Android进阶——Android四大组件启动机制之Activity启动过程

前言

Activity启动过程涉及到的比较多的知识点有Binder的跨进程通讯，建议先看完Binder的跨进程通讯再来阅读本篇文章，在文章阅读开始，我们先要理解Activity启动模型，再者去理解有关Activity启动的基本概念，梳理Activity启动流程，这样在看源码的时候可以根据这条流程往下走。文章的主要目的是弄清楚基本概念，对启动流程有个大概的认识即可。

启动模型

借用Gityuan博客的一张图，很形象的概括启动过程的整个过程，具体如图所示

基本概念

一、从大体角度

Instrumentation：负责监控系统与应用之间的交互
ActivityThread：描述应用程序进程

二、从细节角度

ActivityStackSupervisor（ASS）：负责管理多个ActivityStack
ActivityStack（AS）：栈式管理结构，负责管理栈内的TaskRecord，栈顶的TaskRecord表示当前可见的任务
TaskRecord（TR）：栈式管理结构，负责管理栈内的ActivityRecord，栈顶的ActivityRecord表示当前可见的界面
ActivityRecord（AR）：负责维护对应的Activity组件的运行状态以及信息
ProcessRecord（PR）：记录着属于一个进程的所有ActivityRecord，ActivityRecord可能跟运行在TaskRecord中的ActivityRecord属于同一个

这里会用一张比较直观的图来解释它们的关系

三、从跨进程角度

启动过程中会涉及到Binder通讯，需要理解这几个基本概念

ActivityManagerService（AMS）：负责系统中四大组件的启动、切换、调度及应用进程的管理和调度等工作
ActivityManagerNative（AMN）：AMS的Binder本地对象
ActivityManagerProxy（AMP）：AMS的Binder代理对象
ApplicationThread（AT）：接收AMS的指令并与ActivityThread通讯，是ActivityThread与AMS连接的桥梁
ApplicationThreadNative（ATN）：AT的Binder本地对象
ApplicationThreadProxy（ATP）：AT的Binder代理对象

概念详解

一、ProcessRecord

属性	描述
BatteryStats	电量统计的接口
ApplicationInfo	系统进程的ApplicationInfo是从android包中解析出来的数据，应用程序的ApplicationInfo是从AndroidManifest.xml中解析出来的数据
Process Name	进程名称
UID	进程的UID。系统进程的UID是1000(Process.SYSTEM_UID)，应用进程的UID是从10000(Process.FIRST_APPLICATION_UID)开始分配的
maxAdj, curAdj, setAdj	各种不同的OOM Adjustment值
lastPss， lastPssTime	物理内存(PSS)相关，进程中有对象创建或销毁时，PSS相关的属性会被更新
activities, services, receivers	进程中的Android组件，随着进程的运行，这些信息都可能需要更新
pkgList	进程中运行的包
thread	该属性是IApplicationThread类型的对象，当ProcessRecord绑定到一个实际进程的时候，thread会被赋值

二、ActivityRecord

属性	描述
ActivityInfo	从标签中解析出来的信息，包含launchMode，permission，taskAffinity等
mActivityType	Activity的类型有三种：APPLICATION_ACTIVITY_TYPE(应用)、HOME_ACTIVITY_TYPE(桌面)、RECENTS_ACTIVITY_TYPE(最近使用)
appToken	当前ActivityRecord的标识
packageName	当前所属的包名，这是由静态定义的
processName	当前所属的进程名，大部分情况都是由静态定义的，但也有例外
taskAffinity	相同taskAffinity的Activity会被分配到同一个任务栈中
intent	启动当前Activity的Intent
launchedFromUid	启动当前Activity的UID，即发起者的UID
launchedFromPackage	启动当前Activity的包名，即发起者的包名
resultTo	resultTo表示上一个启动它的ActivityRecord，当需要启动另一个ActivityRecord，会把自己作为resultTo，传递给下一个ActivityRecord
state	ActivityRecord所处的状态，初始值是ActivityState.INITIALIZING
app	ActivityRecord的宿主进程
task	ActivityRecord的宿主任务
inHistory	标识当前的ActivityRecord是否已经置入任务栈中
frontOfTask	标识当前的ActivityRecord是否处于TaskRecord的栈顶
newIntents	Intent数组，用于暂存还没有调度到应用进程Activity的Intent

