Android - Activity 启动过程

概述

从点击桌面应用图标到应用显示的过程我们再熟悉不过了，下面我们来分析下这个过程都做了什么。

本文主要对以下问题分析：

ActivityThread 是什么，它是一个线程吗，如何被启动的？
ActivityClientRecord 与 ActivityRecord 是什么？
Context 是什么，ContextImpl，ContextWapper 是什么？
Instrumentation 是什么？
Application 是什么，什么时候创建的，每个应用程序有几个 Application？
点击 Launcher 启动 Activity 和应用内部启动 Activity 的区别？
Activity 启动过程，onCreate()，onResume() 回调时机及具体作用？

Launcher

如不了解 Android 是如何从开机到 Launcher 启动的过程，请先阅读Android - 系统启动过程。

我们知道 Android 系统启动后已经启动了 Zygote，ServiceManager，SystemServer 等系统进程；ServiceManager 进程中完成了 Binder 初始化；SystemServer 进程中 ActivityManagerService，WindowManagerService，PackageManagerService 等系统服务在 ServiceManager 中已经注册；最后启动了 Launcher 桌面应用。

其实 Launcher 本身就是一个应用程序，运行在自己的进程中，我们看到的桌面就是 Launcher 中的一个 Activity。

应用安装的时候，通过 PackageManagerService 解析 apk 的 AndroidManifest.xml 文件，提取出这个 apk 的信息写入到 packages.xml 文件中，这些信息包括：权限、应用包名、icon、apk 的安装位置、版本、userID 等等。packages.xml 文件位于系统目录下/data/system/packages.xml。

同时桌面 Launcher 会为安装过的应用生成不同的应用入口，对应桌面上的应用图标，下面分析点击应用图标的到应用启动的过程。

点击 Launcher 中应用图标

点击 Launcher 中应用图标将会执行以下方法

Launcher.startActivitySafely()Launcher.startActivity()//以上两个方法主要是检查将要打开的 Activity 是否存在Activity.startActivity()//这段代码大家已经很熟悉，经常打开 Activity 用的就是这个方法Activity.startActivityForResult()//默认 requestCode = -1，也可通过调用 startActivityForResult() 传入 requestCode。 //然后通过 MainThread 获取到 ApplicationThread 传入下面方法。Instrumentation.execStartActivity()//通过 ActivityManagerNative.getDefault() 获取到 ActivityManagerService 的代理为进程通讯作准备。ActivityManagerNative.getDefault().startActivity()ActivityManagerProxy.startActivity()//调用代理对象的 startActivity() 方法，发送 START_ACTIVITY_TRANSACTION 命令。

在 system_server 进程中的服务端 ActivityManagerService 收到 START_ACTIVITY_TRANSACTION 命令后进行处理，调用 startActivity() 方法。

ActivityManagerService.startActivity() -> startActivityAsUser(intent, requestCode, userId)//通过 UserHandle.getCallingUserId() 获取到 userId 并调用 startActivityAsUser() 方法。ActivityStackSupervisor.startActivityMayWait() -> resolveActivity()//通过 intent 创建新的 intent 对象，即使之前 intent 被修改也不受影响。 然后调用 resolveActivity()。//然后通过层层调用获取到 ApplicationPackageManager 对象。PackageManagerService.resolveIntent() -> queryIntentActivities()//获取 intent 所指向的 Activity 信息，并保存到 Intent 对象。PackageManagerService.chooseBestActivity()//当存在多个满足条件的 Activity 则会弹框让用户来选择。ActivityStackSupervisor.startActivityLocked()//获取到调用者的进程信息。 通过 Intent.FLAG_ACTIVITY_FORWARD_RESULT 判断是否需要进行 startActivityForResult 处理。 //检查调用者是否有权限来调用指定的 Activity。 //创建 ActivityRecord 对象，并检查是否运行 App 切换。ActivityStackSupervisor.startActivityUncheckedLocked() -> startActivityLocked()//进行对 launchMode 的处理[可参考 Activity 启动模式]，创建 Task 等操作。//启动 Activity 所在进程，已存在则直接 onResume()，不存在则创建 Activity 并处理是否触发 onNewIntent()。ActivityStack.resumeTopActivityInnerLocked()//找到 resume 状态的 Activity，执行 startPausingLocked() 暂停该 Activity，同时暂停所有处于后台栈的 Activity，找不到 resume 状态的 Activity 则回桌面。//如果需要启动的 Activity 进程已存在，直接设置 Activity 状态为 resumed。 调用下面方法。ActivityStackSupervisor.startSpecificActivityLocked()//进程存在调用 realStartActivityLocked() 启动 Activity，进程不存在则调用下面方法。

