Android源码解析四大组件系列（二）---Activity启动过程的总体把握

之前写过Service的启动过程，相对来说Activity的启动过程比Service的启动过程更为复杂，其一Activity的生命周期方法比Service多，其二Activity具有启动模式和返回栈。写本文的目的在于更清晰的梳理Activity的启动过程，加强自己的内功修炼，博客粉丝日益增多，力在以最简单的方式让大家理解，跟大家一起学习。

Activity的启动过程计划用三篇博客来写；

• 第一篇（本文），侧重Binder视角或者从进程这方面，对Activity启动先从整体有个把握，代码少，理论多。
• 第二篇，深入源码，分析Launcher进程向SystemServer进程发起startActivity请求,SystemServer进程在向zygote进程发起请求，最后孵化出应用进程的这一过程。
• 第三篇：深入源码，由Zygote进程孵化的应用进程是如何启动Activity的。

一、Binder的基本理解

Activity的启动有多次IPC过程，所以Binder属于预备知识，帮助我们更好理解系统的C/S的这种架构模式，我看过几篇文章还不错，推荐给大家。

• 简单说Binder（1）
  作者写的很清晰，相信看过之后，在JAVA的层面上，立马明白Binder的IPC过程是怎么回事。

• 可能是讲解Binder机制最好的文章
  加强理解一下

• Android Bander设计与实现 - 设计篇
  最经典的不多说了，值得反复看

• Android源码解析RPC系列(一)—Binder原理
  这一篇是我去年写的，都不好意思一块贴出来了。

二、Activity启动的双向IPC过程

一般Android各个应用进程的启动都以这样一条路线，init进程 –> Zygote进程 –> SystemServer进程 –>各种应用进程

• Init进程：Linux的根进程，Android系统是基于Linux系统的，因此可以算作是整个android操作系统的第一个进程；
• Zygote进程是所有应用进程的父进程，所有的应用进程都是它孵化出来的；
• SystemServer进程含有一些核心的服务，比如ActivityManagerService，PackageManagerService，WindowManagerService等；
• 各种应用进程：启动自己编写的客户端应用时，有自己的虚拟机与运行环境。

由此可知应用的第一个Activity的启动是多个进程相互配合的结果，多个进程相互配合就少不了使用Binder进行IPC了，现在看一次IPC调用的过程是怎样的。

上图大概说明了一次IPC的过程，或许你现在对里面各个类还不是很清楚，没关系，大致了解一下

ActivityManagerService（下文简称AMS），AMS是Android中最核心的服务，实现了ActivityManager，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，AMS提供了一个ArrayList mHistory来管理所有的Activity，Activity在AMS中的形式是ActivityRecord，Task在AMS中的形式为TaskRecord，进程在AMS中的管理形式为ProcessRecord，它在Android中特别重要。

ActivityManagerNative（下文简称AMN）:由于AMS是系统核心服务在SystemServer进程里面，很多API不能直接开放供客户端使用，所以需要通过IPC的方式，具体是这样的，ActivityManager类内部调用AMN的getDefault函数得到一个ActivityManagerProxy对象，通过它可与AMS通信。

ActivityManagerProxy（下文简称AMP）：AMP是AMS在客户端进程的一个代理，通过AMP里面的方法请求AMS。

Instrumentation:Instrumentaion是一个工具类，一个大管家。当它被启用时，系统先创建它，再通过它来创建其他组件。另外，系统和组件之间的交互也将通过Instrumentation来传递，这样，Instrumentation就能监测系统和这些组件的交互情况了。在实际使用中，我们可以创建Instrumentation的派生类来进行相应的处理。Android中Junit的使用到了Intrstrumentation。关于它更详细的了解，戳我。

OK，现在我们知道，Activity是如何向AMS发出startActivity这个请求了，这意味着Activity可以与AMS进行通信，但是AMS却不能与Activity通信，Binder是单向的，所以在Activity发出请求之后，AMS需要通知Activity发生状态改变，要做到这一点，自然就在AMS到Activity这个过程建立一个Binder，如下。

大致过程就是，SystemServer进程在收到请求后，再通过IPC向应用进程发送scheduleLaunchActivity请求，应用进程的binder线程（ApplicationThread）在收到请求后，通过handler向主线程发送LAUNCH_ACTIVITY消息，主线程在收到Message后，创建目标Activity，并回调Activity.onCreate()等方法。

对上面的理解不是太明白，在看下面这张图，简单多了，AMS到Activity这个过程建立了一个Binder，Activity到AMS这个过程也建立了一个Binder，这就能相互通信了。

上图就是Activity与AMS之间的双向Binder连接，（备注：这个就是理解Activity启动流程的指南针，不记住这个，复杂的启动流程会让你晕头转向）。Activity用IActivityManager提供的API向AMS提出执行某个动作的请求（本例中是启动RemoteService），AMS通过IApplicationThread提供的API来控制Activity所在的应用程序，这些API包括schedulePauseActivity()、scheduleStopActivity()等。

IActivityManager接口定义的API，启动四大组件的等多种请求都在里面。

IApplicationThread接口定义的API，一看就比IActivityManager高逼格一点，IActivityManager好多方法是start开头，表示去AMS请求，IApplicationThread以schedule开头，表示对Activity进行调度。

分析到这里，我们不知不觉间忽略了两个问题，那就是启动Activity至少需要两个前提，第一是，应用进程存在，第二AMS已经初始化完毕。在调用startActivity方法时候，如果我们的应用进程不存在，Activity能启动吗，当然是不能的，比如点击桌面图标的时候，这个时候需要先创建进程。关于Zygote孵化应用进程，这个暂时不说，先看看AMS服务注册。