三、TaskRecord

属性	描述
taskid	TaskRecord的唯一标识
taskType	任务栈的类型，等同于ActivityRecord的类型，是由任务栈的第一个ActivityRecord决定的
intent	在当前任务栈中启动的第一个Activity的Intent将会被记录下来，后续如果有相同的Intent时，会与已有任务栈的Intent进行匹配，如果匹配上了，就不需要再新建一个TaskRecord了
realActivity, origActivity	启动任务栈的Activity，这两个属性是用包名(CompentName)表示的，real和orig是为了区分Activity有无别名的情况，如果AndroidManifest.xml中定义的Activity是一个alias，则此处real表示Activity的别名，orig表示真实的Activity
affinity	TaskRecord把Activity的affinity记录下来，后续启动Activity时，会从已有的任务栈中匹配affinity，如果匹配上了，则不需要新建TaskRecord
rootAffinity	记录任务栈中最底部Activity的affinity，一经设定后就不再改变
mActivities	TaskRecord是一个栈结构，栈的元素是ActivityRecord，其内部实现是一个数组mActivities
stack	当前TaskRecord所在的ActivityStack

四、ActivityStack

属性	描述
stackId	每一个ActivityStack都有一个编号，从0开始递增。编号为0，表示桌面所在的ActivityStack（HomeStack）
mTaskHistory	TaskRecord数组，ActivityStack栈就是通过这个数组实现的
mPausingActivity	当前处于Pausing状态的Activity
mResumedActivity	当前处于Resumed状态的Activity
mStacks	当ActivityStack执行一次设备绑定操作时，就会将mStacks这个属性赋值成ActivityDisplay.mStacks

五、ActivityStackSupervisor

属性	描述
mHomeStack	主屏(桌面)所在ActivityStack
mFocusedStack	表示焦点ActivityStack，它能够获取用户输入
mLastFocusedStack	上一个焦点ActivityStack
mActivityDisplays	表示当前的显示设备，ActivityDisplay中绑定了若干ActivityStack

启动流程

这里使用一张图来介绍启动流程最适合不过了

简单的总结整个流程

构建启动的ActivityRecord
寻找当前宿主的TaskRecord
将TaskRecord挪到ActivityStack的栈顶位置
将ActivityRecord插入到TaskRecord栈顶位置
进行常规检查，权限检查，启动参数修正
将当前正在显示的Activity迁移到Pausing状态
尝试将栈顶的ActivityRecord迁移到Resumed状态
真正启动Activity，走生命周期

源码分析

由于前面的知识点已经讲得非常多了，在看源码的过程中对基本概念不会有太多解释，各位可以时不时的翻回去对照下各个类的作用

1、Activity.startActivity

startActivityForResult参数-1表示不关心启动后结果的返回

2、Activity.startActivityForResult

mMainThread.getApplicationThread()：数据类型为ApplicationThread的Binder本地对象
mToken: 数据类型为IBinder，为Binder代理对象，但它指向AMS的AR的Binder本地对象

3、Instrumentation.execStartActivity

ActivityManagerNative.getDefault()：获取AMS的代理对象AMP，从而来通知启动Activity组件

4、AMP.startActivity

由Binder中AIDL知识可知，mRemote.transact()会在服务端执行onTransact()回调，onTransact()回调则会去调用AMS.startActivity()