fork 新进程

从 Launcher 点击图标，如果应用没有启动过，则会 fork 一个新进程。创建新进程的时候，ActivityManagerService 会保存一个 ProcessRecord 信息，Activity 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。每次在新建新进程前的时候会先判断这个 ProcessRecord 是否已存在，如果已经存在就不会新建进程了，这就属于应用内打开 Activity 的过程了。

ActivityManagerService.startProcessLocked()//进程不存在请求 Zygote 创建新进程。 创建成功后切换到新进程。

进程创建成功切换至 App 进程，进入 app 进程后将 ActivityThread 类加载到新进程，并调用 ActivityThread.main() 方法

ActivityThread.main()//创建主线程的 Looper 对象，创建 ActivityThread 对象，ActivityThread.attach() 建立 Binder 通道，开启 Looper.loop() 消息循环。ActivityThread.attach()//开启虚拟机各项功能，创建 ActivityManagerProxy 对象，调用基于 IActivityManager 接口的 Binder 通道 ActivityManagerProxy.attachApplication()。ActivityManagerProxy.attachApplication()//发送 ATTACH_APPLICATION_TRANSACTION 命令

此时只创建了应用程序的 ActivityThread 和 ApplicationThread，和开启了 Handler 消息循环机制，其他的都还未创建， ActivityThread.attach(false) 又会最终到 ActivityMangerService 的 attachApplication，这个工程其实是将本地的 ApplicationThread 传递到 ActivityMangerService。然后 ActivityMangerService 就可以通过 ApplicationThread 的代理 ApplicationThreadProxy 来调用应用程序 ApplicationThread.bindApplication，通知应用程序的 ApplicationThread 已和 ActivityMangerService 绑定，可以不借助其他进程帮助直接通信了。此时 Launcher 的任务也算是完成了。

在 system_server 进程中的服务端 ActivityManagerService 收到 ATTACH_APPLICATION_TRANSACTION 命令后进行处理，调用 attachApplication()。

ActivityMangerService.attachApplication() -> attachApplicationLocked()//首先会获取到进程信息 ProcessRecord。 绑定死亡通知，移除进程启动超时消息。 获取到应用 ApplicationInfo 并绑定应用 IApplicationThread.bindApplication(appInfo)。//然后检查 App 所需组件。

Activity: 检查最顶层可见的 Activity 是否等待在该进程中运行，调用 ActivityStackSupervisor.attachApplicationLocked()。
Service：寻找所有需要在该进程中运行的服务，调用 ActiveServices.attachApplicationLocked()。
Broadcast：检查是否在这个进程中有下一个广播接收者，调用 sendPendingBroadcastsLocked()。

此处讨论 Activity 的启动过程，只讨论 ActivityStackSupervisor.attachApplicationLocked() 方法。

ActivityStackSupervisor.attachApplicationLocked() -> realStartActivityLocked()//将该进程设置为前台进程 PROCESS_STATE_TOP，调用 ApplicationThreadProxy.scheduleLaunchActivity()。ApplicationThreadProxy.scheduleLaunchActivity()//发送 SCHEDULE_LAUNCH_ACTIVITY_TRANSACTION 命令

