寫命令
            writer.write(Integer.toString(args.size()));
            writer.newLine();

            for (int i = 0; i < sz; i++) {
                String arg = args.get(i);
                writer.write(arg);
                writer.newLine();
            }

            writer.flush();

            // 讀取返回結(jié)果
            Process.ProcessStartResult result = new Process.ProcessStartResult();
            result.pid = inputStream.readInt();
            result.usingWrapper = inputStream.readBoolean();

            if (result.pid < 0) {
                throw new ZygoteStartFailedEx("fork() failed");
            }
            return result;
        } catch (IOException ex) {
            zygoteState.close();
            throw new ZygoteStartFailedEx(ex);
        }
    }

上面我們也看到了羡铲，這里會(huì)先從 ZygoteState 中獲取輸入流和輸出流蜂桶，然后使用流來進(jìn)行讀寫。實(shí)際上呢也切，在獲取流之前先使用 ZygoteState 的 connect() 方法與 Zygote 建立了 Socket 連接扑媚。

這里是發(fā)送 Socket 給 Zygote，那么遠(yuǎn)程的 Zygote 是如何對(duì)連接進(jìn)行處理的呢雷恃？如果你閱讀過我們上一篇文章就會(huì)知道疆股，ZygoteServer 啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)執(zhí)行 runSelectLoop() 方法不斷對(duì) Socket 進(jìn)行監(jiān)聽，當(dāng)收到 AMS 的創(chuàng)建應(yīng)用進(jìn)程的請(qǐng)求之后倒槐，會(huì)調(diào)用 Zygote 類的靜態(tài)方法 forkAndSpecialize() 來創(chuàng)建子進(jìn)程旬痹。讀者可以參考下面的文章來了解，

《系統(tǒng)源碼-1：Android 系統(tǒng)啟動(dòng)流程源碼分析》

創(chuàng)建子進(jìn)程完畢之后會(huì)將創(chuàng)建的結(jié)果返回給調(diào)用者讨越，然后 Zygote 需要對(duì) fork 的子進(jìn)程的結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理两残，比如啟動(dòng)進(jìn)程中的方法等。這些將交給 handleChildProc() 方法來完成把跨，

    // platform/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java
    private Runnable handleChildProc(Arguments parsedArgs, FileDescriptor[] descriptors,
            FileDescriptor pipeFd, boolean isZygote) {
        // ...
        if (parsedArgs.invokeWith != null) {
            throw new IllegalStateException("WrapperInit.execApplication unexpectedly returned");
        } else {
            if (!isZygote) {
                return ZygoteInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs,
                        null /* classLoader */);
            } else {
                return ZygoteInit.childZygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion,
                        parsedArgs.remainingArgs, null /* classLoader */);
            }
        }
    }

這里的 zygoteInit() 用來對(duì) Zygote 的子進(jìn)程進(jìn)行處理磕昼。

    public static final Runnable zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader) {
        RuntimeInit.redirectLogStreams();
        RuntimeInit.commonInit();
        ZygoteInit.nativeZygoteInit(); // 啟動(dòng) Binder 線程池
        return RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader); // 調(diào)用到 ActivityThread 的 main 方法
    }

它主要做了兩件事情：1).啟動(dòng) Binder 線程池；2).調(diào)用到 ActivityThread 的 main 方法节猿，這樣程序就進(jìn)入到了我們的 ActivityThread 中票从。啟動(dòng) Binder 線程池的時(shí)候，將會(huì)通過 JNI 調(diào)用進(jìn)入 AndroidRuntime.cpp 中滨嘱，

static void com_android_internal_os_ZygoteInit_nativeZygoteInit(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
    gCurRuntime->onZygoteInit();
}

這里的 gCurRuntime 就是 AppRuntime 了峰鄙，它定義在 app_main.cpp 文件中。它會(huì)調(diào)用下面的方法來啟動(dòng) Binder 線程池太雨，

    virtual void onZygoteInit()
    {
        sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();
        proc->startThreadPool();
    }

