Android---StartActivity启动过程

在手机桌面应用中点击某一个 icon 之后,最终是通过 startActivity 去打开某一个 Activity 页面。我们知道,Android 中的一个 APP 就相当于一个进程。所以,startActivity 操作中还需要判断,目标 Activity 的进程是否已经创建。如果没有,则在显示 Activity 之前还需要将进程 Process 提前创建出来。

假设是从 Activity A 跳转到另一个 APP 中的 Activity B。过程如下图所示

Android---StartActivity启动过程_第1张图片

整个 startActivity 的流程分为 3 大部分,也涉及 3 个进程之间的交互:

\bullet ActivityA --> ActivityManagerService(简称 AMS)

\bullet ActivityManagerService --> ApplicationThrad

\bullet ApplicationThread --> Activity

1. ActivityA 到 AMS 阶段

这一过程并不复杂,用如下这张图表示具体过程

接下来查看源码,看看做了哪些操作

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Activity 的 startActivity(),最终调用了 startActivityForResult() 方法。传入的 -1 表示不需要获取 startActivity 的结果。

Activity 的 startActivityForResult(),具体代码如下所示。调用 Instrumentation 的 execStartActivity方法,剩下的交给 Instrumentation 类去处理。

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Instrumentation 类主要用来监控应用程序与系统交互。蓝线部分的 MainThread 是 ActivityThread 类型。ActivityThread 可用理解为1个进程,这里即表示 ActivityA 所在的进程。通过 MainThread 获取一个 ApplicationThread 引用,这个引用就是实现进程间通信的。具体来说,就是 AMS 所在的系统进程通知应用进程进行了一系列操作。

Instrumentation 类的 execStartActivity。在 instrumentation 中会通过 ActivityManager.getService获取 AMS 的实例。然后,调用其 startActivity 方法。实际上这里就是通过 AIDL 来调用 AMS 的 startActivity 方法。

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至此,startActivity 的工作重心成功的从进程 A 转移到了系统进程 AMS中。

2. ActivityManagerService 到 ApplicationThread 阶段

下面来探索在 AMS 中是如何一步一步执行到 B 进程的。

上面在讲 Instrumentation 时,我们提到了一个 ApplicationThread 类来负责进程间通信的。这里 AMS 最终其实就是调用了 B 进程的一个 ApplicationThread 引用,从而间接地通知 B 进程进行相应操作。

相比较 startActivity 到 AMS,AMS 到 ApplicationThread 的流程看起来复杂了很多。实际上,这里面就干了两件事情:

a):综合处理 launchMode 和 Intent 中的 Flag 标志位,并根据处理结果生成一个目标 Activity B 的对象(ActivityRecord);

b):判断是否需要为目标 Activity B 创建一个新的进程(ProcessRecord)、新的任务栈(TaskRecord)

AMS 的 startActivity

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从上图中的代码可以看出,经过多个方法的调用,最终通过 obtainStarter() 方法获取了 ActivityStarter 类型的对象,然后调用其 execute() 方法。在 execute() 方法中,会再次调用其内部的 startActivityMayWait 方法。

ActivityStarter 的 startActivityMayWait 

ActivityStarter 类专门负责一个 Activity 的启动操作主要作用包括解析 Intent、创建 ActivityRecord、如果有可能还要创建 TaskRecord。

startActivityMayWait 的部分实现代码如下

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从上面代码可以看出,获取目标 Activity 信息的操作由 mSupervisor 来实现,它是 ActivityStackSupervisor 类型。主要是负责 Activity 所处栈的管理类。在上面代码的 resolveIntent 中,实际上是调用系统 PackageManagerService 来获取最佳 Activity。有时候,我们通过隐式 Intent 启动 Activity 时,系统中可能存在多个 Activity 可以处理 Intent。此时会弹出一个选择框让用户选择具体需要打开哪一个 Activity 界面,就是此处的逻辑处理结果。

在 startActivityMayWait 方法中,调用了一个重载的 startActivity 方法,最终会调用 ActivityStarter 中的 startActivityUnchecked 方法来获取启动 Activity 的结果。

ActivityStarter 的 startActivityUnchecked

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图中 1 处计算启动 Activity 的 Flag 值;图中2处处理 Task 和 Activity 的进栈操作;图中3处启动栈中顶部的 Activity。

\bullet computeLaunchingTaskFlags 方法

这个方法的主要作用是计算启动 Activity 的 Flag,不同的 Flag 决定了启动 Activity 最终会被放置到哪一个 Task 集合中。

图中1处 mInTask 是 TaskRecord 类型,此处为 null,代表 Activity 要加入的栈不存在。因此需要判断是否需要新建 Task;图中2处的 mSourceRecord 是 ActivityRecord 类型,它是用来描述初始 Activity(比如,ActivityA 启动了 ActivityB,ActivityA 就是初始 Activity)。当我们使用 Context 或者 Application 启动 Activity 时,此时 mSourceRecord 为 null;图中3处表示初始 Activity,如果是在 LAUNCH_SINGLE_INSTANCE 栈中的 Activity,需要添加 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 的标识。因为 LAUNCH_SINGLE_INSTANCE 栈只能允许保存一个 Activity;图中4处表示,如果 LaunchMode 设置了 LAUNCH_SINGLE_TASK 或 LAUNCH_SINGLE_INSTANCE,则也要创建一个新栈。

