本文以圖文并茂的形式簡(jiǎn)單介紹一個(gè)APP從啟動(dòng)到主頁(yè)面顯示經(jīng)歷了哪些流程，以及實(shí)現(xiàn)的原理。不介紹具體源碼，僅僅構(gòu)建一個(gè)大體框架。

***程概述

 

 

啟動(dòng)流程：

①點(diǎn)擊桌面App圖標(biāo)，Launcher進(jìn)程采用Binder IPC向system_server進(jìn)程發(fā)起startActivity請(qǐng)求;

②system_server進(jìn)程接收到請(qǐng)求后，向zygote進(jìn)程發(fā)送創(chuàng)建進(jìn)程的請(qǐng)求;

③Zygote進(jìn)程fork出新的子進(jìn)程，即App進(jìn)程;

④App進(jìn)程，通過(guò)Binder IPC向sytem_server進(jìn)程發(fā)起attachApplication請(qǐng)求;

⑤system_server進(jìn)程在收到請(qǐng)求后，進(jìn)行一系列準(zhǔn)備工作后，再通過(guò)binder IPC向App進(jìn)程發(fā)送scheduleLaunchActivity請(qǐng)求;

⑥App進(jìn)程的binder線程(ApplicationThread)在收到請(qǐng)求后，通過(guò)handler向主線程發(fā)送LAUNCH_ACTIVITY消息;

⑦主線程在收到Message后，通過(guò)發(fā)射機(jī)制創(chuàng)建目標(biāo)Activity，并回調(diào)Activity.onCreate()等方法。

⑧到此，App便正式啟動(dòng)，開(kāi)始進(jìn)入Activity生命周期，執(zhí)行完onCreate/onStart/onResume方法，UI渲染結(jié)束后便可以看到App的主界面。

上面的一些列步驟簡(jiǎn)單介紹了一個(gè)APP啟動(dòng)到主頁(yè)面顯示的過(guò)程，可能這些流程中的一些術(shù)語(yǔ)看的有些懵，什么是Launcher，什么是zygote，什么是applicationThread.....

下面我們一一介紹。

二、理論基礎(chǔ)

1.zygote

zygote意為“受精卵“。Android是基于Linux系統(tǒng)的，而在Linux中，所有的進(jìn)程都是由init進(jìn)程直接或者是間接fork出來(lái)的，zygote進(jìn)程也不例外。

在Android系統(tǒng)里面，zygote是一個(gè)進(jìn)程的名字。Android是基于Linux System的，當(dāng)你的手機(jī)開(kāi)機(jī)的時(shí)候，Linux的內(nèi)核加載完成之后就會(huì)啟動(dòng)一個(gè)叫“init“的進(jìn)程。在Linux System里面，所有的進(jìn)程都是由init進(jìn)程fork出來(lái)的，我們的zygote進(jìn)程也不例外。

我們都知道，每一個(gè)App其實(shí)都是

• 一個(gè)單獨(dú)的dalvik虛擬機(jī)
• 一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程

所以當(dāng)系統(tǒng)里面的***個(gè)zygote進(jìn)程運(yùn)行之后，在這之后再開(kāi)啟App，就相當(dāng)于開(kāi)啟一個(gè)新的進(jìn)程。而為了實(shí)現(xiàn)資源共用和更快的啟動(dòng)速度，Android系統(tǒng)開(kāi)啟新進(jìn)程的方式，是通過(guò)fork***個(gè)zygote進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的。所以說(shuō)，除了***個(gè)zygote進(jìn)程，其他應(yīng)用所在的進(jìn)程都是zygote的子進(jìn)程，這下你明白為什么這個(gè)進(jìn)程叫“受精卵”了吧?因?yàn)榫拖袷且粋€(gè)受精卵一樣，它能快速的分裂，并且產(chǎn)生遺傳物質(zhì)一樣的細(xì)胞!

