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Android系統架構與系統源碼目錄
Android系統啟動流程（一）解析init進程啟動過程
Android系統啟動流程（二）解析Zygote進程啟動過程
Android系統啟動流程（三）解析SyetemServer進程啟動過程
前言
此前的文章我們學習了init進程、Zygote進程和SyetemServer進程的啟動過程，這一篇文章我們就來學習Android系統啟動流程的最后一步：Launcher的啟動流程，并結合本系列的前三篇文章的內容來講解Android系統啟動流程。建議讀這篇文章前要通讀本系列的前三篇文章，否則你可能不會理解我在講什么。
1.Launcher概述
Android系統啟動的最后一步是啟動一個Home應用程序，這個應用程序用來顯示系統中已經安裝的應用程序，這個Home應用程序就叫做Launcher。應用程序Launcher在啟動過程中會請求PackageManagerService返回系統中已經安裝的應用程序的信息，并將這些信息封裝成一個快捷圖標列表顯示在系統屏幕上，這樣用戶可以通過點擊這些快捷圖標來啟動相應的應用程序。
2.Launcher啟動流程
SyetemServer進程在啟動的過程中會啟動PackageManagerService，PackageManagerService啟動后會將系統中的應用程序安裝完成。在此前已經啟動的ActivityManagerService會將Launcher啟動起來。
啟動Launcher的入口為ActivityManagerService的systemReady函數，如下所示。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void startOtherServices() {
...
mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Slog.i(TAG, "Making services ready");
mSystemServiceManager.startBootPhase(
SystemService.PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY);
...
}
...
}
在startOtherServices函數中，會調用ActivityManagerService的systemReady函數：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public void systemReady(final Runnable goingCallback) {
...
synchronized (this) {
...
mStackSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked();
mUserController.sendUserSwitchBroadcastsLocked(-1, currentUserId);
}
}
systemReady函數中調用了ActivityStackSupervisor的resumeFocusedStackTopActivityLocked函數：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java
boolean resumeFocusedStackTopActivityLocked(
ActivityStack targetStack, ActivityRecord target, ActivityOptions targetOptions) {
if (targetStack != null && isFocusedStack(targetStack)) {
return targetStack.resumeTopActivityUncheckedLocked(target, targetOptions);//1
}
final ActivityRecord r = mFocusedStack.topRunningActivityLocked();
if (r == null || r.state != RESUMED) {
mFocusedStack.resumeTopActivityUncheckedLocked(null, null);
}
return false;
}
在注釋1處會調用ActivityStack的resumeTopActivityUncheckedLocked函數，ActivityStack對象是用來描述Activity堆棧的，resumeTopActivityUncheckedLocked函數如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStack.java
boolean resumeTopActivityUncheckedLocked(ActivityRecord prev, ActivityOptions options) {
if (mStackSupervisor.inResumeTopActivity) {
// Don't even start recursing.
return false;
}
boolean result = false;
try {
// Protect against recursion.
mStackSupervisor.inResumeTopActivity = true;
if (mService.mLockScreenShown == ActivityManagerService.LOCK_SCREEN_LEAVING) {
mService.mLockScreenShown = ActivityManagerService.LOCK_SCREEN_HIDDEN;
mService.updateSleepIfNeededLocked();
}
result = resumeTopActivityInnerLocked(prev, options);//1
} finally {
mStackSupervisor.inResumeTopActivity = false;
}
return result;
}
注釋1調用了resumeTopActivityInnerLocked函數：
private boolean resumeTopActivityInnerLocked(ActivityRecord prev, ActivityOptions options) {
...
return isOnHomeDisplay() &&
mStackSupervisor.resumeHomeStackTask(returnTaskType, prev, "prevFinished");
...
