眾所周知，Android是一個基于Linux實現的操作系統。但對于Linux內核來說，Android也僅僅只是一個運行在內核之上的應用程序，與其他運行在內核之上的應用程序沒有任何區別。所以Android也需要運行環境，需要Linux內核在啟動完成后加載Android Framework運行所需要的資源。當Framework完成初始化后才能繼續啟動相應的APK應用程序。
Framework啟動分析
Framework運行的第一個Java虛擬機進程為zygote（對應具體程序為app_process，該程序位于system/bin目錄下），zygote是APK應用程序的父進程，此后所有的虛擬機進程都由zygote創建。
zygote有兩個功能：
1.接受請求創建新的Dalvik進程
2.共享類和資源（需要加載的資源在preload-classes文本文件中聲明）
對于Android來說，每一個應用程序對應著一個Linux 進程，每一個進程都是一個Dalvik虛擬機，Dalvik虛擬機是一種類似Java虛擬機的實現。
zygote進程在啟動時會預先裝載共享類和共享資源，這些類及資源實際上就是SDK中定義的大部分類和資源。當zygote進程創建新進程時，新的APK進程只需裝載自身類和資源即可。共享的資源位于同一段物理內存空間中，zygote進程及其創建的Dalvik進程都可以訪問，這就解決了多個APK共享Framework資源的問題。（更多關于資源的討論請看Android資源加載機制詳解）
zygote創建的第一個進程名為SystemServer，SystemServer創建了一個Socket客戶端，并創建了ActivityManagerService線程來管理該客戶端。之后所有的Dalvik進程都是由該客戶端啟動的。當需要啟動新的APK進程時，AmS會通過該Socket客戶端向zygote進程的Socket服務端發送一個啟動命令，然后zygote就會創建(使用fork()創建新進程)出新的應用程序進程。
系統服務
SystemServer進程內部運行著APK應用中能夠直接交互的大部分系統服務。比如WindowManagerService（簡稱WmS），ActivityManagerService（簡稱AmS），PackageManagerService（簡稱PmS）等。這些系統服務都是以一個線程的方式生存在SystemServer進程中。SystemServer啟動的各種服務線程如下所示：
- PowerManagerService電源管理服務
- ActivityManagerService管理Activity
- PackageManagerService程序包管理服務
- BatteryService電池管理服務
- LightService自然光強度感應傳感器服務
- VibratorService震動傳感器服務
- ClipboardService剪切板服務
- NetworkManagerService網絡管理服務
- InputMethodManagerService輸入法管理服務
- BluetoothService藍牙服務
- ...
Dalvik與Android Runtime（ART）
Dalvik是一種類Java虛擬機的實現，其執行的是class優化后的dex字節碼文件。Dalvik通過一個JIT（Just-In-Time）編譯器去解釋字節碼，但執行效率并不理想。
自動Android 4.4后安卓就內置了ART實現，從5.0開始更是直接拋棄了Dalvik全面使用ART。ART通過AOT機制（Ahead-Of-Time）在應程序安裝時將字節碼編譯成機器語言，因此執行速度更快。并且ART也完全兼容Dalvik。
應用程序啟動分析
在計算機的世界里每個程序都有一個main()方法，程序代碼都是從main()方法開始執行，Android應用程序也不例外。
當應用程序啟動時系統首先會為其創建一個Dalvik虛擬機進程，并加載APK應用程序類及資源。然后，APK應用程序從ActivityThred的main()方法處開始執行。
首先main()方法為UI線程創建一個消息隊列（MessageQueue）。然后創建ActivityThread對象，ActivityThread初始化時會創建一個Handler和一個Binder。Binder負責接收遠程AmS的IPC調用，接收到調用后通過Handler將消息發送到消息隊列，UI主線程會異步地從消息隊列中取出消息并執行相應操作，比如start,stop,pause等。
接著UI主線程調用Looper.loop()方法進入消息循環體，進入后就會不斷從消息隊列中讀取并處理消息。
ActivityThread是APK程序的UI線程，也就是我們所說的主線程。主線程要求執行時間不能超過5秒，超過就會報ANR，這個5秒就是UI線程消息隊列循環一次的最大時間閾值。
當ActivityThread接收到AmS發送的start某個Activity消息后，就會創建指定Activity對象。Activity又會創建PhoneWindow類，PhoneWindow創建DecorView，DecorView內部包含Activity.setContentView(R.layout.xxx)指定的布局。
