前言：
从打开一个 app 到手机屏幕上看到的界面基本上要经历以下的三个步骤：
步骤1：android 程序启动 Activity 加载并完成生命周期
步骤2：setContentView()
步骤3：图形绘制
（1）Android 应用程序如何启动的，生命周期是如何调用的？
（2）在 onCreate() 中 setContentView() 是如何加载 ui 文件的？
（3）ui 是如何绘制的？
UI 的绘制流程基本上就是围绕以上三个问题进行展开的，也是接下来几个章节的核心内容。
1. 应用程序的启动
1.1 从应用进程的启动到 ActivityThread
其实就是进程的创建，这部分内容在 framework 笔记13 中有讲到，这里就简述一下过程：
（1）在 Launcher 中的图表点击事件启动 app：startAppShortcutOrInfoActivity(v)；在 framework 笔记12 中有提到；
（2）最终调用的还是 Activity 中的 startActivity()；
（3）startActivity() 调用 startActivityForResult()，在这个方法中调用了 mInstrumentation.execStartActivity() 进行跨进程通信；也就是 int result = ActivityManagerNative.getDefault().startActivity(...)，最终交给 AMS 进行处理；
（4）经过一系列的调用最终 ActivityStackSupervisor 的 startSpecificActivityLocked() 方法中：
void startSpecificActivityLocked(ActivityRecord r,
boolean andResume, boolean checkConfig) {
// Is this activity's application already running? 这里就是判断进程是否已经启动
ProcessRecord app = mService.getProcessRecordLocked(r.processName,
r.info.applicationInfo.uid, true); // 根据uid和进程名进行查询
r.task.stack.setLaunchTime(r);
if (app != null && app.thread != null) { // 第一次打开某个进程时，肯定不会进入这个分支
// ... 以后的笔记中再分析
try {
if ((r.info.flags&ActivityInfo.FLAG_MULTIPROCESS) == 0
|| !"android".equals(r.info.packageName)) {
app.addPackage(r.info.packageName, r.info.applicationInfo.versionCode,
mService.mProcessStats);
}
realStartActivityLocked(r, app, andResume, checkConfig); // 启动activity
return;
} catch (RemoteException e) {
// ... Log信息
}
}
// 进程的创建、application的创建和绑定
mService.startProcessLocked(r.processName, r.info.applicationInfo, true, 0,
"activity", r.intent.getComponent(), false, false, true);
}
（5）AMS 与 Zygote 的通信过程：r.processName, r.info.applicationInfo, true, 0,
"activity", r.intent.getComponent(), false, false, true
// 第一步：AMS 中 startProcessLocked()
final ProcessRecord startProcessLocked(String processName, ApplicationInfo info,
boolean knownToBeDead, int intentFlags, String hostingType, ComponentName hostingName,
boolean allowWhileBooting, boolean isolated, int isolatedUid, boolean keepIfLarge,
String abiOverride, String entryPoint, String[] entryPointArgs, Runnable crashHandler) {
long startTime = SystemClock.elapsedRealtime();
ProcessRecord app;
// ...省略一些代码
if (app == null) { // 本节学习进程的创建，所以从此处开始
checkTime(startTime, "startProcess: creating new process record");
// 创建新的Process Record对象
app = newProcessRecordLocked(info, processName, isolated, isolatedUid);
app.crashHandler = crashHandler;
if (app == null) {
return null;
}
mProcessNames.put(processName, app.uid, app);
if (isolated) {
mIsolatedProcesses.put(app.uid, app);
}
checkTime(startTime, "startProcess: done creating new process record");
} else {
// 如果这是进程中新package，则添加到列表
app.addPackage(info.packageName, info.versionCode, mProcessStats);
checkTime(startTime, "startProcess: added package to existing proc");
}
// 当系统未准备完毕，则将当前进程加入到mProcessesOnHold
if (!mProcessesReady
&& !isAllowedWhileBooting(info)
&& !allowWhileBooting) {
if (!mProcessesOnHold.contains(app)) {
mProcessesOnHold.add(app);
}
if (DEBUG_PROCESSES) Slog.v(TAG, "System not ready, putting on hold: " + app);
checkTime(startTime, "startProcess: returning with proc on hold");
return app;
}
checkTime(startTime, "startProcess: stepping in to startProcess");
// 启动进程，见第二步
startProcessLocked(
app, hostingType, hostingNameStr, abiOverride, entryPoint,entryPointArgs);
checkTime(startTime, "startProcess: done starting proc!");
return (app.pid != 0) ? app : null;
}
// 第二步：AMS 中 startProcessLocked()
private final void startProcessLocked(ProcessRecord app, String hostingType,
String hostingNameStr, String abiOverride, String entryPoint, String[] entryPointArgs) {
long startTime = SystemClock.elapsedRealtime();
// ...
