android app啟動流程解析

weixin_33716557發表於2017-04-27

Linux系統啟動流程

Linux啟動概述

android系統核心實質是使用了Linux的核心，所以在談到android app啟動流程就必須先了解Linux啟動流程；當們啟動Linux系統時，bootloader會載入linux核心到記憶體執行，完成後會啟動系統的第一個程式(init程式)，其完成後會主動建立許多（Daemon）守護程式，保證一些服務能正常開啟，如usb daemon程式，保證usb驅動服務正常執行。

android相關概述

init程式會建立android底層的一個Zygote程式，Zygote程式會初始化第一個VM虛擬器，並且載入android相關的framework和app所需要的資源，然後Zygote會開啟一個socket來監聽外部請求，如果收到請求，會根據已有的VM孵化出一個新的VM和程式；
　　隨後，Zygote會建立一個System Server程式，此程式會啟動android相關的所有核心服務，如AMS（Activity Manager Service）和其他服務程式等，至此，系統會啟動第一個App--Home程式，Home程式就是手機的桌面程式。

啟動桌面上的app

app_launch

　　
　　1. 點選桌面app icon -> home的onclick()方法 -> startActivity(Intent)
　　
　　2. 通過Binder通訊進位制，將此次啟動資訊通知給ActivityManagerService，在service內部會做如下操作：
　　　　　a. 收集此次啟動的物件資訊，並封裝在intent物件裡面去 --- PackageManager的resolveIntent()方法
　　　　　b. 驗證使用者是否有足夠的許可權來啟動這個activity --- grantUriPermissionLocked()
　　　　　c. 如果有許可權，AMS就會啟動這個activity，如果這個activity的程式ProcessRecord為null的話，就會為其建立一個新程式；反之，則回去開啟已經存在的activity
　　　　　接下來，就開始分析AMS如何具體的啟動activity
　　　　　
　　3. AMS建立程式啟動app
　　　　AMS呼叫startProcessLocked()方法建立新程式，並且通過socket通道傳遞請求給Zygote程式，Zygote程式會根據收到的請求孵化出一個自身，並呼叫ZygoteInit.main來例項化一個ActivityThead，ActivityThread的main方法就是作為app的起始入口。

程式建立

　　4. ActivityThread的main入口是app的起始入口，它是app程式的主執行緒，管理Activity和Application的啟動和生命週期的呼叫等等

ActivityThread啟動細節

這裡寫圖片描述

兩個重要內部類

ApplicationThread 和 H

1. main入口

public static void main(String[] args) {
    //建立Looper物件, 建立MessageQueue物件
        Looper.prepareMainLooper();

    //建立自己的ActivityThread物件
        ActivityThread thread = new ActivityThread();
        thread.attach(false);                 // --- 這個很重要

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

        AsyncTask.init();

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

    //進入訊息迴圈
        Looper.loop();

        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }
}
//applicationThread實質是一個binder例項，將binder例項繫結到AMS
private void attach(boolean system) {
    ...
    //獲得AMS(ActivityManagerService)例項, AMS的log tag: "ActivityManager"
    IActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault();
    //把ApplicationThread物件傳給AMS
    mgr.attachApplication(mAppThread);
    ...
}

2. attachApplication繫結ApplicationThread，收集程式的資訊，並通過ApplicationThread的bindApplication介面跨程式回傳此次新程式資訊給ActivityThread

public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative {
    ...
    public final void attachApplication(IApplicationThread thread) {
        ...
        attachApplicationLocked(thread, callingPid);
        ...
    }
    ...
    private final boolean attachApplicationLocked(IApplicationThread thread, int pid) {
        ....
        //通過binder，跨程式呼叫ApplicationThread的bindApplication()方法, 下面程式碼邏輯重回ActivityThread.java
            thread.bindApplication(processName, appInfo, providers,
                    app.instrumentationClass, profileFile, profileFd, profileAutoStop,
                    app.instrumentationArguments, app.instrumentationWatcher,
                    app.instrumentationUiAutomationConnection, testMode, enableOpenGlTrace,
                    isRestrictedBackupMode || !normalMode, app.persistent,
                    new Configuration(mConfiguration), app.compat, getCommonServicesLocked(),
                    mCoreSettingsObserver.getCoreSettingsLocked());
        ....