5、AMS.startActivity

mStackSupervisor的数据类型为ActivityStackSupervisor

6、ASS.startActivityMayWait

7、ASS.startActivityLocked

主要流程：参数设置、常规检查、权限检查、AppSwitch

startActivityLocked()如此多的函数入参，意味着该函数的执行场景非常多

函数入参	描述
caller	Binder本地对象mToken
intent	启动Activity的Intent
revolvedType	Intent的解析类型
aInfo	Activity的静态信息类
voiceSession，voiceInteractor	语音相关的接口
resultTo	调用者Activity
resultWho	调用者Activity的字符串
requestCode	请求码
callingPid，callingUid	调用者的进程号和用户号
callingPackage	调用者包名
realCallingPid，realCallingUid
startFlags	启动Activity的Flag
options
ignoreTargetSecurity
componentSpecified
outActivity	记录启动的ActivityRecord
container
inTask	待启动Activity所在的任务

startActivityLocked()的返回值会int类型，我们来列举其返回值的结果

返回值	描述
START_SUCCESS(0)	启动成功
START_INTENT_NOT_RESOLVED(-1)	无法解析Intent所请求的Activity
START_CLASS_NOT_FOUND(-2)	无法找到目标Activity的类
START_FORWARD_AND_REQUEST_CONFLICT(-3)	带RequestCode启动Activity时，存在的一种与resultTo冲突的场景
START_PERMISSION_DENIED(-4)	调用者没有获取启动Activity的授权
START_NOT_VOICE_COMPATIBLE(-7)	当前并不支持语音
START_NOT_CURRENT_USER_ACTIVITY(-8)	目标Activity并非对当前用户可见
START_SWITCHES_CANCELED(4)	App Switch功能关闭时，需要将待启动的Activity推入Pending状态

8、ASS.startActivityUncheckedLocked

主要流程：

Activity各种启动参数(Launcher Mode和Launcher Flag)的组合修正
处理目标Activity已经启动过的场景，只需要把其找出来，重新挪到前台显示即可
处理目标Activity不存在的场景，即该Activity没有被启动过，或者启动过后已经销毁的场景

startActivityUncheckedLocked()参数也比较多，大部分是前面已经介绍过，这里不重复出现

函数入参	描述
r	待启动的Activity记录信息，startActivityLocked()新建的ActivityRecord对象
sourceRecord	调用者的Activity记录信息，即当前还处于显示状态的ActivityRecord
doResume	表示是否要将Activity推入Resume状态，从startActivityLocked()传入进来的参数值为true

startActivityUncheckedLocked()的返回值会int类型，我们来列举其返回值的结果

返回值	描述
START_CLASS_NOT_FOUND(-2)	无法找到目标Activity的类
START_SUCCESS(0)	启动成功
START_RETURN_INTENT_TO_CALLER(1)	当启动参数中带有START_FLAG_ONLY_IF_NEEDED标志时，如果目标Activity就是当前的调用者，则返回该值，启动结束
START_TASK_TO_FRONT(2)	在已有任务中找到了目标Activity，则只需要把目标Activity挪到前台即可，启动结束
START_DELIVERED_TO_TOP(3)	目标Activity位于任务栈顶，则只需要将Intent派送到栈顶的Activity即可，启动结束
START_RETURN_LOCK_TASK_MODE_VIOLATION(5)	目标Activity的宿主任务处于LockTaskMode模式，且目标Activity的启动方式违背了LockTaskMode的规则，则不能启动目标Activity

9、AS.startActivityLocked

10、ASS.resumeTopActivitiesLocked

11、AS.resumeTopActivityLocked

12、AS.resumeTopActivityInnerLocked

13、ASS.startSpecificActivityLocked

主要作用：如果宿主进程不存在，则创建新的进程

14、ASS.realStartActivityLocked

15、ATP.scheduleLaunchActivity

由Binder中AIDL知识可知，mRemote.transact()会在服务端执行onTransact()回调，onTransact()回调则会去调用AT.scheduleLaunchActivity()

16、AT.scheduleLaunchActivity

17、H.handleMessage

18、ActivityThread.handleLaunchActivity

19、ActivityThread.performLaunchActivity

结语

Activity的启动流程很复杂，文章主要是抓住了主干来进行分析。文章多处借鉴别人的分析结果，综合有关信息完成的代码解释。其实Activity的启动的分支判断特别复杂，还有很多分支是没有进行分析的，建议想去了解某个分支的朋友可以用调试模式去代码中跑着看。