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论一个app从启动到主页面显示经历的过程？(代码片段)

author author     2022-12-24     499

关键词：

前言 （个人观点.不喜勿喷）

本部分内容是关于Android进阶的一些知识总结，涉及到的知识点比较杂，不过都 是面试中几乎常问的知识点，也是加分的点。 关于这部分内容，可能需要有一些具体的项目实践。在面试的过程中，结合具体自 身实践经历，才能更加深入透彻的描绘出来。

技术图片
（顺手留下GitHub链接，需要获取相关面试等内容的可以自己去找）
https://github.com/xiangjiana/Android-MS

一、流程概述

技术图片

启动流程：

① 点击桌面App图标，Launcher进程采用Binder IPC向system_server进程发起 startActivity请求；
② system_server进程接收到请求后，向zygote进程发送创建进程的请求；
③ Zygote进程fork出新的子进程，即App进程；
④ App进程，通过Binder IPC向sytem_server进程发起attachApplication请求；
⑤ system_server进程在收到请求后，进行一系列准备工作后，再通过binder IPC向 App进程发送scheduleLaunchActivity请求；
⑥ App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；
⑦ 主线程在收到Message后，通过发射机制创建目标Activity，并回调 Activity.onCreate()等方法。
⑧ 到此，App便正式启动，开始进入Activity生命周期，执行完 onCreate/onStart/onResume方法，UI渲染结束后便可以看到App的主界面。

上面的一些列步骤简单介绍了一个APP启动到主页面显示的过程，可能这些流程中 的一些术语看的有些懵，什么是Launcher，什么是zygote，什么是 applicationThread..... 下面我们一一介绍。

二、理论基础

1.zygote

zygote意为“受精卵“。Android是基于Linux系统的，而在Linux中，所有的进程都是 由init进程直接或者是间接fork出来的，zygote进程也不例外。

在Android系统里面，zygote是一个进程的名字。Android是基于Linux System的， 当你的手机开机的时候，Linux的内核加载完成之后就会启动一个叫“init“的进程。在 Linux System里面，所有的进程都是由init进程fork出来的，我们的zygote进程也不 例外

我们都知道，每一个App其实都是

  • 一个单独的dalvik虚拟机
  • 一个单独的进程

所以当系统里面的第一个zygote进程运行之后，在这之后再开启App，就相当于开 启一个新的进程。而为了实现资源共用和更快的启动速度，Android系统开启新进 程的方式，是通过fork第一个zygote进程实现的。所以说，除了第一个zygote进 程，其他应用所在的进程都是zygote的子进程，这下你明白为什么这个进程叫“受精 卵”了吧？因为就像是一个受精卵一样，它能快速的分裂，并且产生遗传物质一样的 细胞！

2.system_server

SystemServer也是一个进程，而且是由zygote进程fork出来的。

知道了SystemServer的本质，我们对它就不算太陌生了，这个进程是Android Framework里面两大非常重要的进程之一——另外一个进程就是上面的zygote进 程。

为什么说SystemServer非常重要呢？因为系统里面重要的服务都是在这个进程里面 开启的，比如 ActivityManagerService、PackageManagerService、 WindowManagerService等等。

3.ActivityManagerService

ActivityManagerService，简称AMS，服务端对象，负责系统中所有Activity的生命 周期。 ActivityManagerService进行初始化的时机很明确，就是在SystemServer进程开启 的时候，就会初始化ActivityManagerService。

下面介绍下Android系统里面的服务器和客户端的概 念。

其实服务器客户端的概念不仅仅存在于Web开发中，在Android的框架设计中，使 用的也是这一种模式。服务器端指的就是所有App共用的系统服务，比如我们这里 提到的ActivityManagerService，和前面提到的PackageManagerService、 WindowManagerService等等，这些基础的系统服务是被所有的App公用的，当某 个App想实现某个操作的时候，要告诉这些系统服务，比如你想打开一个App，那 么我们知道了包名和MainActivity类名之后就可以打开

  Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_MAIN); 
  intent.addCategory(Intent.CATEGORY_LAUNCHER); 
  ComponentName cn = new 
  ComponentName(packageName, className); 
  intent.setComponent(cn); startActivity(intent);

但是，我们的App通过调用startActivity()并不能直接打开另外一个App，这个方法会 通过一系列的调用，最后还是告诉AMS说：“我要打开这个App，我知道他的住址和 名字，你帮我打开吧！”所以是AMS来通知zygote进程来fork一个新进程，来开启我 们的目标App的。这就像是浏览器想要打开一个超链接一样，浏览器把网页地址发 送给服务器，然后还是服务器把需要的资源文件发送给客户端的。

知道了Android Framework的客户端服务器架构之后，我们还需要了解一件事情， 那就是我们的App和AMS(SystemServer进程)还有zygote进程分属于三个独立的进 程，他们之间如何通信呢？

App与AMS通过Binder进行IPC通信，AMS(SystemServer进程)与zygote通过 Socket进行IPC通信。后面具体介绍。

那么AMS有什么用呢？在前面我们知道了，如果想打开一个App的话，需要AMS去 通知zygote进程，除此之外，其实所有的Activity的开启、暂停、关闭都需要AMS来控制，所以我们说，AMS负责系统中所有Activity的生命周期。 在Android系统中，任何一个Activity的启动都是由AMS和应用程序进程（主要是 ActivityThread）相互配合来完成的。AMS服务统一调度系统中所有进程的 Activity启动，而每个Activity的启动过程则由其所属的进程具体来完成。

4.Launcher

当我们点击手机桌面上的图标的时候，App就由Launcher开始启动了。但是，你有 没有思考过Launcher到底是一个什么东西？ Launcher本质上也是一个应用程序，和我们的App一样，也是继承自Activity packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/Launcher.java

  public final class Launcher extends Activity 
          implements View.OnClickListener, OnLongClickListener, La uncherModel.Callbacks, View.OnTouchListener

Launcher实现了点击、长按等回调接口，来接收用户的输入。既然是普通的App， 那么我们的开发经验在这里就仍然适用，比如，我们点击图标的时候，是怎么开启 的应用呢？捕捉图标点击事件，然后startActivity()发送对应的Intent请求呗！是的，Launcher也是这么做的，就是这么easy！

5.Instrumentation和ActivityThread

每个Activity都持有Instrumentation对象的一个引用，但是整个进程只会存在一个 Instrumentation对象。 Instrumentation这个类里面的方法大多数和Application和 Activity有关，这个类就是完成对Application和Activity初始化和生命周期的工具 类。Instrumentation这个类很重要，对Activity生命周期方法的调用根本就离不开 他，他可以说是一个大管家。

ActivityThread，依赖于UI线程。App和AMS是通过Binder传递信息的，那么 ActivityThread就是专门与AMS的外交工作的。

6.ApplicationThread

前面我们已经知道了App的启动以及Activity的显示都需要AMS的控制，那么我们便 需要和服务端的沟通，而这个沟通是双向的。
客户端-->服务端
技术图片

而且由于继承了同样的公共接口类，ActivityManagerProxy提供了与 ActivityManagerService一样的函数原型，使用户感觉不出Server是运行在本地还是 远端，从而可以更加方便的调用这些重要的系统服务。

服务端-->客户端
还是通过Binder通信，不过是换了另外一对，换成了ApplicationThread和 ApplicationThreadProxy。
技术图片
他们也都实现了相同的接口IApplicationThread

  private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative 
  
  public abstract class ApplicationThreadNative extends Binder i mplements IApplicationThread
   
  class ApplicationThreadProxy implements IApplicationThread

好了，前面罗里吧嗦的一大堆，介绍了一堆名词，可能不太清楚，没关系，下面结 合流程图介绍。

三、启动流程

1.创建进程

① 先从Launcher的startActivity()方法，通过Binder通信，调用 ActivityManagerService的startActivity方法。
② 一系列折腾，最后调用startProcessLocked()方法来创建新的进程。
③ 该方法会通过前面讲到的socket通道传递参数给Zygote进程。Zygote孵化自身。 调用ZygoteInit.main()方法来实例化ActivityThread对象并最终返回新进程的pid。
④ 调用ActivityThread.main()方法，ActivityThread随后依次调用 Looper.prepareLoop()和Looper.loop()来开启消息循环。

