安卓系统应用启动流程分析

随着移动开发的兴起，安卓系统的重要性愈加突显。本文简要介绍安卓系统上应用启动流程，对于应用开发、系统定制以及性能优化人员来说，熟悉应用启动流程会使得在今后的工作中更加得心应手，做到知其然，知其所以然。本文主要面向开发人员，假定读者已有一定的安卓基础。

本文以安卓P版本为基础，不同安卓版本上应用启动流程略有差异，但核心逻辑仍然一致。

安卓上应用启动的几种形式

冷启动

这种方式应用需要完成完整的启动过程，即创建进程、初始化资源及显示应用界面，相比于另外两种启动模式，应用冷启动耗时最长。

热启动

这种方式下应用进程已经启动，通常只需将要显示的activity带到前台即可，所以在该模式下应用可以较快速启动。

温启动

这种方式需要完成部分冷启动过程，比如进程已经创建，但要重新执行activity的onCreate()来创建要显示的activity，这种模式下的启动时间介于以上两种之间。

本文主要介绍冷启动的执行流程。

应用启动相关的一些基本概念

zygote

该进程是安卓上所有应用进程的父进程，在开机过程中由系统启动并保持运行状态。由于现在的安卓平台大部分同时支持32位和64位应用，zygote也分为32位和64位两个版本，其原理相同，在本文中不做区分。

system_server

安卓上的系统服务进程，绝大部分主要系统服务都驻留在该进程内，包括下文中介绍的AMS、WMS、PMS等。system_server由zygote在启动进程中分裂而来(即也是zygote的子进程)，然后持续运行。

AMS

Activity Manager Service，是安卓上的一个核心服务，负责管理应用各个组件，所有应用在其生命周期内均需和AMS打交道。该服务驻留在system_server进程内。 

WMS

Window Manager Service，是安卓上的窗口管理服务，负责处理应用的界面显示相关的请求。该服务驻留在system_server进程内。

PMS

Package Manager Service，是安卓上的包管理服务，负责处理应用的安装、缷载等。该服务驻留在system_server进程内。

应用冷启动的任务序列

在冷启动时，系统首先有三个任务：

1. 在AMS端分配应用资源；

2. 显示应用的空白启动窗口；

3. 创建应用进程；

在应用进程启动后，应用进程会负责启动的后续阶段：

1. 创建应用对象；

2. 启动主线程；

3. 创建主activity并完成绘制及显示;

应用进程完成第一帧绘制后，系统会将空白窗口替换为应用的画面，此时，用户可以开始使用应用。

典型的冷启动场景及流程

接下来，我们以一个典型场景，即从桌面点击应用图标启动应用这一过程，来介绍应用启动流程。其它应用启动场景，比如从命令行启动，或者从A应用启动B应用，与本场景大同小异，本文中不再另做说明。

先看下简要的流程图：

如上图所示，当用户点击桌面上应用图标后，Launcher进程会将应用信息发送给AMS，由于这时应用进程还没有启动，所以需要先创建应用进程，AMS收到请求后会发送命令给zygote进程要求创建目标应用进程，当目标进程启动后，会将自身的远程handle注册给AMS，这样AMS就可以控制应用进程去执行接下来的一系列启动操作。

接下来，我们对这一过程做下详细说明。

1. 用户点击应用图标后，launcher进程向system_server进程发消息请求启动应用进程，即launcher通过startActivity()向AMS发送请求启动对应的activity，核心代码如下：

frameworks/base/core/java/android/app/Activity.java

其中，参数intent包含了要启动的目标应用的信息。

以上代码最终会调用AMS内部的startActivity()，由于Launcher和AMS分属不同进程，这一过程通过binder通信。

2. system_server进程收到请求后，通过其内部逻辑，即AMS收到startActivity()调用后，会进行必要的权限检查，创建activity的内部表示即ActivityRecord对象，并显示一个空白的窗口。

核心代码如下：

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityRecord.java

由于应用冷启动时进程不存在，AMS会通过zygote创建应用进程。

核心代码如下：

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java

具体流程如下：

在非冷启动的情况，即如果应用进程已经启动完成，则可以直接进入启动activity的逻辑，代码如下：

在冷启动的startProcessLocked()调用过程中，有一个参数需要特别注意，即 ”entryPoint”，这个参数表示zygote分裂出的应用进程的入口，其定义为：

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

也就是说，ActivityThread是应用程序的入口。

3. 当应用进程启动后，会进入ActivityThread的main()方法执行应用端逻辑；

核心代码如下：

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

创建ActivityThread对象时，会同时创建应用进程的表示对象，即该应用的handle，代码如下：

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

同时要特别注意应用进程的“attach”操作，这一操作会将应用进程自身的远程handle即mAppThread注册给AMS，这样AMS就可以和应用通信，通知应用执行后续的操作，启动相应的activity；

核心代码如下：

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

4. 现在应用进程已经启动，并且已与AMS建立关联，AMS会继续执行启动应用的第一个activity的逻辑；

核心代码如下：

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java

其中，realStartActivityLocked()会通知应用启动相应activity，逻辑如下：

5. 应用进程收到 ”launch”及”resume” 命令后，就会创建相应的activity对象以及关联的窗口对象等资源，并调用activity的生命周期回调函数完成activity的显示；到此，应用进程的第一个activity就创建完成了;

核心代码如下：

frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java

初始化图形资源及与WMS的连接：

创建activity对象：

初始化activity实例：

调用activity的onCreate()函数：

接下来会继续activity的其它生命周期回调函数并将activity显示出来，至此，一个应用的首个activity即完成了启动。

总结

本文简要说明了安卓平台上应用启动的流程，通过本篇介绍，希望读者能理清应用启动的大致脉络，对应用启动过程有一个基本的理解。

参考资料

[1]http://androidxref.com/

[2]https://developer.android.com/topic/performance/vitals/launch-time

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