}
resumeTopActivityInnerLocked函數的代碼很長，我們截取我們要分析的關鍵的一句：調用ActivityStackSupervisor的resumeHomeStackTask函數，代碼如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java
boolean resumeHomeStackTask(int homeStackTaskType, ActivityRecord prev, String reason) {
...
if (r != null && !r.finishing) {
mService.setFocusedActivityLocked(r, myReason);
return resumeFocusedStackTopActivityLocked(mHomeStack, prev, null);
}
return mService.startHomeActivityLocked(mCurrentUser, myReason);//1
}
在注釋1處調用了ActivityManagerService的startHomeActivityLocked函數，如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
boolean startHomeActivityLocked(int userId, String reason) {
if (mFactoryTest == FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL
&& mTopAction == null) {//1
return false;
}
Intent intent = getHomeIntent();//2
ActivityInfo aInfo = resolveActivityInfo(intent, STOCK_PM_FLAGS, userId);
if (aInfo != null) {
intent.setComponent(new ComponentName(aInfo.applicationInfo.packageName, aInfo.name));
aInfo = new ActivityInfo(aInfo);
aInfo.applicationInfo = getAppInfoForUser(aInfo.applicationInfo, userId);
ProcessRecord app = getProcessRecordLocked(aInfo.processName,
aInfo.applicationInfo.uid, true);
if (app == null || app.instrumentationClass == null) {//3
intent.setFlags(intent.getFlags() | Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
mActivityStarter.startHomeActivityLocked(intent, aInfo, reason);//4
}
} else {
Slog.wtf(TAG, "No home screen found for " + intent, new Throwable());
}
return true;
}
注釋1處的mFactoryTest代表系統的運行模式，系統的運行模式分為三種，分別是非工廠模式、低級工廠模式和高級工廠模式，mTopAction則用來描述第一個被啟動Activity組件的Action，它的值為Intent.ACTION_MAIN。因此注釋1的代碼意思就是mFactoryTest為FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL（低級工廠模式）并且mTopAction=null時，直接返回false。注釋2處的getHomeIntent函數如下所示。
Intent getHomeIntent() {
Intent intent = new Intent(mTopAction, mTopData != null ? Uri.parse(mTopData) : null);
intent.setComponent(mTopComponent);
intent.addFlags(Intent.FLAG_DEBUG_TRIAGED_MISSING);
if (mFactoryTest != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) {
intent.addCategory(Intent.CATEGORY_HOME);
}
return intent;
}
getHomeIntent函數中創建了Intent，并將mTopAction和mTopData傳入。mTopAction的值為Intent.ACTION_MAIN，并且如果系統運行模式不是低級工廠模式則將intent的Category設置為Intent.CATEGORY_HOME。我們再回到ActivityManagerService的startHomeActivityLocked函數，假設系統的運行模式不是低級工廠模式，在注釋3處判斷符合Action為Intent.ACTION_MAIN，Category為Intent.CATEGORY_HOME的應用程序是否已經啟動，如果沒啟動則調用注釋4的方法啟動該應用程序。
這個被啟動的應用程序就是Launcher，因為Launcher的Manifest文件中的intent-filter標簽匹配了Action為Intent.ACTION_MAIN，Category為Intent.CATEGORY_HOME。Launcher的Manifest文件如下所示。
packages/apps/Launcher3/AndroidManifest.xml
<manifest
xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
package="com.android.launcher3">
<uses-sdk android:targetSdkVersion="23" android:minSdkVersion="16"/>
...
<application
...
<activity
android:name="com.android.launcher3.Launcher"
android:launchMode="singleTask"
android:clearTaskOnLaunch="true"
android:stateNotNeeded="true"
android:theme="@style/Theme"
android:windowSoftInputMode="adjustPan"
android:screenOrientation="nosensor"
android:configChanges="keyboard|keyboardHidden|navigation"
android:resumeWhilePausing="true"
android:taskAffinity=""
android:enabled="true">
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.MAIN" />
<category android:name="android.intent.category.HOME" />
<category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
<category android:name="android.intent.category.MONKEY"/>
</intent-filter>
</activity>
...
</application>
</manifest>
這樣，應用程序Launcher就會被啟動起來，并執行它的onCreate函數。
3.Launcher中應用圖標顯示流程
Launcher的onCreate函數如下所示。
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/Launcher.java
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
...
LauncherAppState app = LauncherAppState.getInstance();//1
mDeviceProfile = getResources().getConfiguration().orientation
== Configuration.ORIENTATION_LANDSCAPE ?
app.getInvariantDeviceProfile().landscapeProfile
: app.getInvariantDeviceProfile().portraitProfile;
mSharedPrefs = Utilities.getPrefs(this);
mIsSafeModeEnabled = getPackageManager().isSafeMode();
mModel = app.setLauncher(this);//2
....
if (!mRestoring) {
if (DISABLE_SYNCHRONOUS_BINDING_CURRENT_PAGE) {
mModel.startLoader(PagedView.INVALID_RESTORE_PAGE);//2
} else {
mModel.startLoader(mWorkspace.getRestorePage());
}
}
...