try {
// ...
boolean isActivityProcess = (entryPoint == null);
if (entryPoint == null) entryPoint = "android.app.ActivityThread";
// 见第三步
Process.ProcessStartResult startResult = Process.start(entryPoint,
app.processName, uid, uid, gids, debugFlags, mountExternal,
app.info.targetSdkVersion, app.info.seinfo, requiredAbi, instructionSet,
app.info.dataDir, entryPointArgs);
// ...
synchronized (mPidsSelfLocked) {
this.mPidsSelfLocked.put(startResult.pid, app); // 保存pid
// ...
}
} catch (RuntimeException e) {
// ...
}
}
// 第三步：
// Process 中的 start()方法：
public static final ProcessStartResult start(final String processClass,
final String niceName,
int uid, int gid, int[] gids,
int debugFlags, int mountExternal,
int targetSdkVersion,
String seInfo,
String abi,
String instructionSet,
String appDataDir,
String[] zygoteArgs) {
try {
return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids,
debugFlags, mountExternal, targetSdkVersion, seInfo,
abi, instructionSet, appDataDir, zygoteArgs);
} catch (ZygoteStartFailedEx ex) {
Log.e(LOG_TAG, "Starting VM process through Zygote failed");
throw new RuntimeException("Starting VM process through Zygote failed", ex);
}
}
// startViaZygote() 方法：
private static ProcessStartResult startViaZygote(final String processClass,
final String niceName,
final int uid, final int gid,
final int[] gids,
int debugFlags, int mountExternal,
int targetSdkVersion,
String seInfo,
String abi,
String instructionSet,
String appDataDir,
String[] extraArgs)
throws ZygoteStartFailedEx {
synchronized(Process.class) {
ArrayList argsForZygote = new ArrayList();
// --runtime-init, --setuid=, --setgid=,
// and --setgroups= must go first
argsForZygote.add("--runtime-init");
argsForZygote.add("--setuid=" + uid);
argsForZygote.add("--setgid=" + gid);
// ...
// --setgroups is a comma-separated list
if (gids != null && gids.length > 0) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("--setgroups=");
int sz = gids.length;
for (int i = 0; i < sz; i++) {
if (i != 0) {
sb.append(',');
}
sb.append(gids[i]);
}
argsForZygote.add(sb.toString());
}
if (niceName != null) {
argsForZygote.add("--nice-name=" + niceName); // nicieName是class的名字
}
if (seInfo != null) {
argsForZygote.add("--seinfo=" + seInfo);
}
if (instructionSet != null) {
argsForZygote.add("--instruction-set=" + instructionSet);
}
if (appDataDir != null) {
argsForZygote.add("--app-data-dir=" + appDataDir);
}
argsForZygote.add(processClass); // 是刚才传入的 "android.app.ActivityThread"
if (extraArgs != null) {
for (String arg : extraArgs) {
argsForZygote.add(arg);
}
}
// 调用的是zygoteSendArgsAndGetResult()
return zygoteSendArgsAndGetResult(openZygoteSocketIfNeeded(abi), argsForZygote);
}
}
接下来就是 Zygote fork 出一个进程的过程，此部分内容在 framework 笔记13 中有介绍，不明白的可以去看看。以下是大致的步骤：
（a）Zygote 在 main() 方法中调用了 runSelectLoop()，而 runSelectLoop() 中有一个死循环，当有客户端连接时便会执行 ZygoteConnection.runOnce() 方法，再经过层层调用后 fork 出新的应用进程；
（b）fork 完成后子进程进行处理handleChildProc()：关键代码在 ZygoteInit.invokeStaticMain(cloader, className, mainArgs) 方法中；
static void invokeStaticMain(ClassLoader loader,
String className, String[] argv)
throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
Class cl;
try { // className 是传入的 "android.app.ActivityThread"
cl = loader.loadClass(className); // 获取class的名字
} catch (ClassNotFoundException ex) {
// ...
