Activity 启动流程分析

Activity 的冷热启动

Activity的启动分为冷和热启动两种,所谓的冷启动指的是当前进程不在的时候,启动一个activity。就相当于我们在launcher 桌面上点击某一个app的图标启动一个应用,并且跳转到对应的activity(通常是MainActivity或者SplashActivity)的流程,launcher其实也是一个应用进程。所谓的热启动指的就是在应用内一个ActivityA跳转到ActivityB的流程。这个流程比冷启动简单的多,这个过程我们更关注当前两个Activity的生命周期的调用,这个流程不是本文的分析重点

时序图分析

在分析之前,先奉献上我自己画的一张activity启动流程的时序图
Activity 启动流程时序图

在这张时序图里面我们可以看到,完成启动一个activity可能需要用到的类有
1 ActivityThread
2 ActivityManagerService
3 Zygote
4 Activity
如果当前应用处于热启动状态,那么Android系统就不需要Zygote的介入,但是当我们应用处于冷启动流程,也即是从桌面上点击了应用的icon图标进入的流程,就需要Zygote了来帮我们把目标进程fork出来了。具体的话我们看下面的源码分析。

Activity 启动流程分析

startActivity开始

 Intent intent=new Intent();
 startActivity(intent);

我们一步一步往里面跟,其实startActivity方法最后调用的是startActivityForResult()的方法。我们来看一下startActivityForResult的源码

public void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode,
            @Nullable Bundle options) {
        if (mParent == null) {
            options = transferSpringboardActivityOptions(options);
            Instrumentation.ActivityResult ar =
                mInstrumentation.execStartActivity(
                    this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
                    intent, requestCode, options);
            if (ar != null) {
                mMainThread.sendActivityResult(
                    mToken, mEmbeddedID, requestCode, ar.getResultCode(),
                    ar.getResultData());
            }
            if (requestCode >= 0) {
                // If this start is requesting a result, we can avoid making
                // the activity visible until the result is received.  Setting
                // this code during onCreate(Bundle savedInstanceState) or onResume() will keep the
                // activity hidden during this time, to avoid flickering.
                // This can only be done when a result is requested because
                // that guarantees we will get information back when the
                // activity is finished, no matter what happens to it.
                mStartedActivity = true;
            }

            cancelInputsAndStartExitTransition(options);
            // TODO Consider clearing/flushing other event sources and events for child windows.
        } else {
            if (options != null) {
                mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode, options);
            } else {
                // Note we want to go through this method for compatibility with
                // existing applications that may have overridden it.
                mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode);
            }
        }
    }

这里我们可以看到两个重要的分支,如果当前的mParent不存在的时候,那么就调用

                mInstrumentation.execStartActivity(
                    this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
                    intent, requestCode, options);

这里的instrumentation的execstartActivity就是调用到了ActivityManagerService 的startActivity方法。经过一系列转换后,会调用startProcessLocked方法,这里就开始会和zygote交互了

 Process.ProcessStartResult startResult = Process.start(entryPoint,
                    app.processName, uid, uid, gids, debugFlags, mountExternal,
                    app.info.targetSdkVersion, app.info.seinfo, requiredAbi, instructionSet,
                    app.info.dataDir, entryPointArgs);

我们这里进入到process.start()方法

public static final ProcessStartResult start(final String processClass,
                                  final String niceName,
                                  int uid, int gid, int[] gids,
                                  int debugFlags, int mountExternal,
                                  int targetSdkVersion,
                                  String seInfo,
                                  String abi,
                                  String instructionSet,
                                  String appDataDir,
                                  String[] zygoteArgs) {
        try {
            return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids,
                    debugFlags, mountExternal, targetSdkVersion, seInfo,
                    abi, instructionSet, appDataDir, zygoteArgs);
        } catch (ZygoteStartFailedEx ex) {
            Log.e(LOG_TAG,
                    "Starting VM process through Zygote failed");
            throw new RuntimeException(
                    "Starting VM process through Zygote failed", ex);
        }
    }

在这里startViaZygote会通过socket的方法,把Zygote唤醒(我们在这里需要关注的socket-connect 关键字往前追踪)

public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        if (DEBUG) Slog.d(TAG, "RuntimeInit: Starting application from zygote");

        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "RuntimeInit");
        redirectLogStreams();

        commonInit();
        nativeZygoteInit();
        applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);
    }

最终的调用方法就是我们的时序图中看到的invokeStaticMain方法,它会根据我们在之前掺入的entrypoint,把ActivityThread的main方法调用起来。这里我们就进入到第三个关键的类ActivityThread

