startActivity启动流程的源码学习

举例，当进程A调用startActivity方法，启动进程B，并打开B的Activity，这个过程是怎样的？以下是学习笔记，基于Android 9.0，在线源码查看：https://www.androidos.net.cn/android/9.0.0_r8/xref

1. 进程A调用startActivity方法，本质上是通过binder通信，调用IActivityManager#startActivity方法
   • 如果该调用在Activity中，方法调用过程：
     ContextImpl#startActivity -> mInstrumentation#execStartActivity -> IActivityManager#startActivity
     备注：IActivityManager对象保存在进程A的单例IActivityManagerSingleton中，进程启动时查询ServiceManager#getService获得，具有缓存作用
     
     
2. SystemServer进程的binder线程响应此请求，ActivityManagerService#startActivity方法被调用，过程如下（备注：过程较复杂，涉及Activity，ActivityStack等一连串操作）：
   • ActivityManagerService#startActivity
   • ActivityStarter#startActivityMayWait，其中会调用PMS#resolveIntent方法，解析Intent获得ResolveInfo，并创建ActivityInfo等对象
     ResolveInfo rInfo = mSupervisor.resolveIntent((intent, resolvedType, userId, xxx);
   • ActivityStarter#startActivity，其中会创建即将打开的ActivityRecord等
     ActivityRecord r = new ActivityRecord(mService, callerApp, callingPid, callingUid, xxxx);
   • ActivityStack#resumeTopActivityUncheckedLocked
   • ActivityStackSupervisor#startSpecificActivityLocked，这里很重要，会根据目标进程名，查询进程是否已存在，如果存在，将执行realStartActivityLocked方法；如果不存在，将执行startProcessLocked，冷启动目标进程

   void startSpecificActivityLocked(ActivityRecord r, boolean andResume, boolean checkConfig) {
       // Is this activity's application already running?
       ProcessRecord app = mService.getProcessRecordLocked(r.processName,
               r.info.applicationInfo.uid, true);
       ......
       if (app != null && app.thread != null) {
               .......
               realStartActivityLocked(r, app, andResume, checkConfig);
               return;
       }
       ......
       mService.startProcessLocked(r.processName, r.info.applicationInfo, true, 0,
   

   • 假设这里要启动新进程，执行
     ActivityManagerService#startProcessLocked -> ActivityManagerService#startProcess -> Process#start -> ZygoteProcess#startViaZygote
     a. 利用Socket通信通知Zygote进程，孵化出进程B（判断是否启动成功：Socket返回结果中目标进程pid < 0，则启动失败，抛出ZygoteStartFailedEx异常）
     b. 进程B启动成功后，方法继续执行到ActivityManagerService#handleProcessStartedLocked，其中pid等信息填入事先创建好的ProcessRecord对象中，其对应每一个App进程，保存在数组mPidsSelfLocked中

     mPidsSelfLocked是AMS的成员变量，类型：SparseArray，本质是利用2个数组存储，key和object各一个。此处pid为key，ProcessRecord对象为object。查询方法为二分法
     
     

3. 目标进程B启动后，入口函数是ActivityThread#main（静态方法），过程如下：
   • 初始化环境，创建ActivityThread对象，其子对象中如：
     a. mH，类型：ActivityThread#H，作用：主线程的Handler，处理如BIND_APPLICATION，CREATE_SERVICE等几十个消息类型，消息来源是mAppThread
     b. mAppThread，类型：ActivityThread#ApplicationThread，作用：binder实体对象，用于接收AMS的binder调用，并将消息转发mH处理
     c. mInstrumentation，类型：Instrumentation，很重要的基础类，官方描述：用来监控系统与应用的所有交互，例如newApplication，callApplicationOnCreate，callActivityOnCreate等都是其子方法
     注：平时解bug时发现，一些App的插件化hook框架，会动态替换mInstrumentation对象，如达到启动Activity时替换目标页面等目的
   • 调用ActivityThread#attach方法 [重要]，其中调用IActivityManager#attachApplication，与AMS进行binder通信，将进程的mAppThread传给AMS，类似进行注册
     mAppThread，类型：ApplicationThread extends IApplicationThread.Stub，本质为binder对象，作为服务端，将来接收AMS的binder调用
   • main方法最后调用Looper.loop，进程B的主线程进入循环处理消息模式