2吟榴、已存在應(yīng)用進(jìn)程的時(shí)候的啟動(dòng)過程

上面是創(chuàng)建應(yīng)用進(jìn)程的過程，下面我們?cè)賮砜聪庐?dāng)應(yīng)用進(jìn)程創(chuàng)建之后囊扳，應(yīng)用將如何啟動(dòng)吩翻。當(dāng)我們從 Launcher 頁面啟動(dòng) Activity 的時(shí)候會(huì)通過 Activity 的 startActivity() 啟動(dòng) Activity. 最終所有的啟動(dòng) Activity 的操作都將經(jīng)過 startActivityForResult() 方法處理兜看。它將調(diào)用 Instrumentation 的 execStartActivity() 方法來執(zhí)行啟動(dòng)操作。

    public ActivityResult execStartActivity(
            Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
            Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
        // 當(dāng)前應(yīng)用的 Binder
        IApplicationThread whoThread = (IApplicationThread) contextThread;
        Uri referrer = target != null ? target.onProvideReferrer() : null;
        if (referrer != null) {
            intent.putExtra(Intent.EXTRA_REFERRER, referrer);
        }
        if (mActivityMonitors != null) {
            // ...
        }
        try {
            intent.migrateExtraStreamToClipData();
            intent.prepareToLeaveProcess(who);
            // 獲取 AMS 啟動(dòng) Activity
            int result = ActivityManager.getService()
                .startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,
                        intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),
                        token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,
                        requestCode, 0, null, options);
            checkStartActivityResult(result, intent);
        } catch (RemoteException e) {
            throw new RuntimeException("Failure from system", e);
        }
        return null;
    }

在這個(gè)方法中有兩個(gè)比較關(guān)鍵的地方狭瞎，一個(gè)是 IApplicationThread细移，它被用來交給 AMS 繼續(xù)執(zhí)行啟動(dòng)操作。AMS 通過 ActivityManager.getService()熊锭，它用來獲取遠(yuǎn)程的 AMS 的 Binder 來調(diào)用弧轧。這里的 IApplicationThread 則是當(dāng)前應(yīng)用進(jìn)程的代表，也是一個(gè) Binder. 這樣我們可以在當(dāng)前應(yīng)用進(jìn)程中通過 AMS 執(zhí)行啟動(dòng)操作（實(shí)際是在另一個(gè)進(jìn)程完成的）碗殷。當(dāng)啟動(dòng)操作完成了之后精绎，AMS 可以通過當(dāng)前進(jìn)程的代表 IApplicationThread 調(diào)用本進(jìn)程的方法來完成啟動(dòng)的后續(xù)任務(wù)，比如回調(diào)各個(gè)生命周期方法锌妻。

我們先來從整體的角度看一下代乃。如下面的圖所示，IApplicationThread 和 AMS 作為兩個(gè)代表在兩個(gè)進(jìn)程之間進(jìn)行通信仿粹。

[圖片上傳失敗...(image-7e4d69-1551002834527)]

在上面的一節(jié)中搁吓，我們已經(jīng)說明了在應(yīng)用進(jìn)程沒有創(chuàng)建的時(shí)候是如何創(chuàng)建應(yīng)用進(jìn)程的。在創(chuàng)建應(yīng)用進(jìn)程的時(shí)候牍陌，會(huì)調(diào)用 ActivityThread 的 main 方法來擎浴，這個(gè)方法中會(huì)啟動(dòng)主線程的 Looper 來創(chuàng)建主線程的消息循環(huán)，這個(gè) Looper 對(duì)應(yīng)的消息處理的 Handler 就是 H. 以下面的程序?yàn)槔窘В?dāng) AMS 或者其他服務(wù)需要回調(diào)當(dāng)前進(jìn)程的方法的時(shí)候贮预，可以直接調(diào)用下面的方法。其中的 scheduleLowMemory() 方法通過向 H 發(fā)送消息來在主線程中執(zhí)行任務(wù)契讲。這里的 scheduleTransaction() 是用來執(zhí)行 Activity 等生命周期回調(diào)的仿吞。這里的 ClientTransaction 封裝了回調(diào)的信息。Activity 的生命周期方法就是通過它來回調(diào)的捡偏。

    private class ApplicationThread extends IApplicationThread.Stub {
 
        @Override
        public void scheduleLowMemory() {
            sendMessage(H.LOW_MEMORY, null);
        }
 
        // ...

