分析Android Activity的启动过程

分析Android Activity的启动过程

对于Android Activity 的启动过程，我在Android源码中读了好久的源码，以下是我整理出来的Activity启动过程和大家分享下：

Activity作为Android的四大组件之一，也是最基本的组件，负责与用户交互的所有功能。Activity的启动过程也并非一件神秘的事情，接下来就简单的从源码的角度分析一下Activity的启动过程。

根Activity一般就是指我们项目中的MainActivity，代表了一个android应用程序，一般也是在一个新的进程中启动起来。在Android系统中，所有的Activity组件都保存在堆栈中，我们启动一个新的Activity组件就位于上一个Activity的上面。那么我们从桌面（Launcher）打开一个App是一个怎样的过程呢，如下所示：

（1）Launcher向ActivityManagerService发送一个启动MainActivity的请求；
    （2）ActivityManagerService首先将MainActivity的相关信息保存下来，然后向Launcher发送一个使之进入中止状态的请求；
    （3）Launcher收到中止状态之后，就会想ActivityManagerService发送一个已进入中止状态的请求，便于ActivityManagerService继续执行启动MainActivity的操作；
    （4）ActivityManagerService检查用于运行MainActivity的进程，如果不存在，则启动一个新的进程；
    （5）新的应用程序进程启动完成之后，就会向ActivityManagerService发送一个启动完成的请求，便于ActivityManagerService继续执行启动MainActivity的操作；
    （6）ActivityManagerService将第（2）步保存下来的MainActivity相关信息发送给新创建的进程，便于该进程启动MainActivity组件。

Launcher.startActivitySafely

boolean startActivitySafely(Intent intent, Object tag) {
  intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
  try {
   startActivity(intent);
   return true;
  } catch (ActivityNotFoundException e) {}
}

当我们在Launcher上点击应用程序图标时，startActivitySafely方法会被调用。需要启动的Activity信息保存在intent中，包括action、category等等。那么Launcher是如何获得intent里面的这些信息呢？首先，系统在启动时会启动一个叫做PackageManagerService的管理服务，并且通过他来安装系统中的应用程序，在这个过程中，PackageManagerService会对应用程序的配置文件AndroidManifest.xml进行解析，从而得到程序里的组件信息（包括Activity、Service、Broadcast等），然后PackageManagerService去查询所有action为“android.intent.action.MAIN”并且category为“android.intent.category.LAUNCHER”的Activity，然后为每个应用程序创建一个快捷方式图标，并把程序信息与之关联。上述代码中，Activity的启动标志位设置为“Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK”，便于他可以在一个新的任务中启动。

Activity.startActivity

@Override
 public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) {
  if (options != null) {
   startActivityForResult(intent, -1, options);
  } else {
   startActivityForResult(intent, -1);
  }
 }

调用startActivityForResult，第二个参数(requestCode)为-1则表示在Activity关闭时不需要将结果传回来。

Activity.startActivityForResult

public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode, @Nullable Bundle options) {
  if (mParent == null) { //一般的Activity其mParent都为null
   Instrumentation.ActivityResult ar = mInstrumentation.execStartActivity(this,
      mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,intent, requestCode, options);
   if (ar != null) { //发送结果，即onActivityResult会被调用
    mMainThread.sendActivityResult(mToken, mEmbeddedID, requestCode, ar.getResultCode(),
      ar.getResultData());
   }
   if (requestCode >= 0) {
    mStartedActivity = true;
   } 

   final View decor = mWindow != null ? mWindow.peekDecorView() : null;
   if (decor != null) {
    decor.cancelPendingInputEvents();
   }
  } else { //在ActivityGroup内部的Activity，内部处理逻辑和上面是类似的
   if (options != null) {
    mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode, options);
   } else {
    mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode);
   }
  }
  if (options != null && !isTopOfTask()) {
   mActivityTransitionState.startExitOutTransition(this, options);
  }
 }

