Activity启动过程
一些基本的概念
ActivityManagerServices,简称AMS,服务端对象,负责系统中所有Activity的生命周期
ActivityThread,App的真正入口。当开启App之后,会调用main()开始运行,开启消息循环队列,这就是传说中的UI线程或者叫主线程。与ActivityManagerServices配合,一起完成Activity的管理工作
ApplicationThread,用来实现ActivityManagerService与ActivityThread之间的交互。在ActivityManagerService需要管理相关Application中的Activity的生命周期时,通过ApplicationThread的代理对象与ActivityThread通讯。
ApplicationThreadProxy,是ApplicationThread在服务器端的代理,负责和客户端的ApplicationThread通讯。AMS就是通过该代理与ActivityThread进行通信的。
Instrumentation,每一个应用程序只有一个Instrumentation对象,每个Activity内都有一个对该对象的引用。Instrumentation可以理解为应用进程的管家,ActivityThread要创建或暂停某个Activity时,都需要通过Instrumentation来进行具体的操作。
ActivityStack,Activity在AMS的栈管理,用来记录已经启动的Activity的先后关系,状态信息等。通过ActivityStack决定是否需要启动新的进程。
ActivityRecord,ActivityStack的管理对象,每个Activity在AMS对应一个* ActivityRecord,来记录Activity的状态以及其他的管理信息。其实就是服务器端的Activity对象的映像。
TaskRecord,AMS抽象出来的一个“任务”的概念,是记录ActivityRecord的栈,一个“Task”包含若干个ActivityRecord。AMS用TaskRecord确保Activity启动和退出的顺序。如果你清楚Activity的4种launchMode,那么对这个概念应该不陌生。
回答一些问题
zygote是什么?有什么作用?
zygote意为“受精卵“。Android是基于Linux系统的,而在Linux中,所有的进程都是由init进程直接或者是间接fork出来的,zygote进程也不例外。
在Android系统里面,zygote是一个进程的名字。Android是基于Linux System的,当你的手机开机的时候,Linux的内核加载完成之后就会启动一个叫“init“的进程。在Linux System里面,所有的进程都是由init进程fork出来的,我们的zygote进程也不例外。
我们都知道,每一个App其实都是
一个单独的dalvik虚拟机
一个单独的进程
所以当系统里面的第一个zygote进程运行之后,在这之后再开启App,就相当于开启一个新的进程。而为了实现资源共用和更快的启动速度,Android系统开启新进程的方式,是通过fork第一个zygote进程实现的。所以说,除了第一个zygote进程,其他应用所在的进程都是zygote的子进程,这下你明白为什么这个进程叫“受精卵”了吧?因为就像是一个受精卵一样,它能快速的分裂,并且产生遗传物质一样的细胞!
SystemServer是什么?有什么作用?它与zygote的关系是什么?
首先我要告诉你的是,SystemServer也是一个进程,而且是由zygote进程fork出来的。
知道了SystemServer的本质,我们对它就不算太陌生了,这个进程是Android Framework里面两大非常重要的进程之一——另外一个进程就是上面的zygote进程。
为什么说SystemServer非常重要呢?因为系统里面重要的服务都是在这个进程里面开启的,比如
ActivityManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService等等,看着是不是都挺眼熟的?
那么这些系统服务是怎么开启起来的呢?
在zygote开启的时候,会调用ZygoteInit.main()进行初始化
public static void main(String argv[]) { ...ignore some code... //在加载首个zygote的时候,会传入初始化参数,使得startSystemServer = true boolean startSystemServer = false; for (int i = 1; i < argv.length; i++) { if ("start-system-server".equals(argv[i])) { startSystemServer = true; } else if (argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG)) { abiList = argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length()); } else if (argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG)) { socketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length()); } else { throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]); } } ...ignore some code... //开始fork我们的SystemServer进程 if (startSystemServer) { startSystemServer(abiList, socketName); } ...ignore some code... }
我们看下startSystemServer()做了些什么
/**留着这个注释,就是为了说明SystemServer确实是被fork出来的 * Prepare the arguments and fork for the system server process. */ private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName) throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException { ...ignore some code... //留着这段注释,就是为了说明上面ZygoteInit.main(String argv[])里面的argv就是通过这种方式传递进来的 /* Hardcoded command line to start the system server */ String args[] = { "--setuid=1000", "--setgid=1000", "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1032,3001,3002,3003,3006,3007", "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities, "--runtime-init", "--nice-name=system_server", "com.android.server.SystemServer", }; int pid; try { parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args); ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs); ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs); //确实是fuck出来的吧,我没骗你吧~不对,是fork出来的 -_-||| /* Request to fork the system server process */ pid = Zygote.forkSystemServer( parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, null, parsedArgs.permittedCapabilities, parsedArgs.effectiveCapabilities); } catch (IllegalArgumentException ex) { throw new RuntimeException(ex); } /* For child process */ if (pid == 0) { if (hasSecondZygote(abiList)) { waitForSecondaryZygote(socketName); } handleSystemServerProcess(parsedArgs); } return true; }
ActivityManagerService是什么?什么时候初始化的?有什么作用?