三、AMS服务注册

先忽略 Activity调用ActivityManagerService启动应用，直接从SystemServer的main方法说起。

  SystemServer.java  /**     * The main entry point from zygote.     */    public static void main(String[] args) {        new SystemServer().run();    }

run方法中，调用了startBootstrapServices。

  private void startBootstrapServices() {        ......        //启动AMS服务        Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);        //请注意这里参数是Lifecycle，因为AMS是在Lifecycle里面new出来的        mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(                ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();        mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);        mActivityManagerService.setInstaller(installer);        mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);        mActivityManagerService.initPowerManagement();         ......        mActivityManagerService.setSystemProcess();      ......}

  public SystemService startService(String className) {        final Class<SystemService> serviceClass;        try {            serviceClass = (Class<SystemService>)Class.forName(className);        } catch (ClassNotFoundException ex) {            Slog.i(TAG, "Starting " + className);        }        return startService(serviceClass);    }

继续

 public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) {        try {            final String name = serviceClass.getName();            // 1、创建服务            final T service;            try {                Constructor<T> constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);              // 如果传进来的是ActivityManagerService.Lifecycle对象，那么ActivityManagerService就能被创建                service = constructor.newInstance(mContext);            } catch (InstantiationException ex) {                throw new RuntimeException("Failed to create service " + name                        + ": service could not be instantiated", ex);            }            // 2、注册服务            mServices.add(service);            // 3、启动服务            try {                service.onStart();            } catch (RuntimeException ex) {                throw new RuntimeException("Failed to start service " + name                        + ": onStart threw an exception", ex);            }            return service;        } finally {            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);        }    }

ActivityManagerService.java   public static final class Lifecycle extends SystemService {        private final ActivityManagerService mService;        public Lifecycle(Context context) {            super(context);          //ActivityManagerService被new出来了            mService = new ActivityManagerService(context);        }        @Override        public void onStart() {          //  启动            mService.start();        }        public ActivityManagerService getService() {            return mService;        }    }

  private void start() {        Process.removeAllProcessGroups();        mProcessCpuThread.start();        mBatteryStatsService.publish(mContext);        mAppOpsService.publish(mContext);        Slog.d("AppOps", "AppOpsService published");        LocalServices.addService(ActivityManagerInternal.class, new LocalService());    }

回到 startBootstrapServices里面调用的 mActivityManagerService.setSystemProcess();

public void setSystemProcess() {        try {            ServiceManager.addService(Context.ACTIVITY_SERVICE, this, true);            ServiceManager.addService(ProcessStats.SERVICE_NAME, mProcessStats);            ServiceManager.addService("meminfo", new MemBinder(this));            ServiceManager.addService("gfxinfo", new GraphicsBinder(this));            ServiceManager.addService("dbinfo", new DbBinder(this));            ......       // 设置application info LoadedApkinfo 有关 framework-res.apk        ApplicationInfo info = mContext.getPackageManager().getApplicationInfo( "android", STOCK_PM_FLAGS);        mSystemThread.installSystemApplicationInfo(info, getClass().getClassLoader());        //给SystemServer进程创建ProcessRecord，adj值，就是将SystemServer进程加入到AMS进程管理机制中，跟应用进程一致        synchronized (this) {            ProcessRecord app = newProcessRecordLocked(info, info.processName, false, 0);            app.persistent = true;            app.pid = MY_PID;            app.maxAdj = ProcessList.SYSTEM_ADJ;            app.makeActive(mSystemThread.getApplicationThread(), mProcessStats);            synchronized (mPidsSelfLocked) {                mPidsSelfLocked.put(app.pid, app);            }            updateLruProcessLocked(app, false, null);            updateOomAdjLocked();  }

ServiceManager这里面注册了很多的服务，可通过dumpsys <服务名>命令查看。比如查看CPU信息命令dumpsys cpuinfo，查看graphics信息命令dumpsys gfxinfo。在Android中所有的核心服务，并不是直接给上层使用，都先交给ServiceManager管理，上层使用的时候可以从ServiceManager获取，ServiceManager相当于一个路由作用。现在来看一张经典的图。其中注册服务，获取服务以及使用服务，每一次都是一个完整的Binder IPC过程，可见理解Binder是多么的重要啊。关于AMS启动得深入了解，请戳我。

• 注册服务：首先AMS注册到ServiceManager。AMS所在进程(SystemServer)是客户端，ServiceManager是服务端。
• 获取服务：Client进程使用AMS前，须先向ServiceManager中获取AMS的代理类AMP。该过程。AMP所在进程(应用进程)是客户端，ServiceManager是服务端。
• 使用服务： app进程根据得到的代理类AMP,便可以直接与AMS所在进程交互。该过程，AMP所在进程(应用进程)是客户端，AMS所在进程(SystemServer)是服务端。

OK ，本文终于写完了，翻看源码，查阅资料，画图花了两天时间，最后回顾一下，本文解释了双向Binder是如何建立的？这个是最重要的部分，其次AMS作为管理Android系统组件的核心服务，AMS是如何注册的？（在SystemServer执行run()方法的时候被创建，并运行在独立的进程中）。OK，see you。

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参考链接：

http://www.cloudchou.com/android/post-788.html

[Android源码解析之（八）–>Zygote进程启动流程]
(http://blog.csdn.net/qq_23547831/article/details/51104873)

[深入理解Android卷二 全文-第六章]深入理解ActivityManagerService

深入AndroidFramework源码内部剖析Service的启动过程

Android系统启动-SystemServer