Activity啟動流程

1 前言

日常開發過程中我們經常調用startActivity(..)啟動新的Activity，那么系統是如何找到這個Activity，Activity的啟動模式的啟動模式在什么地方發揮作用，以及如何控制兩個Activity的生命周期的，這些值得深入源碼中去探索下。

2 Activity啟動整體過程

Activity啟動整體流程.png
  1. 點擊桌面app圖標，Launcher進程采用Binder IPC向system_server進程發起startActivity請求；
  2. system_server進程接收到請求后，向zygote進程發送創建新進程的請求；
  3. zygote進程fork出新的子進程，即App進程；
  4. App進程通過Binder IPC向system_server進程發起attach Application請求；
  5. system_server收到請求后，進行一系列的準備后，再通過Binder IPC向App進程發送scheduleLaunchActivity請求；
  6. App進程的ApplicationThread收到請求后，通過handler向主線程發送LAUNCH_ACTIVITY消息；
  7. 主線程在收到Message后，創建目標Activity，并回調Activity.onCreate()等方法；

注意：App與AMS通過Binder進行IPC通信，AMS(SystemServer進程)與zygote通過Socket進行IPC通信，Zygote創建一個套接字，監聽ams發過來的fork請求。

2.1 啟動過程涉及的主要類

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/
  - ActivityManagerService.java
  - ActivityStackSupervisor.java
  - ActivityStack.java
  - ActivityRecord.java
  - ProcessRecord.java

frameworks/base/core/java/android/app/
  - IActivityManager.java
  - ActivityManagerNative.java (內含ActivityManagerProxy)
  - ActivityManager.java

  - IApplicationThread.java
  - ApplicationThreadNative.java (內含ApplicationThreadProxy)
  - ActivityThread.java (內含ApplicationThread)
  - Instrumentation.java
  - ContextImpl.java

  • ActivityManagerServices
    簡稱AMS，服務端對象，負責系統中所有Activity的生命周期。

  • ActivityStackSupervisor
    管理activity任務棧，內部管理了mHomeStack、mFocusedStack和mLastFocusedStack三個Activity棧。其中，mHomeStack管理的是Launcher相關的Activity棧；mFocusedStack管理的是當前顯示在前臺Activity的Activity棧；mLastFocusedStack管理的是上一次顯示在前臺Activity的Activity棧。

  • ActivityStack
    Activity在AMS的棧管理，用來記錄已經啟動的Activity的先后關系，狀態信息等。通過ActivityStack決定是否需要啟動新的進程。

  • ActivityRecord
    ActivityStack的管理對象，每個Activity在AMS對應一個ActivityRecord，來記錄Activity的狀態以及其他的管理信息，其實就是服務器端的Activity對象的映像。

  • TaskRecord
    AMS抽象出來的一個“任務”的概念，是記錄ActivityRecord的棧，一個“Task”包含若干個ActivityRecord。AMS用TaskRecord確保Activity啟動和退出的順序。如果你清楚Activity的4種launchMode，那么對這個概念應該不陌生。

  • ApplicationThread
    用來實現AMS和ActivityThread之間的交互。在AMS需要管理相關Application中的Activity的生命周期時，通過ApplicationThread的代理對象與ActivityThread通訊。

  • ApplicationThreadProxy
    ApplicationThread 在服務端的代理，AMS就是通過該代理與ActivityThread進行通信的。

  • ActivityThread
    App的真正入口，當開啟App之后，會調用main()開始運行，開啟消息循環隊列，這就是傳說中的UI線程或者叫主線程。與ActivityManagerServices配合，一起完成Activity的管理工作。

  • Instrumentation
    儀表盤，每一個應用程序只有一個Instrumentation對象，每個Activity內都有一個對該對象的引用。負責調用
    Activity和Application生命周期。測試用到這個類比較多。AMS是董事會，負責指揮和調度的，ActivityThread是老板，雖然說家里的事自己說了算，但是需要聽從AMS的指揮，而Instrumentation則是老板娘，負責家里的大事小事，但是一般不拋頭露面，聽一家之主ActivityThread的安排。

3 Activity啟動過程階段

Launcher啟動Activity過程.png

Activity啟動流程（從Launcher開始）：
第一階段： Launcher通知AMS要啟動新的Activity（在Launcher所在的進程執行）

  • Launcher.startActivitySafely //首先Launcher發起啟動Activity的請求
  • Activity.startActivity
  • Activity.startActivityForResult
  • Instrumentation.execStartActivity //交由Instrumentation代為發起請求
  • ActivityManager.getService().startActivity //通過IActivityManagerSingleton.get()得到一個AMP代理對象
  • ActivityManagerProxy.startActivity //通過AMP代理通知AMS啟動activity