发送送完 SCHEDULE_LAUNCH_ACTIVITY_TRANSACTION 命令，还会发送 BIND_APPLICATION_TRANSACTION 命令来创建 Application。

ApplicationThreadProxy.bindApplication()//发送 BIND_APPLICATION_TRANSACTION 命令

App 进程初始化

在 app 进程中，收到 BIND_APPLICATION_TRANSACTION 命令后调用 ActivityThread.bindApplication()。

ActivityThread.bindApplication()//缓存 Service，初始化 AppBindData，发送消息 H.BIND_APPLICATION。

ApplicationThreadProxy.bindApplication(…) 会传来这个应用的一些信息，如ApplicationInfo，Configuration 等，在 ApplicationThread.bindApplication 里会待信息封装成A ppBindData，通过

sendMessage(H.BIND_APPLICATION, data)

将信息放到应用里的消息队列里，通过 Handler 消息机制，在 ActivityThread.handleMeaasge 里处理 H.BIND_APPLICATION 的信息，调用 AplicationThread.handleBindApplication。

handleBindApplication(AppBindData data) {    Process.setArgV0(data.processName);//设置进程名    ...    //初始化 mInstrumentation    if(data.mInstrumentation!=null) {        mInstrumentation = (Instrumentation) cl.loadClass(data.instrumentationName.getClassName()).newInstance();    } else {        mInstrumentation = new Instrumentation();    }    //创建Application，data.info 是个 LoadedApk 对象。    Application app = data.info.makeApplication(data.restrictedBackupMode, null);    mInitialApplication = app;    //调用 Application 的 onCreate()方法。    mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app);}public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,Instrumentation instrumentation) {        if (mApplication != null) {          return mApplication;    }        String appClass = mApplicationInfo.className;    java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader();        //此时新建一个 Application 的 ContextImpl 对象，    ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);        //通过在 handleBindApplication 创建的 mInstrumentation 对象新建一个 Application 对象，同时进行 attach。    app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(cl, appClass, appContext);    appContext.setOuterContext(app);}//设置进程名，获取 LoadedApk 对象，创建 ContextImpl 上下文//LoadedApk.makeApplication() 创建 Application 对象，调用 Application.onCreate() 方法。

Instrumentation：

public Application newApplication(ClassLoader cl, String className, Context context) {        return newApplication(cl.loadClass(className), context);}Instrumentation类：static public Application newApplication(Class<?> clazz, Context context)  {    //实例化 Application    Application app = (Application)clazz.newInstance();             // Application 和 context绑定    app.attach(context);        return app;}//attach 就是将新建的 ContextImpl 赋值到 mBase，这个 ContextImpl 对象就是所有Application 内 Context 的具体实现，同时赋值一些其他的信息如 mLoadedApk。final void attach(Context context) {        mBase = base;      mLoadedApk = ContextImpl.getImpl(context).mPackageInfo;}

这时 Application 就创建好了，这点很重要，很多资料里说 Application 是在performLaunchActivity() 里创建的，因为 performLaunchActivity() 也有mInstrumentation.newApplication 这个调用，newApplication() 函数中可看出会先判断是否以及创建了 Application，如果之前已经创建，就返回已创建的 Application 对象。

Activity 启动

上面 fork 进程时会发送 SCHEDULE_LAUNCH_ACTIVITY_TRANSACTION 命令，在 app 进程中，收到 SCHEDULE_LAUNCH_ACTIVITY_TRANSACTION 命令后调用 ApplicationThread.scheduleLaunchActivity()。