創建完成后，Activity需要將布局顯示在屏幕上，于是調用WindowManager.addView()方法。WindowManager為Activity對應的窗口（Window）創建一個ViewRoot對象（每一個窗口對應一個ViewRoot對象），然后調用WmS提供的遠程接口將窗口（布局）顯示到屏幕上。至此應用程序中的Activity就顯示在屏幕上了。
APK中的線程
在現在操作系統中，任何應用程序都運行在線程之中。客戶端在啟動時系統會首先為其分配一個線程，然后該線程從程序的入口處開始執行。對于包含Activity的客戶端程序，至少包含三個線程：
- 主線程，又稱UI線程，也就是應用程序本身所在的線程，主要用于處理用戶消息以及繪制程序界面。
- ViewRoot.W對象對應的線程，Activity啟動后會創建一個ViewRoot.W對象，W對象繼承自Binder，因此會啟動一個對象負責接收Linux Binder驅動的IPC調用。
- ApplicationThread對象所對應的線程，該對象也繼承自Binder，因此也會啟動一個線程用于IPC調用。
自定義Thread與UI線程的區別
對于UI線程，在啟動時已經創建了消息隊列（MessageQueue），既在ActivityThread的main()方法中已經使用Looper.prepareMainLooper()方法為UI線程添加了Looper對象。程序員可以直接在Activity中定義Handler對象發送處理消息。
而對于普通線程，需要手動調用Looper.prepareLooper()方法為Thread創建消息隊列，這樣才能定義Handler處理消息。即不能直接在Thread中定義Handler。
從使用場景上說，就是不能直接給Thread對象發消息，但是卻可以給UI線程發消息。
具體Handler的使用及解釋請移步Android異步通信機制詳解
一些重要的類：
下面是一些系統中常見的類及其功能介紹，通讀一遍會對理解Android源碼很有幫助。
兩個重要的系統服務
- WindowManagerService，管理所有的窗口，包括創建刪除窗口，隱藏顯示窗口，決定窗口的層級順序，指定當前正在與應用程序交互的窗口。
- ActivityManagerService，內存管理，進程管理，統一調度所有應用程序中的Activity。所有Activity的啟動必須通知AmS，AmS也決定了某個進程會不會被殺死。
兩個消息處理類
- KeyQ類：該類是WmS的內部類，繼承自KeyInputQueue，一旦創建就立即啟動一個線程，該線程會不斷讀取用戶UI操作消息，比如按鍵、觸摸屏、等，并把這些消息放到一個消息隊列QueueEvent類中。
- InputDispatcherThread類：該類一旦創建也會啟動一個線程，該線程會不斷地從QueueEvent中讀取用戶消息，并進行一定的過濾，過濾后發送給當前活動的而應用程序中。
其他常用類
- ActivityThread類，應用程序主線程類，所有的APK都有且僅有一個ActivityThread類，程序的入口為該類中的static main()方法，ActivityThread所在的線程即為UI線程或主線程。
- ViewRoot類，WmS管理客戶端窗口時，需要通知客戶端進行某種操作，這些都是通過IPC調用來完成的，而客戶端在接收到IPC后，都需要將該調用轉換成本地異步調用。ViewRoot繼承自Handler，其作用就是將遠程接口調用轉換成本地異步調用。
- W類，ViewRoot內部類，繼承自Binder，Wms通知客戶端時就是該類進行IPC調用。該類內部會向其所在的ViewRoot發送一個Handler消息，以便進行異步處理。
- Window類，是一個抽象類，提供了一套操作窗口的通用方法（Callback接口）。Activity就是通過實現這個Callback接口來獲得對消息的處理機會。因為消息首先會由WmS傳遞給窗口中的View樹，View樹不處理消息的話才會傳遞給Window，這時候就會回調Activity實現的Callback方法使Activity有機會處理事件。
- PhoneWindow類，是Window的具體實現類，其內部保存有DecorView對象。
- DecorView類，應用程序視圖的根布局View，該類繼承自FrameLayout。客戶端使用WindowManager添加窗口就是將該類（及其子View）添加到WmS中，并將其所代表的視圖繪制到屏幕上。
- Activity類，該類APK程序最小運行單元。ActivityThread根據用戶的操作選擇加載哪個Activity。
- WindowManager類，該類是WindowManagerService在客戶端的管理類，客戶端通過WindowManager申請創建一個窗口，而具體創建窗口的任務是由WMS來完成的。
參考資料
ART無縫替換Dalvik虛擬機
