概述
从framework层认识应用启动的过程，了解应用启动、切换过程背后的实质，本文以Launcher为切入点。
Launcher
Android用户第一个接触到应用之间的切换，就是从Launcher到其它任意的应用程序。Launcher也是一个由多个Activity构成的程序，与其它应用没有本质上的差别。它的特殊之处，在于它是Android系统启动的第一个应用程序，也是所有返回操作（按Home键）的最终页面，同时它也展示已安装的应用。
比Launcher更早启动的应用程序
答案是有，有许多的服务在系统启动过程被启动了。
init进程是Android系统中用户空间的第一个进程，作为第一个进程，它被赋予了很多极其重要的工作职责，比如创建Zygote和属性服务等。应用程序进程以及运行系统的关键服务的SystemServer进程都是由Zygote进程来创建的，我们也将它称为孵化器。
Zygote
应用之间的切换，一个应用转入后台，同时也伴随着一个应用的启动。启动过程调用了大量的系统服务，而这些系统服务都是已经提前启动了，在Zygote初始化方法中启动的。
所以要先讲述一下Zygote的启动流程，以及他启动过程都干了什么操作。
1、Zygote启动流程
init启动zygote时主要是调用app_main.cpp的main函数中的AppRuntime的start来启动zygote进程。
源码文件：frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp
int main(int argc, char* const argv[])
{
...
AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));
...
if (zygote) {
runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);//1
} else if (className) {
runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
} else {
fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
app_usage();
LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
return 10;
}
}
注释1处这里调用runtime的start函数来启动zygote进程，并将args传入，这样启动zygote进程后，zygote进程会将SystemServer进程启动。我们知道runtime指的就是AppRuntime，AppRuntime声明也在app_main.cpp中，它继承AndroidRuntime，也就是我们调用start其实是调用AndroidRuntime的start函数：
源码文件：frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector& options, bool zygote)
{
...
/* start the virtual machine */
JniInvocation jni_invocation;
jni_invocation.Init(NULL);
JNIEnv* env;
if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote) != 0) {//1
return;
}
onVmCreated(env);
if (startReg(env) < 0) {//2
ALOGE("Unable to register all android natives\n");
return;
}
jclass stringClass;
jobjectArray strArray;
jstring classNameStr;
stringClass = env->FindClass("java/lang/String");
assert(stringClass != NULL);
//创建数组
strArray = env->NewObjectArray(options.size() + 1, stringClass, NULL);
assert(strArray != NULL);
//从app_main的main函数得知className为com.android.internal.os.ZygoteInit
classNameStr = env->NewStringUTF(className);
assert(classNameStr != NULL);
env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);
for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
jstring optionsStr = env->NewStringUTF(options.itemAt(i).string());
assert(optionsStr != NULL);
env->SetObjectArrayElement(strArray, i + 1, optionsStr);
}
char* slashClassName = toSlashClassName(className);
jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);
if (startClass == NULL) {
ALOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);
/* keep going */
} else {
//找到ZygoteInit的main函数
jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
"([Ljava/lang/String;)V");//3
if (startMeth == NULL) {
ALOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);
/* keep going */
} else {
//通过JNI调用ZygoteInit的main函数
env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);//4
#if 0
if (env->ExceptionCheck())
threadExitUncaughtException(env);
#endif
}
}
...
}
注释1处调用startVm函数来创建JavaVm(DVM)
注释2处调用startReg函数用来为DVM注册JNI。
注释3处的代码用来找到ZygoteInit的main函数，其中startClass从app_main的main函数得知为com.android.internal.os.ZygoteInit。
注释4处通过JNI调用ZygoteInit的main函数，因为ZygoteInit的main函数是Java编写的，因此需要通过JNI调用。
ZygoteInit的main函数后，Zygote便进入了Java框架层，在此之前没有任何Java代码被调用，这是第一个执行Java文件。
public static void main(String argv[]) {
...
try {
...
//注册Zygote用的Socket
registerZygoteSocket(socketName);//1
...
//预加载类和资源
preload();//2
...
if (startSystemServer) {
//启动SystemServer进程
startSystemServer(abiList, socketName);//3
}
Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
//等待客户端请求
runSelectLoop(abiList);//4
closeServerSocket();
} catch (MethodAndArgsCaller caller) {
caller.run();
} catch (RuntimeException ex) {
Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
closeServerSocket();
throw ex;
}
}
Zygote做了四件特别重要的事情：
注释1处通过registerZygoteSocket函数来创建一个Server端的Socket，这个name为”zygote”的Socket用来等待ActivityManagerService来请求Zygote来创建新的应用程序进程。
这就是应用启动（冷启动）的实质操作，所有的应用启动以及Activity之间的切换都是通过ActivityManagerService来调度的。具体操作，后面细说。
注释2处用来预加载类和资源。
注释3处用来启动SystemServer进程，这样系统的关键服务也会由SystemServer进程启动起来。
注释4处调用runSelectLoop函数来等待客户端请求
2、总结
1.创建AppRuntime并调用其start方法，启动Zygote进程。
2.创建DVM并为DVM注册JNI.
3.通过JNI调用ZygoteInit的main函数进入Zygote的Java框架层。
4.通过registerZygoteSocket函数创建服务端Socket，并通过runSelectLoop函数等待ActivityManagerService的请求来创建新的应用程序进程。
5.启动SystemServer进程。
Zygote通过fork(复制进程)的形式来创建应用程序进程和SystemServer进程，由于Zygote进程在启动时会创建DVM，因此通过fork而创建的应用程序进程和SystemServer进程可以在内部获取一个DVM的实例拷贝。
除了创建新的应用程序进程，我们要注意的是这个SystemServer进程。
SystemServer干了什么？
启动了大量的服务。
源码文件frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void run() {
...
System.loadLibrary("android_servers");//1
...
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);//2
LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
...
try {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "StartServices");
startBootstrapServices();//3
startCoreServices();//4
startOtherServices();//5
} catch (Throwable ex) {
Slog.e("System", "******************************************");
Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
throw ex;
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
}
...
}
注释2处创建SystemServiceManager，它会对系统的服务进行创建、启动和生命周期管理。
注释3启动系统的各种服务，startBootstrapServices函数中用SystemServiceManager启动了ActivityManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService等服务。
在注释4处的函数中则启动了BatteryService、UsageStatsService和WebViewUpdateService。
注释5处的startOtherServices函数中则启动了CameraService、AlarmManagerService、VrManagerService等服务，这些服务的父类为SystemService。
官方把系统服务分为了三种类型，分别是引导服务、核心服务和其他服务，其中其他服务为一些非紧要和一些不需要立即启动的服务。