}
Method m;
try {
// 这里的方法 m 是 android.app.ActivityThread 的 main() 方法
m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });
} catch (NoSuchMethodException ex) {
throw new RuntimeException("Missing static main on " + className, ex);
} catch (SecurityException ex) {
throw new RuntimeException( "Problem getting static main on " + className, ex);
}
// 关键代码
throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);
}
/**
* Helper exception class which holds a method and arguments and
* can call them. This is used as part of a trampoline to get rid of
* the initial process setup stack frames.
*/
// ZygoteInit内部类：
public static class MethodAndArgsCaller extends Exception
implements Runnable {
/** method to call */
private final Method mMethod;
/** argument array */
private final String[] mArgs;
public MethodAndArgsCaller(Method method, String[] args) {
mMethod = method;
mArgs = args;
}
public void run() {
// 这里的方法 mMethod 是 android.app.ActivityThread 的 main() 方法
try {
// 进程真正开始启动 看 ActivityThread的main方法
mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });
} catch (IllegalAccessException ex) {
throw new RuntimeException(ex);
} catch (InvocationTargetException ex) {
Throwable cause = ex.getCause();
if (cause instanceof RuntimeException) {
throw (RuntimeException) cause;
} else if (cause instanceof Error) {
throw (Error) cause;
}
throw new RuntimeException(ex);
}
}
}
讲了这么多，从应用的启动，一直到调用 ActivityThread 的 main() 方法，之所以这么做，是想把整个流程走通，有助于全面理解进程的启动，自己亲身经历过某些一讲进程启动就直接 ActivityThread 的 main() 方法走起，这种生硬的灌输或者说死记硬背并不能让我很好的理解，所以在这里分享给大家。
1.2 入口 main() 函数
进程在 Zygote 进行 fork 、JNI 环境绑定等完成后，使用反射的方式执行了 ActivityThread 的 main() 方法，在这个 main 方法中，有三个需要注意的地方，如下代码中所示：
public static void main(String[] args) {
// ... 省略部分代码
//（1）准备MainLooper
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false); //（2）这里是重点
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
// ...
//（3）消息机制：有兴趣可以看看之前的文章中有 handler 消息机制的分析；
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
ActivityThread 的 attach() 方法：
private void attach(boolean system) {
sCurrentActivityThread = this;
mSystemThread = system;
if (!system) { // 非系统app
ViewRootImpl.addFirstDrawHandler(new Runnable() {
@Override
public void run() {
ensureJitEnabled();
}
});
android.ddm.DdmHandleAppName.setAppName("",
UserHandle.myUserId());
RuntimeInit.setApplicationObject(mAppThread.asBinder());
final IActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault(); // 获取到AMS
try {
// binder 通讯，和之前的一样；mAppThread -> ApplicationThread，底层是BBinder
mgr.attachApplication(mAppThread);
} catch (RemoteException ex) {
// Ignore
}
// Watch for getting close to heap limit.
