Android面试题(31)-App启动流程

先贴个链接,总结的挺全面

在看这篇文章之前,希望先看完我的之前的博客 android面试(6)-Binder机制,因为关于App启动流程设计很多Binder通信;

先将“三个进程”,“六个大类”进行介绍:

三个进程:

Launcher进程:整个App启动流程的起点,负责接收用户点击屏幕事件,它其实就是一个Activity,里面实现了点击事件,长按事件,触摸等事件,可以这么理解,把Launcher想象成一个总的Activity,屏幕上各种App的Icon就是这个Activity的button,当点击Icon时,会从Launcher跳转到其他页面;

SystemServer进程:这个进程在整个的Android进程中是非常重要的一个,地位和Zygote等同,它是属于Application Framework层的,Android中的所有服务,例如AMS, WindowsManager, PackageManagerService等等都是由这个SystemServer fork出来的。所以它的地位可见一斑。

App进程:你要启动的App所运行的进程;

六个大类:

ActivityManagerService:(AMS)AMS是Android中最核心的服务之一,主要负责系统中四大组件的启动、切换、调度及应用进程的管理和调度等工作,其职责与操作系统中的进程管理和调度模块相类似,因此它在Android中非常重要,它本身也是一个Binder的实现类。

Instrumentation:监控应用程序和系统的交互;

ActivityThread:应用的入口类,通过调用main方法,开启消息循环队列。ActivityThread所在的线程被称为主线程;

ApplicationThread:ApplicationThread提供Binder通讯接口,AMS则通过代理调用此App进程的本地方法

ActivityManagerProxy:AMS服务在当前进程的代理类,负责与AMS通信。

ApplicationThreadProxy:ApplicationThread在AMS服务中的代理类,负责与ApplicationThread通信。

可以说,启动的流程就是通过这六个大类在这三个进程之间不断通信的过程;

我先简单的梳理一下app的启动的步骤:

(1)启动的起点发生在Launcher活动中,启动一个app说简单点就是启动一个Activity,那么我们说过所有组件的启动,切换,调度都由AMS来负责的,所以第一步就是Launcher响应了用户的点击事件,然后通知AMS

(2)AMS得到Launcher的通知,就需要响应这个通知,主要就是新建一个Task去准备启动Activity,并且告诉Launcher你可以休息了(Paused);

(3)Launcher得到AMS让自己“休息”的消息,那么就直接挂起,并告诉AMS我已经Paused了;

(4)AMS知道了Launcher已经挂起之后,就可以放心的为新的Activity准备启动工作了,首先,APP肯定需要一个新的进程去进行运行,所以需要创建一个新进程,这个过程是需要Zygote参与的,AMS通过Socket去和Zygote协商,如果需要创建进程,那么就会fork自身,创建一个线程,新的进程会导入ActivityThread类,这就是每一个应用程序都有一个ActivityThread与之对应的原因;

(5)进程创建好了,通过调用上述的ActivityThread的main方法,这是应用程序的入口,在这里开启消息循环队列,这也是主线程默认绑定Looper的原因;

(6)这时候,App还没有启动完,要永远记住,四大组建的启动都需要AMS去启动,将上述的应用进程信息注册到AMS中,AMS再在堆栈顶部取得要启动的Activity,通过一系列链式调用去完成App启动;

下面这张图很好的描述了上面的六大步:


接下来看看详细看看这几个步骤:

(1)Launcher响应用户点击,通知AMS

Launcher调用startActivity()方法,而startActivity()最终也是调用startActivityForResult();

@Override
public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) {
    if (options != null) {
        startActivityForResult(intent, -1, options);
    } else {
        // Note we want to go through this call for compatibility with
        // applications that may have overridden the method.
        startActivityForResult(intent, -1);
    }
}
public void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode,
        @Nullable Bundle options) {
    if (mParent == null) {
        options = transferSpringboardActivityOptions(options);
        Instrumentation.ActivityResult ar =
            mInstrumentation.execStartActivity(
                this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
                intent, requestCode, options);
        if (ar != null) {
            mMainThread.sendActivityResult(
                mToken, mEmbeddedID, requestCode, ar.getResultCode(),
                ar.getResultData());
        }
       ......
}

在其中调用了Instrumentation的execstartActivity方法:

public ActivityResult execStartActivity(
        Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
        Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
        .....
    try {
        intent.migrateExtraStreamToClipData();
        intent.prepareToLeaveProcess(who);
        int result = ActivityManager.getService()
            .startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,
                    intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),
                    token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,
                    requestCode, 0, null, options);
        checkStartActivityResult(result, intent);
    } catch (RemoteException e) {
        throw new RuntimeException("Failure from system", e);
    }
    return null;
}