        @Override
        public void scheduleTransaction(ClientTransaction transaction) throws RemoteException {
            ActivityThread.this.scheduleTransaction(transaction);
        }
    }

    class H extends Handler {
        // ...
        public static final int LOW_MEMORY              = 124;
        // ...

        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                // ...
                case LOW_MEMORY:
                    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "lowMemory");
                    handleLowMemory();
                    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                    break;
                // ...
            }
        }
    }

OK唤冈，上面我們分析了 Activity 啟動(dòng)過程中的主要的交互邏輯。下面我們就看下 AMS 在啟動(dòng)的過程中做了上面操作银伟。

當(dāng)啟動(dòng)過程進(jìn)入到 AMS 之后你虹，它會(huì)進(jìn)行如下的處理，

    public final int startActivityAsUser(/*各種參數(shù)*/) {
        enforceNotIsolatedCaller("startActivity");

        userId = mActivityStartController.checkTargetUser(userId, validateIncomingUser,
                Binder.getCallingPid(), Binder.getCallingUid(), "startActivityAsUser");

        return mActivityStartController.obtainStarter(intent, "startActivityAsUser")
                .setCaller(caller)
                // ... 基于構(gòu)建者模式進(jìn)行各種賦值
                .execute();

    }

它會(huì)先通過 UserHandle.getCallingUserId() 獲取啟動(dòng)的進(jìn)程的用戶信息彤避，然后用 Binder.getCallingPid() 和 Binder.getCallingUid() 分別獲取調(diào)用方的進(jìn)程 ID 和用戶 ID. 然后使用 mActivityStartController 檢查用戶信息是否合法傅物。它內(nèi)部實(shí)際上使用的是 UserController 來進(jìn)行檢查的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶信息不合法的時(shí)候?qū)?huì)拋出一個(gè)異常琉预。

然后董饰，它通過 ActivityStartController 的 obtainStarter() 方法獲取一個(gè) ActivityStarter，使用構(gòu)建者模式將啟動(dòng)信息傳入之后，調(diào)用 execute() 方法執(zhí)行啟動(dòng)邏輯卒暂。然后程序進(jìn)入 ActivityStarter 的 startActivityMayWait() 方法啄栓。該方法中會(huì)先對(duì)傳入的 Intent 的信息進(jìn)行分析，比如傳入的 ACTION_VIEW 等也祠，然后調(diào)用 startActivity() 方法繼續(xù)執(zhí)行昙楚，從該方法中返回結(jié)果之后再對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理。隨后齿坷，程序進(jìn)入 startActivityUnchecked() 方法桂肌，這個(gè)方法主要負(fù)責(zé)與 Activity 棧相關(guān)的邏輯。Activity 的棧在 AMS 中使用 ActivityStack 類來表示，Activity 實(shí)例的信息則使用 ActivityRecord 來表示竣付。

    private int startActivityUnchecked(/*各種參數(shù)*/) {
        // ...
        int result = START_SUCCESS;
        if (mStartActivity.resultTo == null && mInTask == null && !mAddingToTask
                && (mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) != 0) {
            newTask = true;
            // 在新的任務(wù)棧中執(zhí)行任務(wù)
            result = setTaskFromReuseOrCreateNewTask(taskToAffiliate, topStack);
        } else if (mSourceRecord != null) {
            result = setTaskFromSourceRecord();
        } else if (mInTask != null) {
            result = setTaskFromInTask();
        } else {
            setTaskToCurrentTopOrCreateNewTask();
        }

        // ...
        if (mDoResume) {
            final ActivityRecord topTaskActivity =
                    mStartActivity.getTask().topRunningActivityLocked();
            if (!mTargetStack.isFocusable()
                    || (topTaskActivity != null && topTaskActivity.mTaskOverlay
                    && mStartActivity != topTaskActivity)) {
                // ...
            } else {
                if (mTargetStack.isFocusable() && !mSupervisor.isFocusedStack(mTargetStack)) {
                    mTargetStack.moveToFront("startActivityUnchecked");
                }
                // 將新的任務(wù)棧移動(dòng)到前臺(tái)（聚焦）
                mSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked(mTargetStack, mStartActivity, mOptions);
            }
        } else if (mStartActivity != null) {
            mSupervisor.mRecentTasks.add(mStartActivity.getTask());
        }
        // ...
        return START_SUCCESS;
    }