第二階段：AMS先校驗一下Activity的正確性，如果正確的話，會暫存一下Activity的信息。然后，AMS會通知Launcher程序pause Activity（在AMS所在進程執行）

  • ctivityManagerService.startActivity
  • ActivityManagerService.startActivityAsUser
  • ActivityStackSupervisor.startActivityMayWait
  • ActivityStackSupervisor.startActivityLocked ：檢查有沒有在AndroidManifest中注冊
  • ActivityStackSupervisor.startActivityUncheckedLocked
  • ActivityStack.startActivityLocked ：判斷是否需要創建一個新的任務來啟動Activity。
  • ActivityStack.resumeTopActivityLocked ：獲取棧頂的activity，并通知Launcher應該pause掉這個Activity以便啟動新的activity。
  • ActivityStack.startPausingLocked
  • ApplicationThreadProxy.schedulePauseActivity

第三階段： pause Launcher的Activity，并通知AMS已經paused（在Launcher所在進程執行）

  • ApplicationThread.schedulePauseActivity
  • ActivityThread.queueOrSendMessage
  • H.handleMessage
  • ActivityThread.handlePauseActivity
  • ActivityManagerProxy.activityPaused

第四階段：檢查activity所在進程是否存在，如果存在，就直接通知這個進程，在該進程中啟動Activity；不存在的話，會調用Process.start創建一個新進程（執行在AMS進程）

  • ActivityManagerService.activityPaused
  • ActivityStack.activityPaused
  • ActivityStack.completePauseLocked
  • ActivityStack.resumeTopActivityLocked
  • ActivityStack.startSpecificActivityLocked
  • ActivityManagerService.startProcessLocked
  • Process.start //在這里創建了新進程，新的進程會導入ActivityThread類，并執行它的main函數

第五階段： 創建ActivityThread實例，執行一些初始化操作，并綁定Application。如果Application不存在，會調用LoadedApk.makeApplication創建一個新的Application對象。之后進入Loop循環。（執行在新創建的app進程）

  • ActivityThread.main
  • ActivityThread.attach(false) //聲明不是系統進程
  • ActivityManagerProxy.attachApplication

第六階段：處理新的應用進程發出的創建進程完成的通信請求，并通知新應用程序進程啟動目標Activity組件（執行在AMS進程）

  • ActivityManagerService.attachApplication //AMS綁定本地ApplicationThread對象，后續通過ApplicationThreadProxy來通信。
  • ActivityManagerService.attachApplicationLocked
  • ActivityStack.realStartActivityLocked //真正要啟動Activity了！
  • ApplicationThreadProxy.scheduleLaunchActivity //AMS通過ATP通知app進程啟動Activity

第七階段： 加載MainActivity類，調用onCreate聲明周期方法（執行在新啟動的app進程）

  • ApplicationThread.scheduleLaunchActivity //ApplicationThread發消息給AT
  • ActivityThread.queueOrSendMessage
  • H.handleMessage //AT的Handler來處理接收到的LAUNCH_ACTIVITY的消息
  • ActivityThread.handleLaunchActivity
  • ActivityThread.performLaunchActivity
  • Instrumentation.newActivity //調用Instrumentation類來新建一個Activity對象
  • Instrumentation.callActivityOnCreate
  • MainActivity.onCreate
  • ActivityThread.handleResumeActivity
  • AMP.activityResumed
  • AMS.activityResumed(AMS進程)

4 Activity啟動代碼分析

Activity啟動流程詳圖.png

Activity的啟動過程主要會涉及五個進程：Launcher進程、System_server進程、當前的前臺進程、待啟動的Activity所在進程、Zygote進程， 在上圖中已有所體現。
具體源碼分析見參考資料[5]和[10]

參考資料：

[1] Activity啟動流程 ★
[2] Activity 啟動全過程解析 ★
[3] Android的Activity啟動流程分析 ★
[4] Activity 啟動流程 √
[5] 一張圖表示Activity啟動流程-- Activity啟動流程詳解 ★★
[6] 3分鐘看懂Activity啟動流程 √
[7] 說說Activity的啟動流程 ★
[8] Android進程啟動過程 & Activity顯示過程 √
[9] 庖丁解牛 Activity 啟動流程 √
[10] startActivity啟動過程分析

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