这里调用了ActivityManager.getService方法返回的就是ActivityManagerProxy,用于与AMS通信,这样通过这些一系列的方法调用,就把Launcher进程和AMS进程进行通信了一次;

(2)AMS响应Launcher进程请求

主要是通过ActivityStackSupervisor:startActivityUncheckedLocked去给Activity申请Task的;此方法经过intent的标志值设置,通过findTaskLocked函数来查找存不存这样的Task,这里返回的结果是null,即intentActivity为null,因此,需要创建一个新的Task来启动这个Activity。现在处理堆栈顶端的Activity是Launcher,与我们即将要启动的MainActivity不是同一个Activity,创建了一个新的Task里面来启动这个Activity。

经过栈顶检测,则需要将Launcher推入Paused状态,才可以启动新的Activity。后续则调用至ActivityStack:startPausingLocked;此方法里有prev.app.thread是一个ApplicationThread对象的远程接口,通过调用这个远程接口的schedulePauseActivity来通知Launcher进入Paused状态。至此,AMS对Launcher的请求已经响应,这是我们发现又通过Binder通信回调至Launcher进程;

(3)Launcher进程挂起Launcher,再次通知AMS

这部分Launcher的ActivityThread处理页面Paused并且再次通过ActivityManagerProxy通知AMS。

(4)AMS创建新的进程

创建新进程的时候,AMS会保存一个ProcessRecord信息,如果应用程序中的AndroidManifest.xml配置文件中,我们没有指定Application标签的process属性,系统就会默认使用package的名称。每一个应用程序都有自己的uid,因此,这里uid + process的组合就可以为每一个应用程序创建一个ProcessRecord。

这里主要是调用Process:start接口来创建一个新的进程,新的进程会导入android.app.ActivityThread类,并且执行它的main函数,这就是每一个应用程序都有一个ActivityThread实例来对应的原因。

先判断是否有相应的 ProcessRecord,如果不存在,就需要新建进程,这个进程就是相应的应用进程。ActivityManagerService 通过 Socket 通信的方式和 Zygote 进行协商,Zygote 在其监听的 /dev/socket/zygote socket 中发现有需要创建进程的请求后,会 fork 自身,并返回相应的 Process Id。这个 Process 会进行相应的初始化,使得其具备与系统服务进行 IPC 通信的能力;
(5)应用进程初始化

我们来看Activity的main函数,这里绑定了主线程的Looper,并进入消息循环,大家应该知道,整个Android系统是消息驱动的,这也是为什么主线程默认绑定Looper的原因:

public static void main(String[] args) {
    Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ActivityThreadMain");
    SamplingProfilerIntegration.start();

    // CloseGuard defaults to true and can be quite spammy.  We
    // disable it here, but selectively enable it later (via
    // StrictMode) on debug builds, but using DropBox, not logs.
    CloseGuard.setEnabled(false);

    Environment.initForCurrentUser();

    // Set the reporter for event logging in libcore
    EventLogger.setReporter(new EventLoggingReporter());

    // Make sure TrustedCertificateStore looks in the right place for CA certificates
    final File configDir = Environment.getUserConfigDirectory(UserHandle.myUserId());
    TrustedCertificateStore.setDefaultUserDirectory(configDir);

    Process.setArgV0("<pre-initialized>");

    Looper.prepareMainLooper();

    ActivityThread thread = new ActivityThread();
    thread.attach(false);

    if (sMainThreadHandler == null) {
        sMainThreadHandler = thread.getHandler();
    }

    if (false) {
        Looper.myLooper().setMessageLogging(new
                LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
    }

    // End of event ActivityThreadMain.
    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
    Looper.loop();

    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
attach函数最终调用了ActivityManagerService的远程接口ActivityManagerProxy的attachApplication函数,传入的参数是mAppThread,这是一个ApplicationThread类型的Binder对象,它的作用是AMS与应用进程进行进程间通信的。

(6)在AMS中注册应用进程,启动启动栈顶页面

前面我们提到了AMS负责系统中四大组件的启动、切换、调度及应用进程的管理和调度等工作,通过上一个流程我们知道应用进程创建后通过Binder驱动与AMS产生交互,此时AMS则将应用进程创建后的信息进行了一次注册,如果拿Windows系统程序注册到的注册表来理解这个过程,可能会更形象一些。

mMainStack.topRunningActivityLocked(null)从堆栈顶端取出要启动的Activity,并在realStartActivityLockedhan函数中通过ApplicationThreadProxy调回App进程启动页面。

此时在App进程,我们可以看到,经过一些列的调用链最终调用至MainActivity:onCreate函数,之后会调用至onResume,而后会通知AMS该MainActivity已经处于resume状态。至此,整个启动流程告一段落。

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转载自blog.csdn.net/pgg_cold/article/details/79491791
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