\bullet startActivityLocked 方法

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方法中会调用 insertTaskAtTop() 方法,尝试将 Task 和 Activity 入栈。如果 Activity 是以 NEW_TASK 的模式启动或者 Task 堆栈中不存在该 TaskId,则 task 会重新入栈并且放在栈的顶部。注意:Task 先入栈,之后才是 Activity 入栈,它们是包含关系。

上面一下子引出了好几个概念:Stack,Task,Activity。其实它们都是在 AMS 内部维护的数据结构,它们之间的关系如下图

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\bullet  resumeFocusedStackTopActivityLocked 方法

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经过一些列调用,最终代码又回到了 ActivitSupervisor 中

ActivityStackSupervisor 的 startSpecificActivityLocked 方法

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图中1处根据进程名称和 Application 的 UID,来判断目标进程是否已经创建。如果没有,则代表进程未创建;图中2处调用 AMS 创建 Activity 所在进程。

不管是目标进程已经存在还是新建目标进程,最终都会调用图中红线部分的 realStartActivityLocked 方法来执行启动 Activity 的操作。

ActivityStackSupervisor 的 realStartActivityLocked 方法

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这个方法在 Android 27 和 28两个版本的区别很大。从 android-28 开始 Activity 的启动交给了事务(Transaction)来完成。图中1处创建了 Activity 启动事务,并传入 app.thread 参数,它是 applicationThread 类型。在上文 startActivity 阶段,applicationThread 是为例实现进程间通信的,是 ActivityThread 的一个内部类;图中2处执行 Activity 的启动事务,由 ClientLifecycleManager 来完成。具体代码如下

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可以看出,实际上是调用了启动事务的 ClientTransaction 的 schedule() 方法。而这个 transaction 实际上是在创建 ClientTransaction 时,传入的 app.thread 对象,也就是 applicationThrad。

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这里传入的 app.thread 会赋值给 ClientTransaction 的成员变量 mClient,ClientTransaction 会调用 mClient.scheduleTransaction(this) 来执行事务。这个 app.thread 是 ActivityThread 的内部类 ApplicationThread,所以事务最终是调用 app.thread 的 scheduleTransaction 执行

 到这里位置,startActivity 的操作就成功的从 AMS 转移到了另一个进程B 中的 ApplicationThread 中。剩下的就是 AMS 通过进程间通信机制通知 ApplicationThread 执行 ActivityB 的生命周期方法。

3. ApplicationThread 到 Activity 阶段

上面我们分析到,AMS 将启动 Activity 的任务作为一个事务 ClientTransaction 去完成。在 ClientLifecycleManager 中会调用 ClientTransaction 的 schedule() 方法。如下代码所示

mClient 是一个 IApplicationThread 接口类型,具体实现是 ActivityThread 的内部类 ApplicationThread。因此,后续执行 Activity 生命周期的过程都是由 ApplicationThread 指导完成的。

上面代码中的 scheduleTransaction() 方法仍然是调用了 ActivityThread 的 scheduleTransaction() 方法,但实际上这个方法是在 ActivityThread 的父类 ClientTransactionHandler 中实现。

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 调用 sendMessage() 方法向 Hanlder 中发送了一个 EXECUTE_TRANSACTION 消息,并且 Message 中的 obj 就是启动 Activity 的事务对象。而这个 Handler 的具体实现是 ActivityThread 中的 mH 对象。具体代码如下

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最终调用了事务的 execute() 方法,如下代码所示

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在 executeCallback 方法中,会遍历事务中的 callback 并执行 execute 方法。这些 callbacks 是何时被添加的呢?

前面在创建 ClientTransaction 时,通过 addCallback() 方法传入了callback 参数。从下面代码可以看出,其实是一个 LaunchActivityItem 对象

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LaunchActivityItem 的 execute() 方法

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这里就已经到了与 Activity 生命周期相关的方法。上面代码中的 client 是 ClientTransactionHandler 类型,实际实现类是 ActivityThread,因此最终方法又回到了 ActivityThread。

ActivityThread 的 handleLaunchActivity

这是一个比较重要的方法,Activity 的生命周期方法就是在这个方法中有序执行。

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图中1处,初始化 Activity 的 WindowManager,每一个 Activity 都会对应一个窗口;图中2处,调用 performLaunchActivity 创建并显示 Activity;图中3处通过反射创建目标 Activity 对象;图中4处调用 attach 方法建立 activity 与 context 之间的联系。创建 phoneWindow 对象,并与 Activity 进行关联操作;图中5处通过 instrumentation 最终调用 Activity 的 onCreate 方法。

至此,目标 Activity 已经成功创建,并执行生命周期方法。

总结

本次详细介绍了 Activity 的启动在源码中的实现流程

这一过程主要涉及 3 个进程间的通信过程:

\bullet 进程 A 通过 Binder 调用 AMS 的 startActivity 方法;

\bullet AMS 通过一系列的计算构造目标 Intent,然后在 ActivityStack 与 ActivityStackSupervisor 中处理 Task 和 Activity 的入栈操作;

\bullet AMS 通过 Binder 机制,调用目标进程中 ApplicationThread 的方法来创建并执行 Activity 生命周期方法,ApplicationThread 是 ActivityThread 的一个内部类,最终都调用到了 ActivityThread 中的相应方法。

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