方法调用流程图如下:
技术图片
更直白的流程解释：
技术图片

①App发起进程：
当从桌面启动应用，则发起进程便是Launcher所在进程；当从某 App内启动远程进程，则发送进程便是该App所在进程。发起进程先通过binder发送 消息给system_server进程；
②system_server进程：
调用Process.start()方法，通过socket向zygote进程发送创 建新进程的请求；
③zygote进程：
在执行ZygoteInit.main()后便进入runSelectLoop()循环体内，当有 客户端连接时便会执行ZygoteConnection.runOnce()方法，再经过层层调用后fork 出新的应用进程；
④新进程：
执行handleChildProc方法，最后调用ActivityThread.main()方法。

2.绑定Application

上面创建进程后，执行ActivityThread.main()方法，随后调用attach()方法。

将进程和指定的Application绑定起来。这个是通过上节的ActivityThread对象中调用 bindApplication()方法完成的。该方法发送一个BIND_APPLICATION的消息到消息 队列中, 最终通过handleBindApplication()方法处理该消息. 然后调用 makeApplication()方法来加载App的classes到内存中。

方法调用流程图如下:
技术图片
更直白的流程解释：
技术图片

（如果看不懂AMS,ATP等名词，后面有解释）

3.显示Activity界面

经过前两个步骤之后, 系统已经拥有了该application的进程。 后面的调用顺序就是 普通的从一个已经存在的进程中启动一个新进程的activity了。

实际调用方法是realStartActivity(), 它会调用application线程对象中的 scheduleLaunchActivity()发送一个LAUNCH_ACTIVITY消息到消息队列中, 通过 handleLaunchActivity()来处理该消息。在 handleLaunchActivity()通过 performLaunchActiivty()方法回调Activity的onCreate()方法和onStart()方法，然后通 过handleResumeActivity()方法，回调Activity的onResume()方法，最终显示Activity 界面。
技术图片
更直白的流程解释：
技术图片

四、Binder通信

技术图片

简称:
ATP: ApplicationThreadProxy
AT: ApplicationThread
AMP: ActivityManagerProxy
AMS: ActivityManagerService

图解:

① system_server进程中调用startProcessLocked方法,该方法最终通过socket方式, 将需要创建新进程的消息告知Zygote进程,并阻塞等待Socket返回新创建进程的pid;
② Zygote进程接收到system_server发送过来的消息, 则通过fork的方法，将zygote 自身进程复制生成新的进程，并将ActivityThread相关的资源加载到新进程app process,这个进程可能是用于承载activity等组件;
③ 在新进程app process向servicemanager查询system_server进程中binder服务端 AMS, 获取相对应的Client端,也就是AMP. 有了这一对binder c/s对, 那么app process便可以通过binder向跨进程system_server发送请求,即attachApplication()
④ system_server进程接收到相应binder操作后,经过多次调用,利用ATP向app process发送binder请求, 即bindApplication. system_server拥有ATP/AMS, 每一个 新创建的进程都会有一个相应的AT/AMP,从而可以跨进程 进行相互通信. 这便是进 程创建过程的完整生态链。

以上大概介绍了一个APP从启动到主页面显示经历的流程，主要从宏观角度介绍了 其过程，具体可结合源码理解。

（顺手留下GitHub链接，需要获取相关面试等内容的可以自己去找）
https://github.com/xiangjiana/Android-MS

感谢支持~

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