Android之Activity启动流程

简介

为什么要学习Android的源码

1. 学习优秀的代码，可能是进步最快的方式之一，特别是看一群优秀的Google开发工程师的代码。
2. 知己知彼，了解系统的运行原理。在实际的项目开发中，解决一些疑难杂症，对于排障分析有很重要的意义。（开发中最怕就是特殊机型兼容，一些无日志的问题，这个时候只能靠经验来分析，熟悉系统的运行流程就显得很重要）
3. 不要做一个只会堆砌API的工程师，否则无论3年或者5年，你始终会感觉到瓶颈的到来。其实换个角度学Android，例如源码分析、性能优化。你可能可以看到不一样的世界。

什么是Activity的启动流程

很多童鞋可能想，这还不简单，项目中用了千千万万遍了

startActivity(new Intent(this, Activity.class));

只能说Too young,Too simple。

我一开始也以为只是简单调用个startActivity，然后屏幕就跳转到指定的Activity，这就是Activity的启动流程。

我们都知道Activity有一个栈，当我们按了back键的时候，就会回到上一个Activity。那么系统是如何来管理这个栈的呢？

我们从launcher点击一个应用图标，那么会启动一个新的进程，系统如何控制多进程之间的Activity切换呢？

我们都知道Activity有它自己的生命周期，那么这个生命周期在运行的过程中，系统是怎么去做控制的呢？

实际上问题远远不止这些，可见Activity的启动流程不是想象中的那么简单，所以为了找寻真相，我们需要从Android的源码来分析Activity的启动流程。

Activity基础

这里我们先简单来了解一些我们开发项目过程中，常用的一些Activity的基础知识，然后后续才来进行源码的分析。在源码的分析中，我们也可以结合日常的使用来结合分析。

生命周期

这里使用Google官方的示例图来说明

Google官方示例图

• Activity 的整个生命周期发生在 onCreate() 调用与 onDestroy() 调用之间。您的 Activity 应在 onCreate() 中执行“全局”状态设置（例如定义布局），并释放 onDestroy() 中的所有其余资源。例如，如果您的 Activity 有一个在后台运行的线程，用于从网络上下载数据，它可能会在 onCreate() 中创建该线程，然后在 onDestroy() 中停止该线程。

• Activity 的可见生命周期发生在 onStart() 调用与 onStop() 调用之间。在这段时间，用户可以在屏幕上看到 Activity 并与其交互。 例如，当一个新 Activity 启动，并且此 Activity 不再可见时，系统会调用 onStop()。您可以在调用这两个方法之间保留向用户显示 Activity 所需的资源。 例如，您可以在 onStart() 中注册一个 BroadcastReceiver 以监控影响 UI 的变化，并在用户无法再看到您显示的内容时在 onStop() 中将其取消注册。在 Activity 的整个生命周期，当 Activity 在对用户可见和隐藏两种状态中交替变化时，系统可能会多次调用 onStart() 和 onStop()。

• Activity 的前台生命周期发生在 onResume() 调用与 onPause() 调用之间。在这段时间，Activity 位于屏幕上的所有其他 Activity 之前，并具有用户输入焦点。 Activity 可频繁转入和转出前台 — 例如，当设备转入休眠状态或出现对话框时，系统会调用 onPause()。 由于此状态可能经常发生转变，因此这两个方法中应采用适度轻量级的代码，以避免因转变速度慢而让用户等待。

启动模式

• standard（默认模式）

默认。系统在启动 Activity 的任务中创建 Activity 的新实例并向其传送 Intent。Activity 可以多次实例化，而每个实例均可属于不同的任务，并且一个任务可以拥有多个实例。

• singleTop

如果当前任务的顶部已存在 Activity 的一个实例，则系统会通过调用该实例的 onNewIntent() 方法向其传送 Intent，而不是创建 Activity 的新实例。

• singleTask

系统创建新任务并实例化位于新任务底部的 Activity。但是，如果该 Activity 的一个实例已存在于一个单独的任务中，则系统会通过调用现有实例的 onNewIntent() 方法向其传送 Intent，而不是创建新实例。

• singleInstance

与 "singleTask" 相同，只是系统不会将任何其他 Activity 启动到包含实例的任务中。该 Activity 始终是其任务唯一仅有的成员；由此 Activity 启动的任何 Activity 均在单独的任务中打开。

运行状态保存

这里同样借助Google官方的示例图来说明

Google官方示例图

这个运行状态的保存，往往很容易在开发中被遗忘。如果不注意，却很容易引起一些程序的异常。首先，系统的运行的中，如果内存不足，会回收一些资源。再者，一些ROM会开启例如开发中选项中的不保留活动，当应用到后台时，则会被回收，或者屏幕旋转等一些配置变更。这些情况都需要我们处理好运行状态的保存。例如Viewpager保存好当前的tab位置，一些数据的保存和恢复，避免空指针等。

在界面被回收时，系统会先调用 onSaveInstanceState()，然后再使 Activity 变得易于销毁。系统会向该方法传递一个 Bundle，您可以在其中使用 putString() 和 putInt() 等方法以名称-值对形式保存有关 Activity 状态的信息。然后，如果系统终止您的应用进程，并且用户返回您的 Activity，则系统会重建该 Activity，并将 Bundle 同时传递给 onCreate() 和 onRestoreInstanceState()。您可以使用上述任一方法从 Bundle 提取您保存的状态并恢复该 Activity 状态。如果没有状态信息需要恢复，则传递给您的 Bundle 是空值

