APP启动流程分析（上）

前言

本文基于Android 9.0（Android P），API 28。
本文是APP启动流程分析的上篇，对总体流程进行分析。
如果已经了解总体流程，请看源码流程分析 APP启动流程分析（下）

总流程

Launcher、AMS、Zygote、app都处于不同的进程，他们之间需要跨进程才能通信。

用户点击Launcher的app图标后，Launcher通知AMS，如果目标app未启动（冷启动），AMS会通过Socket来通知Zygote去创建进程，Zygote就fork出我们要启动的app进程。
紧接着app要打开HomeActivity，需要与AMS交互

1. app -> AMS : 因为AMS启动时，就注册到ServiceManager了，所以app调用getService就能从ServiceManager获取到AMS的代理类IActivityManager（客户端）。app从而通过IActivityManager调用AMS（服务端）的方法。
2. AMS -> app : AMS准备一个IBinder，叫IApplicationThread（服务端）。当app进程启动完成后，会调用IApplicationThread的attachApplication方法，把app的代理类ApplicationThread（客户端）作为参数传给AMS。AMS可以调用ApplicationThread的方法从而控制app。

IApplicationThread的实现类是ActivityThread的内部类ApplicationThread

看完流程图，我们再来看时序图

图中的4就是attachApplication的过程，把app的代理类ApplicationThread交给AMS。
图中的5就是AMS做完一些处理后，通过app的代理类ApplicationThread来启动app的HomeActivity。

涉及的数据结构

在看源码之前，需要先了解几个重要的数据结构

ProcessRecord（进程）

第一类数据：描述身份的数据

• ApplicationInfo info：AndroidManifest.xml中定义的Application信息
• boolean isolated：是不是isolated进程
• int uid：进程uid
• int userId：这个是android做的多用户系统id，就像windows可以登录很多用户一样，android也希望可以实现类似的多用户
• String processName：进程名字，默认情况下是包名
• UidRecord uidRecord：记录已经使用的uid
• IApplicationThread thread：这个很重要，它是ApplicationThread的客户端，AMS就是通过这个对象给apk进程发送异步消息的（管理四大组件的消息），所以只有这个对象不为空的情况下，才代表apk进程可以使用了
• int pid：进程的pid
• String procStatFile：proc目录下每一个进程都有一个以pid命名的目录文件，这个目录下记载着进程的详细信息，这个目录及目录下的文件是内核创建的， proc是内核文件系统，proc就是process的缩写，涉及的目的就是导出进程内核信息
• int[] gids：gid组
• CompatibilityInfo compat : 兼容性信息
• String requiredAbi : abi信息
• String instructionSet : 指令集信息

第二类数据：描述进程中组件的数据

• pkgList：进程中运行的包
• ArraySet pkgDeps：进程运行依赖的包
• ArrayList activities：进程启动的所有的activity组件记录表
• ArraySet services：进程启动的所有的service组件记录表
• ArraySet executingServices：正在运行（executing）是怎么定义的？首先需要明确的是系统是怎么控制组件的？发送消息给apk进程，apk进程处理消息，上报消息完成，这被定义为一个完整的执行过程，因此正在执行（executing）被定义为发送消息到上报完成这段时间
• ArraySet connections：绑定service的客户端记录表
• ArraySet receivers：广播接收器的记录表
• ContentProviderRecord pubProviders：pub是publish（发布）的意思，ContentProvider需要安装然后把自己发布到系统（AMS）中后，才能使用，安装指的是apk进程加载ContentProvider子类、初始化创建数据库等过程，发布是将ContentProvider的binder客户端注册到AMS中
• ArrayList conProviders：使用ContentProvider的客户端记录表
• BroadcastRecord curReceiver：当前进程正在执行的广播 在本节中以上组件信息只是做一个简单的描述，以后单独分析组件管理的时候在详细介绍

此外还有描述进程状态的数据、和pss相关的数据、和时间相关的数据、crash和anr相关的数据、和instrumentation相关的数据、电源信息和调试信息等，

ActivityRecord

Activity在AMS内部是以ActivityRecord的形式存在的，Activity和ActivityRecord是一一对应的。

• ProcessRecord app：跑在哪个进程
• TaskRecord task ：跑在哪个task
• ActivityInfo info ：Activity信息
• int mActivityType：Activity类型
• ActivityState state：Activity状态
• ApplicationInfo appInfo ：跑在哪个app
• ComponentName realActivity ：组件名
• String packageName ：包名
• String processName ：进程名
• int launchMode：启动模式
• int userId ：该Activity运行在哪个用户id

mActivityType

• APPLICATION_ACTIVITY_TYPE：普通应用类型
• HOME_ACTIVITY_TYPE：桌面类型
• RECENTS_ACTIVITY_TYPE：最近任务类型

ActivityState

• INITIALIZING
• RESUMED：已恢复
• PAUSING
• PAUSED：已暂停
• STOPPING
• STOPPED：已停止
• FINISHING
• DESTROYING
• DESTROYED：已销毁

ActivityRecord是在ActivityStarter的startActivity方法里创建的

TaskRecord

任务栈TaskRecord，内部维护一个 ArrayList 用来保存ActivityRecord。

• ActivityStack stack：当前所属的stack
• ArrayList mActivities：当前task的所有Activity列表
• int taskId
• String affinity：是指root activity的affinity，即该Task中第一个Activity
• int mCallingUid
• String mCallingPackage：调用者的包名

TaskRecord是在ActivityStarter的setTaskFromReuseOrCreateNewTask里创建的。

ActivityStack

ActivityStack,内部维护了一个 ArrayList ，用来管理TaskRecord。
手机有三个虚拟按键，按最右边的正方形按键，会显示最近任务，这个最近任务就是一个ActivityStack，桌面应用也是一个ActivityStack。

ArrayList mTaskHistory //保存所有的Task列表
ArrayList mStacks; //所有stack列表
final int mStackId;
int mDisplayId;
ActivityRecord mPausingActivity //正在pause
ActivityRecord mLastPausedActivity
ActivityRecord mResumedActivity //已经resumed
ActivityRecord mLastStartedActivity
所有前台stack的mResumedActivity的state == RESUMED, 则表示allResumedActivitiesComplete, 此时mLastFocusedStack = mFocusedStack;

ActivityStackSupervisor

ActivityStackSupervisor，顾名思义，就是用来管理ActivityStack的

• ActivityStack mHomeStack：桌面的stack
• ActivityStack mFocusedStack：当前聚焦stack
• ActivityStack mLastFocusedStack：正在切换
• SparseArray mActivityDisplays：displayId为key
• SparseArray mActivityContainers： mStackId为key
• home的栈ID等于0,即HOME_STACK_ID = 0;

ActivityStackSupervisor内部有两个不同的ActivityStack对象：mHomeStack、mFocusedStack，用来管理不同的任务。
ActivityStackSupervisor内部包含了创建ActivityStack对象的方法。

AMS初始化时会创建ActivityStackSupervisor对象

详细的流程

• Instrumentation：管理Activity的生命周期以及启动
• ActivityManagerProxy：AMS的代理对象
• ApplicationThreadProxy：启动APP的代理对象
• ApplicationThread是一个Binder服务，不是主线程

第9步是通过Handler来跨线程通信，从子线程ApplicationThread走到主线程ActivityThread。

了解完总体流程，我们来看源码流程分析 APP启动流程分析（下）