ActivityManagerService,简称AMS,服务端对象,负责系统中所有Activity的生命周期。
ActivityManagerService进行初始化的时机很明确,就是在SystemServer进程开启的时候,就会初始化ActivityManagerService。从下面的代码中可以看到
public final class SystemServer { //zygote的主入口 public static void main(String[] args) { new SystemServer().run(); } public SystemServer() { // Check for factory test mode. mFactoryTestMode = FactoryTest.getMode(); } private void run() { ...ignore some code... //加载本地系统服务库,并进行初始化 System.loadLibrary("android_servers"); nativeInit(); // 创建系统上下文 createSystemContext(); //初始化SystemServiceManager对象,下面的系统服务开启都需要调用SystemServiceManager.startService(Class<T>),这个方法通过反射来启动对应的服务 mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext); //开启服务 try { startBootstrapServices(); startCoreServices(); startOtherServices(); } catch (Throwable ex) { Slog.e("System", "******************************************"); Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex); throw ex; } ...ignore some code... } //初始化系统上下文对象mSystemContext,并设置默认的主题,mSystemContext实际上是一个ContextImpl对象。调用ActivityThread.systemMain()的时候,会调用ActivityThread.attach(true),而在attach()里面,则创建了Application对象,并调用了Application.onCreate()。 private void createSystemContext() { ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain(); mSystemContext = activityThread.getSystemContext(); mSystemContext.setTheme(android.R.style.Theme_DeviceDefault_Light_DarkActionBar); } //在这里开启了几个核心的服务,因为这些服务之间相互依赖,所以都放在了这个方法里面。 private void startBootstrapServices() { ...ignore some code... //初始化ActivityManagerService mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService( ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService(); mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager); //初始化PowerManagerService,因为其他服务需要依赖这个Service,因此需要尽快的初始化 mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class); // 现在电源管理已经开启,ActivityManagerService负责电源管理功能 mActivityManagerService.initPowerManagement(); // 初始化DisplayManagerService mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class); //初始化PackageManagerService mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, mInstaller, mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore); ...ignore some code... } }
经过上面这些步骤,我们的ActivityManagerService对象已经创建好了,并且完成了成员变量初始化。而且在这之前,调用createSystemContext()创建系统上下文的时候,也已经完成了mSystemContext和ActivityThread的创建。注意,这是系统进程开启时的流程,在这之后,会开启系统的Launcher程序,完成系统界面的加载与显示。
你是否会好奇,我为什么说AMS是服务端对象?下面我给你介绍下Android系统里面的服务器和客户端的概念。
其实服务器客户端的概念不仅仅存在于Web开发中,在Android的框架设计中,使用的也是这一种模式。服务器端指的就是所有App共用的系统服务,比如我们这里提到的ActivityManagerService,和前面提到的PackageManagerService、WindowManagerService等等,这些基础的系统服务是被所有的App公用的,当某个App想实现某个操作的时候,要告诉这些系统服务,比如你想打开一个App,那么我们知道了包名和MainActivity类名之后就可以打开
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_MAIN); intent.addCategory(Intent.CATEGORY_LAUNCHER); ComponentName cn = new ComponentName(packageName, className); intent.setComponent(cn); startActivity(intent);
但是,我们的App通过调用startActivity()并不能直接打开另外一个App,这个方法会通过一系列的调用,最后还是告诉AMS说:“我要打开这个App,我知道他的住址和名字,你帮我打开吧!”所以是AMS来通知zygote进程来fork一个新进程,来开启我们的目标App的。这就像是浏览器想要打开一个超链接一样,浏览器把网页地址发送给服务器,然后还是服务器把需要的资源文件发送给客户端的。
知道了Android Framework的客户端服务器架构之后,我们还需要了解一件事情,那就是我们的App和AMS(SystemServer进程)还有zygote进程分属于三个独立的进程,他们之间如何通信呢?
知道了Android Framework的客户端服务器架构之后,我们还需要了解一件事情,那就是我们的App和AMS(SystemServer进程)还有zygote进程分属于三个独立的进程,他们之间如何通信呢?