不难发现，最后实际上是调用mInstrumentation.execStartActivity来启动Activity，mInstrumentation类型为Instrumentation，用于监控程序和系统之间的交互操作。mInstrumentation代为执行Activity的启动操作，便于他可以监控这一个交互过程。

mMainThread的类型为ActivityThread，用于描述一个应用程序进程，系统每启动一个程序都会在它里面加载一个ActivityThread的实例，并且将该实例保存在Activity的成员变量mMainThread中，而mMainThread.getApplicationThread()则用于获取其内部一个类型为ApplicationThread的本地Binder对象。mToken的类型为IBinder，他是一个Binder的代理对象，只想了ActivityManagerService中一个类型为ActivityRecord的本地Binder对象。每一个已经启动的Activity在ActivityManagerService中都有一个对应的ActivityRecord对象，用于维护Activity的运行状态及信息。

Instrumentation.execStartActivity

public ActivityResult execStartActivity(Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
   Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
  IApplicationThread whoThread = (IApplicationThread) contextThread;
  if (mActivityMonitors != null) {
   synchronized (mSync) {
    final int N = mActivityMonitors.size();
    for (int i=0; i<N; i++) { //先查找一遍看是否存在这个activity
     final ActivityMonitor am = mActivityMonitors.get(i);
     if (am.match(who, null, intent)) {
      am.mHits++;
      if (am.isBlocking()) {
       return requestCode >= 0 ? am.getResult() : null;
      }
      break;
     }
    }
   }
  }
  try {
   intent.migrateExtraStreamToClipData();
   intent.prepareToLeaveProcess();
   int result = ActivityManagerNative.getDefault().startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,
      intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,
      requestCode, 0, null, options); //这里才是真正打开activity的地方，其核心功能在whoThread中完成。
   checkStartActivityResult(result, intent); // 处理各种异常，如ActivityNotFound
  } catch (RemoteException e) {
  }
  return null;
 }

上述代码可知，通过ActivityManagerNative.getDefault()获取一个ActivityManagerService的代理对象，然后调用他的startActivity方法来通知ActivityManagerService去启动Activity。

中间还有一系列过程，跟着源码走下去，不难发现，最后，是调用ApplicationThread的scheduleLaunchActivity来进行Activity的启动。

Application.scheduleLaunchActivity

public final void scheduleLaunchActivity(Intent intent, IBinder token, int ident,
    ActivityInfo info, Configuration curConfig, CompatibilityInfo compatInfo,
    String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor, int procState, Bundle state,
    PersistableBundle persistentState, List<ResultInfo> pendingResults,
    List<ReferrerIntent> pendingNewIntents, boolean notResumed, boolean isForward,
    ProfilerInfo profilerInfo) { 

   updateProcessState(procState, false); 

   ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord(); 

   r.token = token;
   r.ident = ident;
   r.intent = intent;
   r.referrer = referrer;
   r.voiceInteractor = voiceInteractor;
   r.activityInfo = info;
   r.compatInfo = compatInfo;
   r.state = state;
   r.persistentState = persistentState; 

   r.pendingResults = pendingResults;
   r.pendingIntents = pendingNewIntents; 

   r.startsNotResumed = notResumed;
   r.isForward = isForward; 

   r.profilerInfo = profilerInfo; 

   updatePendingConfiguration(curConfig); 

   sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);
  }

上述代码主要做的事就是构造一个ActivityClientRecord，然后调用sendMessage发送一个消息。在应用程序对应的进程中，每一个Activity组件都使用一个ActivityClientRecord对象来描述，他们保存在ActivityThread类的成员变量mActivities中。那么Handler是如何处理这个消息的呢？

H.handleMessage

switch (msg.what) { // 消息类型
  case LAUNCH_ACTIVITY: {
   Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
   final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj; 

   r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
     r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
   handleLaunchActivity(r, null); // 处理消息
   Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
  } break;
  case RELAUNCH_ACTIVITY: {
   Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityRestart");
   ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord)msg.obj;
   handleRelaunchActivity(r);
   Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
  } break;
  case PAUSE_ACTIVITY:
   Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityPause");
   handlePauseActivity((IBinder)msg.obj, false, (msg.arg1&1) != 0, msg.arg2,
     (msg.arg1&2) != 0);
   maybeSnapshot();
   Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
   break;
  ... ...
}