BinderInternal.addGcWatcher(new Runnable() {
@Override public void run() {
if (!mSomeActivitiesChanged) {
return;
}
Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
long dalvikMax = runtime.maxMemory();
long dalvikUsed = runtime.totalMemory() - runtime.freeMemory();
if (dalvikUsed > ((3*dalvikMax)/4)) {
mSomeActivitiesChanged = false;
try {
mgr.releaseSomeActivities(mAppThread);
} catch (RemoteException e) {
}
}
}
});
} else {
// ...
}
}
代码简要解析：下面这两行代码是关键
（1）IActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault()：
通过 Binder 驱动获取 AMS，详细的过程在 framework 笔记10 中有，此处不再赘述；
（2）mgr.attachApplication(mAppThread)：
在 framework 笔记13 也有讲到 AMS.attachApplication() 这个方法；
mgr.attachApplication(mAppThread) ->
ActivityManagerService.attachApplicationLocked() ->
thread.bindApplication() -> ----- 这里的 thread 是 ApplicationThread
使用 Handler 发送消息，执行 handleBindApplication(data) ->
创建 Application：Application app = data.info.makeApplication(data.restrictedBackupMode, null) ->
执行 Application 的 onCreate() 方法：mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app)
至此，一个新的进程就创建完成了。
2. Activity 的启动
当前面的进程完成创建后，继续执行 ActivityManagerService.attachApplicationLocked() 的方法：
private final boolean attachApplicationLocked(IApplicationThread thread,
int pid) {
// ...
try {
// ...
thread.bindApplication(processName, appInfo, providers, app.instrumentationClass,
profilerInfo, app.instrumentationArguments, app.instrumentationWatcher,
app.instrumentationUiAutomationConnection, testMode, enableOpenGlTrace,
isRestrictedBackupMode || !normalMode, app.persistent,
new Configuration(mConfiguration), app.compat, getCommonServicesLocked(),
mCoreSettingsObserver.getCoreSettingsLocked());
updateLruProcessLocked(app, false, null);
app.lastRequestedGc = app.lastLowMemory = SystemClock.uptimeMillis();
} catch (Exception e) {
// ...
return false;
}
if (normalMode) {
try {
// 下面的这行代码就要是启动 Manifest.xml 中配置的Activity 了
if (mStackSupervisor.attachApplicationLocked(app)) {
didSomething = true;
}
} catch (Exception e) {
Slog.wtf(TAG, "Exception thrown launching activities in " + app, e);
badApp = true;
}
}
// Find any services that should be running in this process...
if (!badApp) {
try {
didSomething |= mServices.attachApplicationLocked(app, processName);
} catch (Exception e) {
Slog.wtf(TAG, "Exception thrown starting services in " + app, e);
badApp = true;
}
}
// ...
}
boolean attachApplicationLocked(ProcessRecord app) throws RemoteException {
final String processName = app.processName;
boolean didSomething = false;
for (int displayNdx = mActivityDisplays.size() - 1; displayNdx >= 0; --displayNdx) {
ArrayList stacks = mActivityDisplays.valueAt(displayNdx).mStacks;
for (int stackNdx = stacks.size() - 1; stackNdx >= 0; --stackNdx) {
final ActivityStack stack = stacks.get(stackNdx);
if (!isFrontStack(stack)) {
continue;
}
ActivityRecord hr = stack.topRunningActivityLocked(null);
if (hr != null) {
if (hr.app == null && app.uid == hr.info.applicationInfo.uid
&& processName.equals(hr.processName)) {
try {
if (realStartActivityLocked(hr, app, true, true)) { // 看到这里了没
didSomething = true;
}
} catch (RemoteException e) {
throw e;
}
}
}
}
}
if (!didSomething) {
ensureActivitiesVisibleLocked(null, 0);
}
return didSomething;
}
执行到 realStartActivityLocked(hr, app, true, true) 里，剩下的就是 Activity 的启动流程和生命周期的调用，具体的内容都在 framework 笔记14 中，这里跳过。
本章节内容并没有很多的内容，主要是对以前的知识有一个小的梳理和扩充。把进程的启动全部串联了起来，下一章节讲对 setContentView() 进行分析。