startActivityUnchecked() 方法會(huì)根據(jù) Activity 啟動(dòng)時(shí)指定的棧信息來決定創(chuàng)建新的棧還是在啟動(dòng)它的 Activity 所在的棧中執(zhí)行琅坡。因?yàn)槲覀兡J(rèn)的啟動(dòng)類型時(shí) NEW_TASK，因此我們將進(jìn)入到 setTaskFromReuseOrCreateNewTask()撬碟。然后，新創(chuàng)建的棧將會(huì)被 focus，也就相當(dāng)于移動(dòng)到前臺(tái)蛮瞄。這里調(diào)用了 ActivityStackSupervisor 的 resumeFocusedStackTopActivityLocked() 方法實(shí)現(xiàn)。在該方法中將根據(jù)當(dāng)前的 ActivityRecord 是否已經(jīng)進(jìn)入了 RESUMED 狀態(tài)來進(jìn)行后續(xù)處理芹助，它將調(diào)用當(dāng)前棧的 resumeTopActivityUncheckedLocked() 方法闲先。該方法的主要邏輯是對(duì)棧的 Activity 進(jìn)行處理状土，因?yàn)橐粋€(gè)新的 Activity 要加入，那么之前的 Activity 需要調(diào)用生命周期的方法伺糠，比如 onStop() 等蒙谓，還要通知 WMS 進(jìn)行處理。然后程序進(jìn)入到 ActivityStackSupervisor 的 startSpecificActivityLocked() 方法中執(zhí)行啟動(dòng) Activity 真實(shí)的羅輯训桶。在新版本的 Android 源碼中累驮，它采用如下的方式進(jìn)行 Activity 的生命周期的回調(diào)，

    final boolean realStartActivityLocked(ActivityRecord r, ProcessRecord app,
           boolean andResume, boolean checkConfig) throws RemoteException {
           // ...
               final ClientTransaction clientTransaction = ClientTransaction.obtain(app.thread, r.appToken);
               clientTransaction.addCallback(LaunchActivityItem.obtain(new Intent(r.intent),
                       System.identityHashCode(r), r.info,
                       mergedConfiguration.getGlobalConfiguration(),
                       mergedConfiguration.getOverrideConfiguration(), r.compat,
                       r.launchedFromPackage, task.voiceInteractor, app.repProcState, r.icicle,
                       r.persistentState, results, newIntents, mService.isNextTransitionForward(),
                       profilerInfo));
               // ...
               mService.getLifecycleManager().scheduleTransaction(clientTransaction);
       // ...
   }

最后當(dāng)調(diào)用了 ClientTransaction 的 schedule() 方法的時(shí)候舵揭，它通過 IApplicationThread 的 scheduleTransaction() 方法將自身傳遞給當(dāng)前應(yīng)用的進(jìn)程谤专。當(dāng)傳遞到當(dāng)前進(jìn)程之后，按照上面我們說的那樣回調(diào) Activity 的生命周期即可琉朽。

總結(jié)

在本文中我們分析了 Android 應(yīng)用啟動(dòng)的源碼毒租。其分成兩種情形，一個(gè)是應(yīng)用的進(jìn)程沒有創(chuàng)建的時(shí)候，此時(shí)要通過 Socket 與服務(wù)端的 Socket 建立通信墅垮，通過 Zygote 創(chuàng)建當(dāng)前進(jìn)程的實(shí)例惕医。另一個(gè)情形是應(yīng)用已經(jīng)啟動(dòng)的過程，此時(shí)我們的應(yīng)用會(huì)通過 AMS 調(diào)用遠(yuǎn)程的服務(wù)算色，然后將 IApplicationThread 作為信使傳遞給 AMS抬伺，AMS 通過 IApplicationThread 調(diào)用當(dāng)前應(yīng)用的方法來回調(diào) Activity 等的生命周期灾梦。

以上就是 Android 應(yīng)用啟動(dòng)過程的源碼分析能岩，如有疑問拉鹃，歡迎評(píng)論區(qū)交流！