2.system_server

SystemServer也是一個(gè)進(jìn)程，而且是由zygote進(jìn)程fork出來(lái)的。

知道了SystemServer的本質(zhì)，我們對(duì)它就不算太陌生了，這個(gè)進(jìn)程是Android Framework里面兩大非常重要的進(jìn)程之一——另外一個(gè)進(jìn)程就是上面的zygote進(jìn)程。

為什么說(shuō)SystemServer非常重要呢?因?yàn)橄到y(tǒng)里面重要的服務(wù)都是在這個(gè)進(jìn)程里面開(kāi)啟的，比如

ActivityManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService等等。

3.ActivityManagerService

ActivityManagerService，簡(jiǎn)稱AMS，服務(wù)端對(duì)象，負(fù)責(zé)系統(tǒng)中所有Activity的生命周期。

ActivityManagerService進(jìn)行初始化的時(shí)機(jī)很明確，就是在SystemServer進(jìn)程開(kāi)啟的時(shí)候，就會(huì)初始化ActivityManagerService。

下面介紹下Android系統(tǒng)里面的服務(wù)器和客戶端的概念。

其實(shí)服務(wù)器客戶端的概念不僅僅存在于Web開(kāi)發(fā)中，在Android的框架設(shè)計(jì)中，使用的也是這一種模式。服務(wù)器端指的就是所有App共用的系統(tǒng)服務(wù)，比如我們這里提到的ActivityManagerService，和前面提到的PackageManagerService、WindowManagerService等等，這些基礎(chǔ)的系統(tǒng)服務(wù)是被所有的App公用的，當(dāng)某個(gè)App想實(shí)現(xiàn)某個(gè)操作的時(shí)候，要告訴這些系統(tǒng)服務(wù)，比如你想打開(kāi)一個(gè)App，那么我們知道了包名和MainActivity類名之后就可以打開(kāi)

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，我們的App通過(guò)調(diào)用startActivity()并不能直接打開(kāi)另外一個(gè)App，這個(gè)方法會(huì)通過(guò)一系列的調(diào)用，***還是告訴AMS說(shuō)：“我要打開(kāi)這個(gè)App，我知道他的住址和名字，你幫我打開(kāi)吧!”所以是AMS來(lái)通知zygote進(jìn)程來(lái)fork一個(gè)新進(jìn)程，來(lái)開(kāi)啟我們的目標(biāo)App的。這就像是瀏覽器想要打開(kāi)一個(gè)超鏈接一樣，瀏覽器把網(wǎng)頁(yè)地址發(fā)送給服務(wù)器，然后還是服務(wù)器把需要的資源文件發(fā)送給客戶端的。

知道了Android Framework的客戶端服務(wù)器架構(gòu)之后，我們還需要了解一件事情，那就是我們的App和AMS(SystemServer進(jìn)程)還有zygote進(jìn)程分屬于三個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，他們之間如何通信呢?

App與AMS通過(guò)Binder進(jìn)行IPC通信，AMS(SystemServer進(jìn)程)與zygote通過(guò)Socket進(jìn)行IPC通信。后面具體介紹。

那么AMS有什么用呢?在前面我們知道了，如果想打開(kāi)一個(gè)App的話，需要AMS去通知zygote進(jìn)程，除此之外，其實(shí)所有的Activity的開(kāi)啟、暫停、關(guān)閉都需要AMS來(lái)控制，所以我們說(shuō)，AMS負(fù)責(zé)系統(tǒng)中所有Activity的生命周期。

在Android系統(tǒng)中，任何一個(gè)Activity的啟動(dòng)都是由AMS和應(yīng)用程序進(jìn)程(主要是ActivityThread)相互配合來(lái)完成的。AMS服務(wù)統(tǒng)一調(diào)度系統(tǒng)中所有進(jìn)程的Activity啟動(dòng)，而每個(gè)Activity的啟動(dòng)過(guò)程則由其所屬的進(jìn)程具體來(lái)完成。

4.Launcher

當(dāng)我們點(diǎn)擊手機(jī)桌面上的圖標(biāo)的時(shí)候，App就由Launcher開(kāi)始啟動(dòng)了。但是，你有沒(méi)有思考過(guò)Launcher到底是一個(gè)什么東西?