    public static void main(String[] args) {
        // 3.1（Binder对象，继承自IApplicationThread.Stub）
        Environment.initForCurrentUser();
        Looper.prepareMainLooper();
        // 3.2
        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false, startSeq);

        if (sMainThreadHandler == null) {
            sMainThreadHandler = thread.getHandler();
        }
        // 3.3
        Looper.loop();

        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

4. SystemServer进程，作为服务端，接收到进程B的attachApplication方法调用，过程如下：
   • 从前面提到的mPidsSelfLocked中提取app对象，类型：ProcessRecord，存入applicationThread等信息
   • 注册死亡回调，以便App进程挂掉后，AMS能及时得到通知，并清除App的相关信息
   • 发起binder通信，利用applicationThread对象，调用进程B的ApplicationThread#bindApplication方法，经消息转发，最终由进程B主线程的mH对象处理，消息类型：BIND_APPLICATION
   • 检查是否有页面要显示
     ActivityStackSupervisor#attachApplicationLocked ->ActivityStackSupervisor#realStartActivityLocked（如果进程B有位于栈顶的Activity需显示） -> ClientTransaction#schedule
     利用applicationThread对象，调用进程B的ApplicationThread#scheduleTransaction方法，经消息转发，最终由进程B主线程的mH对象处理，操控Activity生命周期等，消息类型：EXECUTE_TRANSACTION
   • 检查是否有服务要启动
     ActiveServices#attachApplicationLocked -> ActivityStackSupervisor#realStartServiceLocked
     利用applicationThread对象，调用进程B的ApplicationThread#scheduleCreateService方法，后续同上类似
   • 检查是否有广播消息要处理，不再详细描述
   • 检查是否有BackupAgent要创建，不再详细描述

    private final boolean attachApplicationLocked(IApplicationThread thread,
            int pid, int callingUid, long startSeq) {
        // 4.1
        ProcessRecord app;
        if (pid != MY_PID && pid >= 0) {
                app = mPidsSelfLocked.get(pid);
        // 4.2
        try {
            AppDeathRecipient adr = new AppDeathRecipient(
                    app, pid, thread);
            thread.asBinder().linkToDeath(adr, 0);
            app.deathRecipient = adr;
        } catch (RemoteException e) {
            // ...
        }
        // 4.3
        thread.bindApplication(processName, appInfo, providers, xxx);
        // 4.4
        mStackSupervisor.attachApplicationLocked(app)) {
                    didSomething = true;
        }
        // 4.5
        didSomething |= mServices.attachApplicationLocked(app, processName);
        // 4.6
        didSomething |= sendPendingBroadcastsLocked(app);
        // 4.7
        thread.scheduleCreateBackupAgent(mBackupTarget.appInfo, xxx);

        return true;
    }

总结：

至此经前4步，至少5次关键的跨进程通信，startActivity过程已基本完成。简单描述：

• 进程A调用IActivityManager#startActivity方法，发起binder通信
• SystemServer进程作为服务端，AMS会检查进程B是否存在，如无，发起Socket通信，通知Zgyote进程孵化出进程B
• 进程B启动后，调用IActivityManager#attachApplication方法，发起binder通信
• SystemServer进程作为服务端，AMS会保存进程B的相关信息，发起binder通信，调用进程B的bindApplication，scheduleTransaction等方法
• 进程B依次完成Application#onCreate等初始化，并执行scheduleTransaction，初始化要显示的Activity，过程结束

作者：kevin song，2018.11.18于南京建邺区