ActivityThread做了什么

我们首先进入ActivityThread的main方法

public static void main(String[] args) {
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
        SamplingProfilerIntegration.start();

        // CloseGuard defaults to true and can be quite spammy.  We
        // disable it here, but selectively enable it later (via
        // StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
        CloseGuard.setEnabled(false);

        Environment.initForCurrentUser();

        // Set the reporter for event logging in libcore
        EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());

        // Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
        final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
        TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);

        Process.setArgV0("<pre-initialized>");

        Looper.prepareMainLooper();

        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false);

        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }

        if (false) {
            Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                    LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
        }

        // End of event ActivityThreadMain.
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
        Looper.loop();

        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

里面最重要的方法已经展现出来了,就是attach方法。我们继续进入attach方法
里面最重要的调用就是

  final IActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault();
            try {
                mgr.attachApplication(mAppThread);
            } catch (RemoteException ex) {
                throw ex.rethrowFromSystemServer();
            }

这个时候又回到ActivityManagerService里面了。
ActivityManagerService经过一系列的调用后,就继续调用到ActivityThread里面的bindApplication中了。
ActivityThread的bindApplication主要就是把当前的上下文和application绑定起来。

app 的如何被创建

ActivityThread 里面的handleBindApplication方法就是目标应用启动的入口。这个方法是在前面的bindApplication通过handler通讯的方法触发调用的,我们主要关注handleBindApplication里面的这一句:

                mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app);

这一个方法就把application onCreate() 给创建起来了。

Activity 如何被启动

Activity真正启动的入口在ActivityThread 里面的scheduleLaunchActivity方法中。这个方法同样也是有ActivityManagerService触发。我们进入ScheduleLaunchActivity中可以看到核心的方法调用的是

            sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);

同样是通过handler,把当前launcher_activity的指令发送出去。最后会走到

    private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent, String reason) {
        // If we are getting ready to gc after going to the background, well
        // we are back active so skip it.
        unscheduleGcIdler();
        mSomeActivitiesChanged = true;

        if (r.profilerInfo != null) {
            mProfiler.setProfiler(r.profilerInfo);
            mProfiler.startProfiling();
        }

        // Make sure we are running with the most recent config.
        handleConfigurationChanged(null, null);

        if (localLOGV) Slog.v(
            TAG, "Handling launch of " + r);

        // Initialize before creating the activity
        WindowManagerGlobal.initialize();

        Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);

        if (a != null) {
            r.createdConfig = new Configuration(mConfiguration);
            reportSizeConfigurations(r);
            Bundle oldState = r.state;
            handleResumeActivity(r.token, false, r.isForward,
                    !r.activity.mFinished && !r.startsNotResumed, r.lastProcessedSeq, reason);

            if (!r.activity.mFinished && r.startsNotResumed) {
                // The activity manager actually wants this one to start out paused, because it
                // needs to be visible but isn't in the foreground. We accomplish this by going
                // through the normal startup (because activities expect to go through onResume()
                // the first time they run, before their window is displayed), and then pausing it.
                // However, in this case we do -not- need to do the full pause cycle (of freezing
                // and such) because the activity manager assumes it can just retain the current
                // state it has.
                performPauseActivityIfNeeded(r, reason);

                // We need to keep around the original state, in case we need to be created again.
                // But we only do this for pre-Honeycomb apps, which always save their state when
                // pausing, so we can not have them save their state when restarting from a paused
                // state. For HC and later, we want to (and can) let the state be saved as the
                // normal part of stopping the activity.
                if (r.isPreHoneycomb()) {
                    r.state = oldState;
                }
            }
        } else {
            // If there was an error, for any reason, tell the activity manager to stop us.
            try {
                ActivityManagerNative.getDefault()
                    .finishActivity(r.token, Activity.RESULT_CANCELED, null,
                            Activity.DONT_FINISH_TASK_WITH_ACTIVITY);
            } catch (RemoteException ex) {
                throw ex.rethrowFromSystemServer();
            }
        }
    }

这里面就是两个重要的流程了:

        Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);
        handleResumeActivity(r.token, false, r.isForward,
                    !r.activity.mFinished && !r.startsNotResumed, r.lastProcessedSeq, reason);

对应的就是我们activity的生命周期了

总结

由于activity启动流程里面,比较复杂的就是应用的冷启动的流程,一套代码流程下来就是非常的繁琐。特别是在最新的Android9以上,出现了很多的handler和socket通讯的方法调用,如果代码不是很熟悉的话,查找整个调用栈会非常的有挑战性。这里还是希望大家可以仔细的查看代码,follow一下流程,相信大家都会有不错的收获和体验

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