    }
}

這個時候還在Binder程式中，利用Handler把訊息傳回給ActivityThread

//ActivityThread.java

private class ApplicationThread extends Binder implements IApplicationThread{

    ...
        public final void bindApplication(String processName,
                ApplicationInfo appInfo, List<ProviderInfo> providers,
                ComponentName instrumentationName, String profileFile,
                ParcelFileDescriptor profileFd, boolean autoStopProfiler,
                Bundle instrumentationArgs, IInstrumentationWatcher instrumentationWatcher,
                IUiAutomationConnection instrumentationUiConnection, int debugMode,
                boolean enableOpenGlTrace, boolean isRestrictedBackupMode, boolean persistent,
                Configuration config, CompatibilityInfo compatInfo, Map<String, IBinder> services,
                Bundle coreSettings) {

            AppBindData data = new AppBindData();
            data.processName = processName;
            data.appInfo = appInfo;
            data.providers = providers;
            data.instrumentationName = instrumentationName;
            data.instrumentationArgs = instrumentationArgs;
            data.instrumentationWatcher = instrumentationWatcher;
            data.instrumentationUiAutomationConnection = instrumentationUiConnection;
            data.debugMode = debugMode;
            data.enableOpenGlTrace = enableOpenGlTrace;
            data.restrictedBackupMode = isRestrictedBackupMode;
            data.persistent = persistent;
            data.config = config;
            data.compatInfo = compatInfo;
            data.initProfileFile = profileFile;
            data.initProfileFd = profileFd;
            data.initAutoStopProfiler = false;
         //發訊息
            sendMessage(H.BIND_APPLICATION, data);
        }

    ...
        private void sendMessage(int what, Object obj, int arg1, int arg2, boolean async) {
        Message msg = Message.obtain();
        msg.what = what;
        msg.obj = obj;
        msg.arg1 = arg1;
        msg.arg2 = arg2;
        if (async) {
            msg.setAsynchronous(true);
        }
        //通過mH把BIND_APPLICATION訊息發給H處理
        mH.sendMessage(msg);
        }
    ...

}

3. ActivityThread的H接收訊息並開啟逐步執行Application的oncreate

收到BIND_APPLICATION訊息後，建立Application物件以及上下文

//ActivityThread.java
public final class ActivityThread {
    ...
    private void handleBindApplication(AppBindData data) {
        ...
        //建立Instrumentation 物件
                java.lang.ClassLoader cl = instrContext.getClassLoader();
                mInstrumentation = (Instrumentation)
                    cl.loadClass(data.instrumentationName.getClassName()).newInstance();

        data.info = getPackageInfoNoCheck(data.appInfo, data.compatInfo);
        //建立app執行時的上下文物件，並對其進行初始化.
        final ContextImpl appContext = new ContextImpl();
        appContext.init(data.info, null, this);
        //這裡的data.info是LoadedApk類的物件
        //在這裡建立了上層開發者的程式碼中所涉及的Applicaiton類的物件
        Application app = data.info.makeApplication(data.restrictedBackupMode, null);
        ...

        //如果有ContentProvider的話, 先載入ContentProvider，後呼叫Application的onCreate()方法
        List<ProviderInfo> providers = data.providers;
        if (providers != null) {
            installContentProviders(app, providers);
        }
        //調Application的生命週期函式 onCreate()
        mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app);

    }
    ...

    private class H extends Handler {
        ...
        public static final int BIND_APPLICATION  = 110;
        ...
        public void handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                ...
                    case BIND_APPLICATION:
                        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "bindApplication");
                        AppBindData data = (AppBindData)msg.obj;
                        handleBindApplication(data);//呼叫ActivityThread的handleBindApplication()方法處理
                        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
                        break;
                ...
            }
        }
    }
}

執行application的oncreate方法

// LoadedApk.java
public final class LoadedApk {
    ...
    public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,
            Instrumentation instrumentation) {
        Application app = null;
            app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
                    cl, appClass, appContext);
        return app;
    }
    ...

}

// Instrumentation.java
public class Instrumentation {
    ...
    public void callApplicationOnCreate(Application app) {
        app.onCreate();
    }
    ...
}

至此，Application啟動流程完了；同理，啟動activity的流程大致相同；
activty啟動開始點在AMS的attachApplicationLocked方法內部，即bindApplication傳送Application後，就會開始準備啟動Activity，依次呼叫mStackSupervisor.attachApplicationLocked(app), 在裡面再呼叫realStartActivityLocked(), 裡面再呼叫app.thread.scheduleLaunchActivity()，也就是mAppThread的scheduleLaunchActivity(), 在ApplicationThread的scheduleLaunchActivity()內，傳送一個"LAUNCH_ACTIVITY"訊息, mH處理"LAUNCH_ACTIVITY"時呼叫handleLaunchActivity(), handleLaunchActivity()分兩步, 第一步調performLaunchActivity(),
建立Activity的物件，依次呼叫它的onCreate(), onStart(). 第二步調handleResumeActivity(), 呼叫Activity物件的onResume().

至此，應用啟動的完整流程就分析完整了