首先将msg里面的obj转成一个ActivityClientRecord对象，然后调用来获取一个LoaderApk对象并保存在ActivityClientRecord对象的成员变量packageInfo中。Loader对象用于描述一个已经加载的APK文件。最后调用handleLaunchActivity来启动Activity组件。

ActivityThread.handleLaunchActivity

private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
  unscheduleGcIdler();
  mSomeActivitiesChanged = true; 

  if (r.profilerInfo != null) {
   mProfiler.setProfiler(r.profilerInfo);
   mProfiler.startProfiling();
  } 

  handleConfigurationChanged(null, null); 

  if (localLOGV) Slog.v(
   TAG, "Handling launch of " + r); 

  WindowManagerGlobal.initialize(); 

  Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent); //performLaunchActivity真正完成了activity的调起,Activity被实例化，onCreate被调用 

  if (a != null) {
   r.createdConfig = new Configuration(mConfiguration);
   Bundle oldState = r.state;
   handleResumeActivity(r.token, false, r.isForward, // 再调用Activity实例的Resume(用户界面可见)
     !r.activity.mFinished && !r.startsNotResumed); 

   if (!r.activity.mFinished && r.startsNotResumed) {
    try {
     r.activity.mCalled = false;
     mInstrumentation.callActivityOnPause(r.activity); // finish的时候先调onPause
     if (r.isPreHoneycomb()) {
      r.state = oldState;
     }
     if (!r.activity.mCalled) {
      throw new SuperNotCalledException(
       "Activity " + r.intent.getComponent().toShortString() +
       " did not call through to super.onPause()");
     } 

    } catch (SuperNotCalledException e) {
     throw e; 

    } catch (Exception e) {
     if (!mInstrumentation.onException(r.activity, e)) {
      throw new RuntimeException(
        "Unable to pause activity "
        + r.intent.getComponent().toShortString()
        + ": " + e.toString(), e);
     }
    }
    r.paused = true;
   }
  } else {
   try {
    ActivityManagerNative.getDefault() // finishActivity 一样的原理
     .finishActivity(r.token, Activity.RESULT_CANCELED, null, false);
   } catch (RemoteException ex) {
   }
  }
 }

到了这一步，那就很清晰了。憋了一口气到这里，是不是突然放松了一下~~  再来看看performLaunchActivity做的事儿~~performLaunchActivity函数加载用户自定义的Activity的派生类，并执行其onCreate函数，它将返回此Activity对象。

ActivityThread.performLaunchActivity

private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
  ActivityInfo aInfo = r.activityInfo;
  if (r.packageInfo == null) {
   r.packageInfo = getPackageInfo(aInfo.applicationInfo, r.compatInfo,
     Context.CONTEXT_INCLUDE_CODE);
  }
  //从intent中取出目标activity的启动参数（包名、类名等）
  ComponentName component = r.intent.getComponent();
  if (component == null) {
   component = r.intent.resolveActivity(
    mInitialApplication.getPackageManager());
   r.intent.setComponent(component);
  } 

  if (r.activityInfo.targetActivity != null) {
   component = new ComponentName(r.activityInfo.packageName,
     r.activityInfo.targetActivity);
  } 

  Activity activity = null;
  try {
   java.lang.ClassLoader cl = r.packageInfo.getClassLoader(); // 将Activity类文件加载到内存中
   activity = mInstrumentation.newActivity( // 创建Activity实例
     cl, component.getClassName(), r.intent);
   StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());
   r.intent.setExtrasClassLoader(cl);
   r.intent.prepareToEnterProcess();
   if (r.state != null) {
    r.state.setClassLoader(cl);
   }
  } catch (Exception e) {
   if (!mInstrumentation.onException(activity, e)) {
    throw new RuntimeException(
     "Unable to instantiate activity " + component
     + ": " + e.toString(), e);
   }
  } 

  try {
   Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation); 