ApplicationThread.scheduleLaunchActivity()//发送消息 H.LAUNCH_ACTIVITY。sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);ActivityThread.handleLaunchActivity()//最终回调目标 Activity 的 onConfigurationChanged()，初始化 WindowManagerService。//调用 ActivityThread.performLaunchActivity()ActivityThread.performLaunchActivity() {    //类似 Application 的创建过程，通过 classLoader 加载到 activity.    activity = mInstrumentation.newActivity(classLoader,                component.getClassName(), r.intent);    //因为 Activity 有界面，所以其 Context 是 ContextThemeWrapper 类型，但实现类仍是ContextImpl.    Context appContext = createBaseContextForActivity(r, activity);    activity.attach(context,mInstrumentation,application,...);    //与 Window 进行关联        //attach 后调用 activity 的 onCreate()方法。    mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity,...)    }//在ActivityThread.handleLaunchActivity里，接着调用Activity.performCreate() -> onCreate()//最终回调目标 Activity 的 onCreate()。Activity.setContentView()//设置 layout 布局ActivityThread.performResumeActivity()//最终回调目标 Activity 的 onResume()。

与 Window 进行关联，具体过程详见：Activity，Window，View 之间的关系

总结

Activity 的整体启动流程如图所示：

ActivityThread 是什么，它是一个线程吗，如何被启动的？

它不是一个线程，它是运行在 App 进程中的主线程中的一个方法中。当 App 进程创建时会执行 ActivityThread.main()，ActivityThread.main() 首先会创建 Looper 执行 Looper.prepareMainLooper()；然后创建 ActivityThread 并调用 ActivityThread.attach() 方法告诉 ActivityManagerService 我们创建了一个应用并将 ApplicationThread 传给 ActivityManagerService；最后调用 Looper.loop()。

ActivityClientRecord 与 ActivityRecord 是什么？

记录 Activity 相关信息，比如：Window，configuration，ActivityInfo 等。
ActivityClientRecord 是客户端的，ActivityRecord 是 ActivityManagerService 服务端的。

Context 是什么，ContextImpl，ContextWapper 是什么？

Context 定义了 App 进程的相关环境，Context 是一个接口，ContextImpl 是子类，ContextWapper 是具体实现。

应用资源是在 Application 初始化的时候，也就是创建 Application，ContextImpl 的时候，ContextImpl 就包含这个路径，主要就是对就是 ResourcesManager 这个单例的引用。

可以看出每次创建 Application 和 Acitvity 以及 Service 时就会有一个 ContextImpl 实例，ContentProvider 和B roadcastReceiver 的 Context 是其他地方传入的。

所以 Context 数量 = Application 数量 + Activity 数量 + Service 数量，单进程情况下 Application 数量就是 1。

Instrumentation 是什么？

管理着组件Application,Activity，Service等的创建，生命周期调用。

Application 是什么，什么时候创建的，每个应用程序有几个 Application？

Application 是在 ActivityThread.handleBindApplication() 中创建的，一个进程只会创建一个 Application，但是一个应用如果有多个进程就会创建多个 Application 对象。

点击 Launcher 启动 Activity 和应用内部启动 Activity 的区别？

点击 Launcher 时会创建一个新进程来开启 Activity，而应用内打开 Activity，如果 Activity 不指定新进程，将在原来进程打开，是否开启新进程实在 ActivityManagerService 进行控制的，上面分析得到，每次开启新进程时会保存进程信息，默认为应用包名 + 应用UID，打开 Activity 时会检查请求方的信息来判断是否需要新开进程。Launcher 打开 Activity 默认 ACTIVITY_NEW_TASK，新开一个 Activity 栈来保存 Activity 的信息。

Activity 启动过程，onCreate()，onResume() 回调时机及具体作用？

Activity.onCreate() 完成了 App 进程，Application，Activity 的创建，调用 setContentView() 给 Activity 设置了 layout 布局。

Activity.onResume() 完成了 Activity 中 Window 与 WindowManager 的关联，并对所有子 View 进行渲染并显示。

参考资料

startActivity启动过程分析
Android应用程序的Activity启动过程简要介绍和学习计划
Android 应用点击图标到Activity界面显示的过程分析
《深入理解 Android 内核设计思想》

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