源码相关类介绍

过完了Activity的基础知识后，我们通过一个表格来分析一下Activity启动流程中核心的一些类的设计及作用，这样可以让我们更好的来了解启动的流程。

类名	主要作用
Activity	Activity 是一个应用组件，用户可与其提供的屏幕进行交互。
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。当ActivityThread需要操作Activity的生命周期，都是通过Instrumentation来完成，实际Activity的实例化，也是在里面的newActivity完成。
ActivityManagerService	AMS(ActivityManagerService)是贯穿Android系统组件的核心服务，负责了系统中四大组件的启动、切换、调度以及应用进程管理和调度工作
PackageManagerService	Android系统下的apk程序都是通过名为PackageManagerService的包管理服务来管理的。PacketManagerService是安卓系统的一个重要服务，由SystemServer启动，主要实现apk程序包的解析，安装，更新，移动，卸载等服务。不管是系统apk(/system/app)，还是我们手工安装上去的，系统所有的apk都是由其管理
ActivityStackSupervisor	主要是对整个APP的Task进行管理，通常一个进程拥有一个或多个Task
ActivityStack	传说中的Activity栈，我们都知道Activity的管理就是通过栈管理，默认显示栈顶，当按back键后，就将栈顶的Activity移除，遵循后进先去原则
ActivityRecord	ActivityRecord 是Activity的标识，与每个Activity是一一对应的，存储这Activity的一些信息，便于后续操作Activity
ActivityThread	传说中的UI线程， 它管理应用进程的主线程的执行(相当于普通Java程序的main入口函数)，并根据AMS的要求（通过IApplicationThread接口）负责调度和执行activities、broadcasts和其它操作

源码启动流程分析

Activity的源码启动流程，其实一开始想试试用流程图来说明，但最后发现实在太长，欲生欲死。下面我们同样通过表格，以序号的方式来一步步显示Activity启动流程。这个可以更清晰便捷的来理解。具体的关键实现源码会在说明中分析，可以自己在结合源码进行分析。

索引	调用的类间关系	说明
1	Activity：startActivity->startActivityForResult	startActivity其实最终也是调用了startActivityForResult
2	Intrumentation：execStartActivity	mInstrumentation类似与管家婆，ActivityThread与AMS交互后，最后都是交由Intrumentation来处理
3	ActivityManagerNative.getDefault().startActivity(AIDL)->最后执行到AMS的startActivity	这是一个IPC的过程
4	AMS：startActivityAsUser	生成了userId
5	ActivityStackSupervisor：startActivityMyWait()	校验Intent的一些合法性,其中调用了PackageManagerService的resolveIntent
6	ActivityStackSupervisor：startActivityLocked()	验证intent、Class、Permission等保存将要启动的Activity的Record
7	ActivityStackSupervisor：startActivityUncheckedLocked()	检查将要启动的Activity的launchMode和启动Flag根据launcheMode和Flag配置task
8	ActvityStack：startActivityLocked	对栈进行初始化配置
9	ActivityStack： resumeTopActivityInnerLocked()	查找需要进入onPause的Activity
10	ActivityStack：startPausingLocked()	IPC，控制将需要OnPause的Activity进行暂停
11	ActivityThread： handlePauseActivity()	回调Activity的onPause，并通知AMS
12	ActivityManagerService:activityPaused()	获取对应的栈，执行activityPausedLocked
13	ActivityStack：activityPausedLocked	获取ActivityRecord，调用completePauseLocked
14	ActivityStackSuperVisor： resumeTopActivitiesLocked()	找出当前自己管理的task的栈，执行resumeTopActivityLocked
15	ActivityStack：resumeTopActivityLocked()	调用ActivityStackSuperVisor：resumeTopActivityInnerLocked验证是否该启动的Activity所在进程和app是否存在，若存在，直接启动。否则，准备创建该进程
16	ActivityStackSuperVisor：startSpecificActivityLocked()	该进程不存在，创建进程
17	ActivityManagerService：startProcessLocked()	通过Process.start()启动进程 entryPoint = "android.app.ActivityThread"
18	ActivityThread：main()	主线程的Looper也在这里初始化，这里是我们应用层的主入口。
19	ActivityThread：attach	调用attachApplication()
20	IActivityManager：attachApplication()	调用attachApplicationLocked，我们的Application也会在这个地方来创建
21	ActivityStackSuperVisor：attachApplicationLocked()	通过ActivityRecord找出具体的栈
22	ActivityStackSuperVisor：realStartActivityLocked()	IPC通知ActivityThread
23	ActivityThread：scheduleLaunchActivity()	通过handler调用handleLaunchActivity,接着performLaunchActivity
24	ActivityThread：接着performLaunchActivity	进行了一些Avcitity的状态判断，执行了mInstrumentation.newActivity。Activity对象真正通过反射实例化出来
25	Intrumentation：callActivityOnCreate	调用了Activity的onCreate

过完一遍，反正欲生欲死了。觉得不是当初想象的那么简单。过源码，我们尽量保持流程性上的理解吧，如果纠结于实现的细节，反倒会适得其反，不可自拔。通过流程上的梳理，来理解设计的精髓。

总结

1. Android源码中大量使用了Service的思想。提供统一的服务，这样使得系统可以统一来调用一些任务。为什么这里的Activity启动要设计得如此的复杂？因为系统需要统一管理窗口的显示，这里涉及多进程、多窗口的管理控制。
2. 单一责任原则。这个是设计模式里面的东西。不同的功能让不同的类来实现，减低耦合性。例如这里的ActivityStackSupervisor用来管理Task,ActivityStack用来管理栈。而不会将所有的东西都塞在Activity中
3. 模块化思想。系统的各种Service其实很好的体现了这一点。AMS管理Activity，WMS管理窗口，PMS管理安装包，还有例如网络、电量等的管理都一致。这样使得系统逻辑更加清晰，便于维护管理及使用

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• 作者：黄俊彬
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