}
注釋1處獲取LauncherAppState的實例并在注釋2處調用它的setLauncher函數并將Launcher對象傳入，LauncherAppState的setLauncher函數如下所示。
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/LauncherAppState.java
LauncherModel setLauncher(Launcher launcher) {
getLauncherProvider().setLauncherProviderChangeListener(launcher);
mModel.initialize(launcher);//1
mAccessibilityDelegate = ((launcher != null) && Utilities.ATLEAST_LOLLIPOP) ?
new LauncherAccessibilityDelegate(launcher) : null;
return mModel;
}
注釋1處會調用LauncherModel的initialize函數：
public void initialize(Callbacks callbacks) {
synchronized (mLock) {
unbindItemInfosAndClearQueuedBindRunnables();
mCallbacks = new WeakReference<Callbacks>(callbacks);
}
}
在initialize函數中會將Callbacks，也就是傳入的Launcher 封裝成一個弱引用對象。因此我們得知mCallbacks變量指的就是封裝成弱引用對象的Launcher，這個mCallbacks后文會用到它。
再回到Launcher的onCreate函數，在注釋2處調用了LauncherModel的startLoader函數：
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/LauncherModel.java
...
@Thunk static final HandlerThread sWorkerThread = new HandlerThread("launcher-loader");//1
static {
sWorkerThread.start();
}
@Thunk static final Handler sWorker = new Handler(sWorkerThread.getLooper());//2
...
public void startLoader(int synchronousBindPage, int loadFlags) {s
InstallShortcutReceiver.enableInstallQueue();
synchronized (mLock) {
synchronized (mDeferredBindRunnables) {
mDeferredBindRunnables.clear();
}
if (mCallbacks != null && mCallbacks.get() != null) {
stopLoaderLocked();
mLoaderTask = new LoaderTask(mApp.getContext(), loadFlags);//3
if (synchronousBindPage != PagedView.INVALID_RESTORE_PAGE
&& mAllAppsLoaded && mWorkspaceLoaded && !mIsLoaderTaskRunning) {
mLoaderTask.runBindSynchronousPage(synchronousBindPage);
} else {
sWorkerThread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
sWorker.post(mLoaderTask);//4
}
}
}
}
注釋1處創建了具有消息循環的線程HandlerThread對象。注釋2處創建了Handler，并且傳入HandlerThread的Looper。Hander的作用就是向HandlerThread發送消息。在注釋3處創建LoaderTask，在注釋4處將LoaderTask作為消息發送給HandlerThread 。
LoaderTask類實現了Runnable接口，當LoaderTask所描述的消息被處理時則會調用它的run函數，代碼如下所示
private class LoaderTask implements Runnable {
...
public void run() {
synchronized (mLock) {
if (mStopped) {
return;
}
mIsLoaderTaskRunning = true;
}
keep_running: {
if (DEBUG_LOADERS) Log.d(TAG, "step 1: loading workspace");
loadAndBindWorkspace();//1
if (mStopped) {
break keep_running;
}
waitForIdle();
if (DEBUG_LOADERS) Log.d(TAG, "step 2: loading all apps");
loadAndBindAllApps();//2
}
mContext = null;
synchronized (mLock) {
if (mLoaderTask == this) {
mLoaderTask = null;
}
mIsLoaderTaskRunning = false;
mHasLoaderCompletedOnce = true;
}
}
...
}
Launcher是用工作區的形式來顯示系統安裝的應用程序的快捷圖標，每一個工作區都是來描述一個抽象桌面的，它由n個屏幕組成，每個屏幕又分n個單元格，每個單元格用來顯示一個應用程序的快捷圖標。注釋1處調用loadAndBindWorkspace函數用來加載工作區信息，注釋2處的loadAndBindAllApps函數是用來加載系統已經安裝的應用程序信息，loadAndBindAllApps函數代碼如下所示。
private void loadAndBindAllApps() {
if (DEBUG_LOADERS) {
Log.d(TAG, "loadAndBindAllApps mAllAppsLoaded=" + mAllAppsLoaded);
}
if (!mAllAppsLoaded) {
loadAllApps();//1
synchronized (LoaderTask.this) {
if (mStopped) {
return;
}
}
updateIconCache();
synchronized (LoaderTask.this) {
if (mStopped) {
return;
}
mAllAppsLoaded = true;
}
} else {
onlyBindAllApps();
}
}
如果系統沒有加載已經安裝的應用程序信息，則會調用注釋1處的loadAllApps函數：
private void loadAllApps() {
...