App与AMS通过Binder进行IPC通信,AMS(SystemServer进程)与zygote通过Socket进行IPC通信。
那么AMS有什么用呢?在前面我们知道了,如果想打开一个App的话,需要AMS去通知zygote进程,除此之外,其实所有的Activity的开启、暂停、关闭都需要AMS来控制,所以我们说,AMS负责系统中所有Activity的生命周期。
在Android系统中,任何一个Activity的启动都是由AMS和应用程序进程(主要是ActivityThread)相互配合来完成的。AMS服务统一调度系统中所有进程的Activity启动,而每个Activity的启动过程则由其所属的进程具体来完成。
这样说你可能还是觉得比较抽象,没关系,下面有一部分是专门来介绍AMS与ActivityThread如何一起合作控制Activity的生命周期的。
Launcher是什么?什么时候启动的?
当我们点击手机桌面上的图标的时候,App就由Launcher开始启动了。但是,你有没有思考过Launcher到底是一个什么东西?
Launcher本质上也是一个应用程序,和我们的App一样,也是继承自Activity
packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/Launcher.java
public final class Launcher extends Activity implements View.OnClickListener, OnLongClickListener, LauncherModel.Callbacks, View.OnTouchListener { }
Launcher实现了点击、长按等回调接口,来接收用户的输入。既然是普通的App,那么我们的开发经验在这里就仍然适用,比如,我们点击图标的时候,是怎么开启的应用呢?如果让你,你怎么做这个功能呢?捕捉图标点击事件,然后startActivity()发送对应的Intent请求呗!是的,Launcher也是这么做的,就是这么easy!
那么到底是处理的哪个对象的点击事件呢?既然Launcher是App,并且有界面,那么肯定有布局文件呀,是的,我找到了布局文件launcher.xml
<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:launcher="http://schemas.android.com/apk/res/com.android.launcher" android:id="@+id/launcher"> <com.android.launcher2.DragLayer android:id="@+id/drag_layer" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:fitsSystemWindows="true"> <!-- Keep these behind the workspace so that they are not visible when we go into AllApps --> <include android:id="@+id/dock_divider" layout="@layout/workspace_divider" android:layout_marginBottom="@dimen/button_bar_height" android:layout_gravity="bottom" /> <include android:id="@+id/paged_view_indicator" layout="@layout/scroll_indicator" android:layout_gravity="bottom" android:layout_marginBottom="@dimen/button_bar_height" /> <!-- The workspace contains 5 screens of cells --> <com.android.launcher2.Workspace android:id="@+id/workspace" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:paddingStart="@dimen/workspace_left_padding" android:paddingEnd="@dimen/workspace_right_padding" android:paddingTop="@dimen/workspace_top_padding" android:paddingBottom="@dimen/workspace_bottom_padding" launcher:defaultScreen="2" launcher:cellCountX="@integer/cell_count_x" launcher:cellCountY="@integer/cell_count_y" launcher:pageSpacing="@dimen/workspace_page_spacing" launcher:scrollIndicatorPaddingLeft="@dimen/workspace_divider_padding_left" launcher:scrollIndicatorPaddingRight="@dimen/workspace_divider_padding_right"> <include android:id="@+id/cell1" layout="@layout/workspace_screen" /> <include android:id="@+id/cell2" layout="@layout/workspace_screen" /> <include android:id="@+id/cell3" layout="@layout/workspace_screen" /> <include android:id="@+id/cell4" layout="@layout/workspace_screen" /> <include android:id="@+id/cell5" layout="@layout/workspace_screen" /> </com.android.launcher2.Workspace> ...ignore some code... </com.android.launcher2.DragLayer></FrameLayout>
为了方便查看,我删除了很多代码,从上面这些我们应该可以看出一些东西来:Launcher大量使用标签来实现界面的复用,而且定义了很多的自定义控件实现界面效果,dock_divider从布局的参数声明上可以猜出,是底部操作栏和上面图标布局的分割线,而paged_view_indicator则是页面指示器,和App首次进入的引导页下面的界面引导是一样的道理。当然,我们最关心的是Workspace这个布局,因为注释里面说在这里面包含了5个屏幕的单元格,想必你也猜到了,这个就是在首页存放我们图标的那五个界面(不同的ROM会做不同的DIY,数量不固定)。
接下来,我们应该打开workspace_screen布局,看看里面有什么东东。
workspace_screen.xml
<com.android.launcher2.CellLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:launcher="http://schemas.android.com/apk/res/com.android.launcher" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:paddingStart="@dimen/cell_layout_left_padding" android:paddingEnd="@dimen/cell_layout_right_padding" android:paddingTop="@dimen/cell_layout_top_padding" android:paddingBottom="@dimen/cell_layout_bottom_padding" android:hapticFeedbackEnabled="false" launcher:cellWidth="@dimen/workspace_cell_width" launcher:cellHeight="@dimen/workspace_cell_height" launcher:widthGap="@dimen/workspace_width_gap" launcher:heightGap="@dimen/workspace_height_gap" launcher:maxGap="@dimen/workspace_max_gap" />
里面就一个CellLayout,也是一个自定义布局,那么我们就可以猜到了,既然可以存放图标,那么这个自定义的布局很有可能是继承自ViewGroup或者是其子类,实际上,CellLayout确实是继承自ViewGroup。在CellLayout里面,只放了一个子View,那就是ShortcutAndWidgetContainer。从名字也可以看出来,ShortcutAndWidgetContainer这个类就是用来存放快捷图标和Widget小部件的,那么里面放的是什么对象呢?