   if (localLOGV) Slog.v(TAG, "Performing launch of " + r);
   if (localLOGV) Slog.v(
     TAG, r + ": app=" + app
     + ", appName=" + app.getPackageName()
     + ", pkg=" + r.packageInfo.getPackageName()
     + ", comp=" + r.intent.getComponent().toShortString()
     + ", dir=" + r.packageInfo.getAppDir()); 

   if (activity != null) {
    Context appContext = createBaseContextForActivity(r, activity); // 初始化Context对象，作为Activity的上下文
    CharSequence title = r.activityInfo.loadLabel(appContext.getPackageManager());
    Configuration config = new Configuration(mCompatConfiguration);
    if (DEBUG_CONFIGURATION) Slog.v(TAG, "Launching activity "
      + r.activityInfo.name + " with config " + config);
    activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
      r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
      r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
      r.referrer, r.voiceInteractor); 

    if (customIntent != null) {
     activity.mIntent = customIntent;
    }
    r.lastNonConfigurationInstances = null;
    activity.mStartedActivity = false;
    int theme = r.activityInfo.getThemeResource();
    if (theme != 0) {
     activity.setTheme(theme);
    } 

    activity.mCalled = false;
    if (r.isPersistable()) { //下面就是调用到acitivity的onCreate方法了
     mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
    } else {
     mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
    } // 至此，Activity启动过程就结束了，其生命周期由ApplicationThread来管理
    if (!activity.mCalled) {
     throw new SuperNotCalledException(
      "Activity " + r.intent.getComponent().toShortString() +
      " did not call through to super.onCreate()");
    }
    r.activity = activity;
    r.stopped = true;
    if (!r.activity.mFinished) {
     activity.performStart();
     r.stopped = false;
    }
    if (!r.activity.mFinished) {
     if (r.isPersistable()) {
      if (r.state != null || r.persistentState != null) {
       mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state,
         r.persistentState);
      }
     } else if (r.state != null) {
      mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state);
     }
    }
    if (!r.activity.mFinished) {
     activity.mCalled = false;
     if (r.isPersistable()) {
      mInstrumentation.callActivityOnPostCreate(activity, r.state,
        r.persistentState);
     } else {
      mInstrumentation.callActivityOnPostCreate(activity, r.state);
     }
     if (!activity.mCalled) {
      throw new SuperNotCalledException(
       "Activity " + r.intent.getComponent().toShortString() +
       " did not call through to super.onPostCreate()");
     }
    }
   }
   r.paused = true;
   mActivities.put(r.token, r); // 将ActivityRecord对象保存在ActivityThread的mActivities中
  } catch (SuperNotCalledException e) {
   throw e;
  } catch (Exception e) {
   if (!mInstrumentation.onException(activity, e)) {
    throw new RuntimeException(
     "Unable to start activity " + component
     + ": " + e.toString(), e);
   }
  }
  return activity;
 }

ActivityRecord里面的token，是一个Binder的代理对象，和ActivityClientRecord对象一样，都是用来描述所启动的Activity组件，只不过前者是在ActivityManagerService中使用，后者是在应用程序进程中使用。

至此，Activity的启动过程就分析完了。MainActivity的启动过程，其实也可以认为是应用程序的启动过程。
子Activity的启动过程和根Activity的启动过程也是类似的，过程如下：

（1）MainActivity向ActivityManagerService发送一个自动ChildActivity的请求；

（2）ActivityManagerService首先将ChildActivity的信息保存下来，再向MainActivity发送一个中止的请求；

（3）MainActivity收到请求进入中止状态，告诉ActivityManagerService，便于ActivityManagerService继续执行启动ChildActivity的操作

（4）ActivityManagerService检查ChildActivity所运行的进程是否存在，存在就发送ChildActivity信息给他，以进行启动。
源代码方面，原理类似，相比起来会比MainActivity的稍微简单一些，这里就不再详细叙述了，各位可以自行根据前面步骤，阅读源代码。

感谢阅读，希望能帮助到大家，谢谢大家对本站的支持！