Launcher本質(zhì)上也是一個(gè)應(yīng)用程序，和我們的App一樣，也是繼承自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實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)擊、長(zhǎng)按等回調(diào)接口，來(lái)接收用戶的輸入。既然是普通的App，那么我們的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)在這里就仍然適用，比如，我們點(diǎn)擊圖標(biāo)的時(shí)候，是怎么開(kāi)啟的應(yīng)用呢?捕捉圖標(biāo)點(diǎn)擊事件，然后startActivity()發(fā)送對(duì)應(yīng)的Intent請(qǐng)求唄!是的，Launcher也是這么做的，就是這么easy!

5.Instrumentation和ActivityThread

每個(gè)Activity都持有Instrumentation對(duì)象的一個(gè)引用，但是整個(gè)進(jìn)程只會(huì)存在一個(gè)Instrumentation對(duì)象。

Instrumentation這個(gè)類里面的方法大多數(shù)和Application和Activity有關(guān)，這個(gè)類就是完成對(duì)Application和Activity初始化和生命周期的工具類。Instrumentation這個(gè)類很重要，對(duì)Activity生命周期方法的調(diào)用根本就離不開(kāi)他，他可以說(shuō)是一個(gè)大管家。

ActivityThread，就是UI線程。App和AMS是通過(guò)Binder傳遞信息的，那么ActivityThread就是專門與AMS的外交工作的。

6.ApplicationThread

前面我們已經(jīng)知道了App的啟動(dòng)以及Activity的顯示都需要AMS的控制，那么我們便需要和服務(wù)端的溝通，而這個(gè)溝通是雙向的。

客戶端-->服務(wù)端

 

 

而且由于繼承了同樣的公共接口類，ActivityManagerProxy提供了與ActivityManagerService一樣的函數(shù)原型，使用戶感覺(jué)不出Server是運(yùn)行在本地還是遠(yuǎn)端，從而可以更加方便的調(diào)用這些重要的系統(tǒng)服務(wù)。

服務(wù)端-->客戶端

還是通過(guò)Binder通信，不過(guò)是換了另外一對(duì)，換成了ApplicationThread和ApplicationThreadProxy。

 

 

他們也都實(shí)現(xiàn)了相同的接口IApplicationThread

private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative {} 
 
 public abstract class ApplicationThreadNative extends Binder implements IApplicationThread{}  class ApplicationThreadProxy implements IApplicationThread {} 

 

好了，前面羅里吧嗦的一大堆，介紹了一堆名詞，可能不太清楚，沒(méi)關(guān)系，下面結(jié)合流程圖介紹。

三、啟動(dòng)流程

1.創(chuàng)建進(jìn)程

①先從Launcher的startActivity()方法，通過(guò)Binder通信，調(diào)用ActivityManagerService的startActivity方法。

②一系列折騰，***調(diào)用startProcessLocked()方法來(lái)創(chuàng)建新的進(jìn)程。

③該方法會(huì)通過(guò)前面講到的socket通道傳遞參數(shù)給Zygote進(jìn)程。Zygote孵化自身。調(diào)用ZygoteInit.main()方法來(lái)實(shí)例化ActivityThread對(duì)象并最終返回新進(jìn)程的pid。

④調(diào)用ActivityThread.main()方法，ActivityThread隨后依次調(diào)用Looper.prepareLoop()和Looper.loop()來(lái)開(kāi)啟消息循環(huán)。

方法調(diào)用流程圖如下:

 

 

更直白的流程解釋：

 

 

①App發(fā)起進(jìn)程：當(dāng)從桌面啟動(dòng)應(yīng)用，則發(fā)起進(jìn)程便是Launcher所在進(jìn)程;當(dāng)從某App內(nèi)啟動(dòng)遠(yuǎn)程進(jìn)程，則發(fā)送進(jìn)程便是該App所在進(jìn)程。發(fā)起進(jìn)程先通過(guò)binder發(fā)送消息給system_server進(jìn)程;

②system_server進(jìn)程：調(diào)用Process.start()方法，通過(guò)socket向zygote進(jìn)程發(fā)送創(chuàng)建新進(jìn)程的請(qǐng)求;