在桌面上的图标,使用的是BubbleTextView对象,这个对象在TextView的基础之上,添加了一些特效,比如你长按移动图标的时候,图标位置会出现一个背景(不同版本的效果不同),所以我们找到BubbleTextView对象的点击事件,就可以找到Launcher如何开启一个App了。
除了在桌面上有图标之外,在程序列表中点击图标,也可以开启对应的程序。这里的图标使用的不是BubbleTextView对象,而是PagedViewIcon对象,我们如果找到它的点击事件,就也可以找到Launcher如何开启一个App。
其实说这么多,和今天的主题隔着十万八千里,上面这些东西,你有兴趣就看,没兴趣就直接跳过,不知道不影响这篇文章阅读。
BubbleTextView的点击事件在哪里呢?我来告诉你:在Launcher.onClick(View v)里面。
/** * Launches the intent referred by the clicked shortcut */ public void onClick(View v) { ...ignore some code... Object tag = v.getTag(); if (tag instanceof ShortcutInfo) { // Open shortcut final Intent intent = ((ShortcutInfo) tag).intent; int[] pos = new int[2]; v.getLocationOnScreen(pos); intent.setSourceBounds(new Rect(pos[0], pos[1], pos[0] + v.getWidth(), pos[1] + v.getHeight())); //开始开启Activity咯~ boolean success = startActivitySafely(v, intent, tag); if (success && v instanceof BubbleTextView) { mWaitingForResume = (BubbleTextView) v; mWaitingForResume.setStayPressed(true); } } else if (tag instanceof FolderInfo) { //如果点击的是图标文件夹,就打开文件夹 if (v instanceof FolderIcon) { FolderIcon fi = (FolderIcon) v; handleFolderClick(fi); } } else if (v == mAllAppsButton) { ...ignore some code... } }
从上面的代码我们可以看到,在桌面上点击快捷图标的时候,会调用
startActivitySafely(v, intent, tag);
那么从程序列表界面,点击图标的时候会发生什么呢?实际上,程序列表界面使用的是AppsCustomizePagedView对象,所以我在这个类里面找到了onClick(View v)。
com.android.launcher2.AppsCustomizePagedView.java
/** * The Apps/Customize page that displays all the applications, widgets, and shortcuts. */public class AppsCustomizePagedView extends PagedViewWithDraggableItems implements View.OnClickListener, View.OnKeyListener, DragSource, PagedViewIcon.PressedCallback, PagedViewWidget.ShortPressListener, LauncherTransitionable { @Override public void onClick(View v) { ...ignore some code... if (v instanceof PagedViewIcon) { mLauncher.updateWallpaperVisibility(true); mLauncher.startActivitySafely(v, appInfo.intent, appInfo); } else if (v instanceof PagedViewWidget) { ...ignore some code.. } } }
可以看到,调用的是
mLauncher.startActivitySafely(v, appInfo.intent, appInfo);
殊途同归
不管从哪里点击图标,调用的都是Launcher.startActivitySafely()。
下面我们就可以一步步的来看一下Launcher.startActivitySafely()到底做了什么事情。
boolean startActivitySafely(View v, Intent intent, Object tag) { boolean success = false; try { success = startActivity(v, intent, tag); } catch (ActivityNotFoundException e) { Toast.makeText(this, R.string.activity_not_found, Toast.LENGTH_SHORT).show(); Log.e(TAG, "Unable to launch. tag=" + tag + " intent=" + intent, e); } return success; }
调用了startActivity(v, intent, tag)
boolean startActivity(View v, Intent intent, Object tag) { intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK); try { boolean useLaunchAnimation = (v != null) && !intent.hasExtra(INTENT_EXTRA_IGNORE_LAUNCH_ANIMATION); if (useLaunchAnimation) { if (user == null || user.equals(android.os.Process.myUserHandle())) { startActivity(intent, opts.toBundle()); } else { launcherApps.startMainActivity(intent.getComponent(), user, intent.getSourceBounds(), opts.toBundle()); } } else { if (user == null || user.equals(android.os.Process.myUserHandle())) { startActivity(intent); } else { launcherApps.startMainActivity(intent.getComponent(), user, intent.getSourceBounds(), null); } } return true; } catch (SecurityException e) { ... } return false; }