mHandler.post(new Runnable() {
public void run() {
final long bindTime = SystemClock.uptimeMillis();
final Callbacks callbacks = tryGetCallbacks(oldCallbacks);
if (callbacks != null) {
callbacks.bindAllApplications(added);//1
if (DEBUG_LOADERS) {
Log.d(TAG, "bound " + added.size() + " apps in "
+ (SystemClock.uptimeMillis() - bindTime) + "ms");
}
} else {
Log.i(TAG, "not binding apps: no Launcher activity");
}
}
});
...
}
在注釋1處會調用callbacks的bindAllApplications函數，在前面我們得知這個callbacks實際是指向Launcher的，因此我們來查看Launcher的bindAllApplications函數，代碼如下所示。
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/Launcher.java
public void bindAllApplications(final ArrayList<AppInfo> apps) {
if (waitUntilResume(mBindAllApplicationsRunnable, true)) {
mTmpAppsList = apps;
return;
}
if (mAppsView != null) {
mAppsView.setApps(apps);//1
}
if (mLauncherCallbacks != null) {
mLauncherCallbacks.bindAllApplications(apps);
}
}
在注釋1處會調用AllAppsContainerView的setApps函數，并將包含應用信息的列表apps傳進去，AllAppsContainerView的setApps函數如下所示。
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/allapps/AllAppsContainerView.java
public void setApps(List<AppInfo> apps) {
mApps.setApps(apps);
}
包含應用信息的列表apps已經傳給了AllAppsContainerView，查看AllAppsContainerView的onFinishInflate函數：
@Override
protected void onFinishInflate() {
super.onFinishInflate();
...
// Load the all apps recycler view
mAppsRecyclerView = (AllAppsRecyclerView) findViewById(R.id.apps_list_view);//1
mAppsRecyclerView.setApps(mApps);//2
mAppsRecyclerView.setLayoutManager(mLayoutManager);
mAppsRecyclerView.setAdapter(mAdapter);//3
mAppsRecyclerView.setHasFixedSize(true);
mAppsRecyclerView.addOnScrollListener(mElevationController);
mAppsRecyclerView.setElevationController(mElevationController);
...
}
onFinishInflate函數在加載完xml文件時就會調用，在注釋1處得到AllAppsRecyclerView用來顯示App列表，并在注釋2處將apps的信息列表傳進去，并在注釋3處為AllAppsRecyclerView設置Adapter。這樣應用程序快捷圖標的列表就會顯示在屏幕上。
到這里Launcher啟動流程就講到這，接下來講Android系統啟動流程。
4.Android系統啟動流程
那么結合本篇以及本系列的前三篇文章，我們就可以得出Android系統啟動流程，如下所示。
1.啟動電源以及系統啟動
當電源按下時引導芯片代碼開始從預定義的地方（固化在ROM）開始執行。加載引導程序Bootloader到RAM，然后執行。
2.引導程序BootLoader
引導程序BootLoader是在Android操作系統開始運行前的一個小程序，它的主要作用是把系統OS拉起來并運行。
3.Linux內核啟動
內核啟動時，設置緩存、被保護存儲器、計劃列表、加載驅動。當內核完成系統設置，它首先在系統文件中尋找init.rc文件，并啟動init進程。
4.init進程啟動
初始化和啟動屬性服務，并且啟動Zygote進程。
5.Zygote進程啟動
創建JavaVM并為JavaVM注冊JNI，創建服務端Socket，啟動SystemServer進程。
6.SystemServer進程啟動
啟動Binder線程池和SystemServiceManager，并且啟動各種系統服務。
7.Launcher啟動
被SystemServer進程啟動的ActivityManagerService會啟動Launcher，Launcher啟動后會將已安裝應用的快捷圖標顯示到界面上。
結合上面的流程，給出Android系統啟動流程圖：
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