③zygote進(jìn)程：在執(zhí)行ZygoteInit.main()后便進(jìn)入runSelectLoop()循環(huán)體內(nèi)，當(dāng)有客戶端連接時(shí)便會(huì)執(zhí)行ZygoteConnection.runOnce()方法，再經(jīng)過(guò)層層調(diào)用后fork出新的應(yīng)用進(jìn)程;

④新進(jìn)程：執(zhí)行handleChildProc方法，***調(diào)用ActivityThread.main()方法。

2.綁定Application

上面創(chuàng)建進(jìn)程后，執(zhí)行ActivityThread.main()方法，隨后調(diào)用attach()方法。

將進(jìn)程和指定的Application綁定起來(lái)。這個(gè)是通過(guò)上節(jié)的ActivityThread對(duì)象中調(diào)用bindApplication()方法完成的。該方法發(fā)送一個(gè)BIND_APPLICATION的消息到消息隊(duì)列中, 最終通過(guò)handleBindApplication()方法處理該消息. 然后調(diào)用makeApplication()方法來(lái)加載App的classes到內(nèi)存中。

方法調(diào)用流程圖如下：

 

 

更直白的流程解釋：

 

 

(如果看不懂AMS,ATP等名詞，后面有解釋)

3.顯示Activity界面

經(jīng)過(guò)前兩個(gè)步驟之后, 系統(tǒng)已經(jīng)擁有了該application的進(jìn)程。 后面的調(diào)用順序就是普通的從一個(gè)已經(jīng)存在的進(jìn)程中啟動(dòng)一個(gè)新進(jìn)程的activity了。

實(shí)際調(diào)用方法是realStartActivity(), 它會(huì)調(diào)用application線程對(duì)象中的scheduleLaunchActivity()發(fā)送一個(gè)LAUNCH_ACTIVITY消息到消息隊(duì)列中, 通過(guò) handleLaunchActivity()來(lái)處理該消息。在 handleLaunchActivity()通過(guò)performLaunchActiivty()方法回調(diào)Activity的onCreate()方法和onStart()方法，然后通過(guò)handleResumeActivity()方法，回調(diào)Activity的onResume()方法，最終顯示Activity界面。

 

 

更直白的流程解釋：

 

 

四、Binder通信

 

 

簡(jiǎn)稱:

ATP: ApplicationThreadProxy

AT: ApplicationThread

AMP: ActivityManagerProxy

AMS: ActivityManagerService

圖解:

①system_server進(jìn)程中調(diào)用startProcessLocked方法,該方法最終通過(guò)socket方式,將需要?jiǎng)?chuàng)建新進(jìn)程的消息告知Zygote進(jìn)程,并阻塞等待Socket返回新創(chuàng)建進(jìn)程的pid;

②Zygote進(jìn)程接收到system_server發(fā)送過(guò)來(lái)的消息, 則通過(guò)fork的方法，將zygote自身進(jìn)程復(fù)制生成新的進(jìn)程，并將ActivityThread相關(guān)的資源加載到新進(jìn)程app process,這個(gè)進(jìn)程可能是用于承載activity等組件;

③ 在新進(jìn)程app process向servicemanager查詢system_server進(jìn)程中binder服務(wù)端AMS, 獲取相對(duì)應(yīng)的Client端,也就是AMP. 有了這一對(duì)binder c/s對(duì), 那么app process便可以通過(guò)binder向跨進(jìn)程system_server發(fā)送請(qǐng)求,即attachApplication()

④system_server進(jìn)程接收到相應(yīng)binder操作后,經(jīng)過(guò)多次調(diào)用,利用ATP向app process發(fā)送binder請(qǐng)求, 即bindApplication.

system_server擁有ATP/AMS, 每一個(gè)新創(chuàng)建的進(jìn)程都會(huì)有一個(gè)相應(yīng)的AT/AMP,從而可以跨進(jìn)程 進(jìn)行相互通信. 這便是進(jìn)程創(chuàng)建過(guò)程的完整生態(tài)鏈。

以上大概介紹了一個(gè)APP從啟動(dòng)到主頁(yè)面顯示經(jīng)歷的流程，主要從宏觀角度介紹了其過(guò)程，具體可結(jié)合源碼理解。