这里会调用Activity.startActivity(intent, opts.toBundle()),这个方法熟悉吗?这就是我们经常用到的Activity.startActivity(Intent)的重载函数。而且由于设置了
intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
所以这个Activity会添加到一个新的Task栈中,而且,startActivity()调用的其实是startActivityForResult()这个方法。
@Override public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) { if (options != null) { startActivityForResult(intent, -1, options); } else { // Note we want to go through this call for compatibility with // applications that may have overridden the method. startActivityForResult(intent, -1); } }
所以我们现在明确了,Launcher中开启一个App,其实和我们在Activity中直接startActivity()基本一样,都是调用了Activity.startActivityForResult()。
Instrumentation是什么?和ActivityThread是什么关系?
还记得前面说过的Instrumentation对象吗?每个Activity都持有Instrumentation对象的一个引用,但是整个进程只会存在一个Instrumentation对象。当startActivityForResult()调用之后,实际上还是调用了mInstrumentation.execStartActivity()
public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode, @Nullable Bundle options) { if (mParent == null) { 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()); } ...ignore some code... } else { if (options != null) { //当现在的Activity有父Activity的时候会调用,但是在startActivityFromChild()内部实际还是调用的mInstrumentation.execStartActivity() mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode, options); } else { mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode); } } ...ignore some code... }
下面是mInstrumentation.execStartActivity()的实现
public ActivityResult execStartActivity( Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target, Intent intent, int requestCode, Bundle options) { IApplicationThread whoThread = (IApplicationThread) contextThread; ...ignore some code... try { intent.migrateExtraStreamToClipData(); intent.prepareToLeaveProcess(); int result = ActivityManagerNative.getDefault() .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) { } return null; }
所以当我们在程序中调用startActivity()的 时候,实际上调用的是Instrumentation的相关的方法。
Instrumentation意为“仪器”,这个类里面的方法大多数和Application和Activity有关,是的,这个类就是完成对Application和Activity初始化和生命周期的工具类。比如说,我单独挑一个callActivityOnCreate()让你看看
public void callActivityOnCreate(Activity activity, Bundle icicle) { prePerformCreate(activity); activity.performCreate(icicle); postPerformCreate(activity); }
对activity.performCreate(icicle);这一行代码熟悉吗?这一行里面就调用了传说中的Activity的入口函数onCreate(),不信?接着往下看
Activity.performCreate()
final void performCreate(Bundle icicle) { onCreate(icicle); mActivityTransitionState.readState(icicle); performCreateCommon(); }
没骗你吧,onCreate在这里调用了吧。但是有一件事情必须说清楚,那就是这个Instrumentation类这么重要,为啥我在开发的过程中,没有发现他的踪迹呢?
是的,Instrumentation这个类很重要,对Activity生命周期方法的调用根本就离不开他,他可以说是一个大管家,但是,这个大管家比较害羞,是一个女的,管内不管外,是老板娘~
那么你可能要问了,老板是谁呀?
老板当然是大名鼎鼎的ActivityThread了!
ActivityThread你都没听说过?那你肯定听说过传说中的UI线程吧?是的,这就是UI线程。我们前面说过,App和AMS是通过Binder传递信息的,那么ActivityThread就是专门与AMS的外交工作的。
AMS说:“ActivityThread,你给我暂停一个Activity!”
ActivityThread就说:“没问题!”然后转身和Instrumentation说:“老婆,AMS让暂停一个Activity,我这里忙着呢,你快去帮我把这事办了把~”
于是,Instrumentation就去把事儿搞定了。
所以说,AMS是董事会,负责指挥和调度的,ActivityThread是老板,虽然说家里的事自己说了算,但是需要听从AMS的指挥,而Instrumentation则是老板娘,负责家里的大事小事,但是一般不抛头露面,听一家之主ActivityThread的安排。
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