史上最全且最简洁易懂的Activity启动流程解析
Activity的启动流程是一个资深Android工程师必须掌握的内容，也是高职级面试中的高频面试知识点，无论是从事应用层开发，还是Framework开发，其重要性都无需我多言。而要真正理解它，就不可避免地要深入到源码了，本文将从Android8.1系统源码入手，来抽丝剥茧。由于Activity的启动流程涉及到的细节非常多而且复杂，为了便于读理解，本文将摒弃众多的细节，而着重于关键流程的梳理。
尽管简化了很多细节，但流程还是不少，为了便于读者阅读和理解，笔者会先给出重要的结论和UML序列图，读者正确的阅读方式也是先知道梗概，再结合UML序列图来看源码，同时最好能自己再IDE上打开源码，顺着笔者的思路去阅读，否者会看得晕头转向。
1、启动Activity的若干场景
Activity的启动有多种途径，比较常见的有：
（1）点击Launcher中的快捷图标，这种方式进入的是根Activity；
（2）从其它应用跳转到某个应用的activity，这种场景下启动的可以是根Activity，也可以是其它Activity，如：从某些应用拨打电话、开启相机、打开浏览器等；
（3）同一个应用种从某个组件中启动Activity。
而启动某个Activity的时候，也可能有两种情形：
（1）目标Activity所在应用程序进程不存在，也就是此时该应用还没有启动的情形；
（2）目标Activity所在应用程序进程存在，也就是该应用之前启动过。
上面这些场景，Activity的启动流程肯定是存在一定差异的，但核心流程基本一致，都是在基本流程基础上或增或减部分流程。从Launcher中点击快捷图标启动一个根Activity的场景，就比较有代表性，本文将以此情形来介绍Activity的启动流程。
2、根Activity启动流程概貌
这里，我先给出结论，读者们先宏观看看这其中大概有哪几步。先上图：
从Launcher中点击快捷图标到启动根Activity过程中，主要涉及到4个进程的交互：Launcher所在应用进程、ActivityManagerService（后文简称AMS）所在的SystemServe系统进程、Zygote系统进程、目标根Activity所在的应用程序进程（这里请读者注意一下不同颜色所表示的不同进程，后文会与此保持一致）。
（1）Launcher进程请求AMS创建根Activity。我们知道，在系统启动过程中，会启动SystemServer进程， AMS、PackageManagerService（后文简称PMS）也是在这个环节中启动的，所以AMS是运行在SystemServer进程当中的。应用的根Activity会在AndroidManifest.xml文件中注册，PMS解析出这些信息，并在Launcher中对这些包名、Activity路径及名称等信息进行封装，当点击快捷图标时，Launcher会调用startActivity方法去启动该图标所对应的根Activity。然后在Luancher进程中通过层层调用，直到通过Binder方式实现IPC，流程就进入到AMS中，也就是SystemServer进程中。
（2）AMS请求创建根Activity所在的进程。AMS收到Launcher进程启动根Activity的请求后，会先判断根Activity所在的进程是否已经创建过了，如果没有创建过，则会向Zygote进程请求创建该进程，我们目前讨论的情形就是根Activity所在进程没有创建过的情况。我们知道，Zygote进程在启动的时候，会作为服务端创建一个名为“zygote”的Socket，用于监听AMS发起的创建新应用进程请求，所以此时流程进入到Zygote进程中。
（3）Zygote进程fork出目标进程。Zygote收到AMS的请求后，会以fork的方式创建这个新的应用进程，此过程中会实例化一个ActivityThread对象，也就是一般所说的主线程，运行其入口main方法。
（4）AMS调度应用进程创建和启动根Activity。根Activity所在的应用程序进程被创建后，AMS在SystemServer进程中也经过层层调用，最终又通过Binder方式实现IPC，将启动Activity的任务交给应用程序进程中的ApplicationThread本地代理，此后，流程进入到根Activity所在的应用程序进程中。这部分流程中，SystemServer中所做的工作主要是根Actifity创建和启动前的一些准备工作，比如当前用户权限等。
（5）在应用进程中完成根Activity的创建和启动。在这里将创建根Activity实例、Applicaiton实例，调用各个生命周期方法，并将DecorView（布局文件中的View会添加到DecorView中）添加到Window中显示出来。
上文中涉及到系统启动流程相关知识，比如Zygote、SystemServer、AMS、PMS 的启动以及Zygote的功能，读者不清楚的画，最好先阅读这篇文章：【系统之音】Android系统启动篇。
3、从Launcher到AMS
先上UML序列图
前面说过，点击Luancher中的快捷图标的时候，会通过startActivity启动其对应的Activity，Launcher进程中的这部分流程源码如下：
Launcher.java的源码路径：/packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/Launcher.java
//==========Launcher.java========
private void startAppShortcutOrInfoActivity(View v) {
......
boolean success = startActivitySafely(v, intent, item);
......
} public boolean startActivitySafely(View v, Intent intent, ItemInfo item) {
......
startActivity(intent, optsBundle);
......
} //===========Activity.java========
/**
* Launch a new activity.
* ......
*/
@Override
public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) {
if (options != null) {
startActivityForResult(intent, -1, options);
} else {
......
startActivityForResult(intent, -1);
}
} public void startActivityForResult(...) {
if (mParent == null) { //表示当前根Activity还没有创建
......
Instrumentation.ActivityResult ar =
mInstrumentation.execStartActivity(
this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
intent, requestCode, options);
......
}
} //===========Instrumentation.java==============
public ActivityResult execStartActivity(...）{
......
int result = ActivityManager.getService()
.startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,
intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),
token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,
requestCode, 0, null, options); //代码①
......
}
通过上述代码后，流程就从Launcher进程进入到AMS所在的SystemServer进程了， 这部分流程比较简单，这里就不做过多解释了。这里重点看一下代码①处（第43行）的ActivityManager.getService()：
//=========ActivityManager.java=========
public static IActivityManager getService() {
return IActivityManagerSingleton.get();
}
private static final Singleton<IActivityManager> IActivityManagerSingleton =
new Singleton<IActivityManager>() {
@Override
protected IActivityManager create() {
final IBinder b = ServiceManager.getService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
final IActivityManager am = IActivityManager.Stub.asInterface(b);
return am;
}
}; //=================Singleton.java=========
/**
* Singleton helper class for lazily initialization.
* ......
*/
public abstract class Singleton<T> {
private T mInstance; protected abstract T create(); public final T get() {
synchronized (this) {
if (mInstance == null) {
mInstance = create();
}
return mInstance;
}
}
}
ActivityManager.getService()这句代码实际上就是通过单例模式获取AMS在Launcher进程中的远程代理，类似这样的代码实现在系统源码种还是比较常见的。
4、从AMS到ApplicationThread（ActivityThread）
先上UML序列图：
这一部分的启动流程调用非常繁琐，可谓是“峰回路转”，笔者在跟进其调用流程时差点昏厥了，大有“山重水复疑无路”的困惑，直到看到下面代码：
final boolean realStartActivityLocked(...){
......
app.thread.scheduleLaunchActivity(...); //代码②
......
}
此时又深感“柳暗花明又一村”了。ApplicationThread是ActivityThread中的一个内部类，也是应用程序进程中的一个服务（Stub），通过Binder方式对外提供服务：
//=======ActivityThread.java======
private class ApplicationThread extends IApplicationThread.Stub {
......
public final void scheduleLaunchActivity(...){
......
}
......
}
这里我们需要重点理解下图中的模型：
每个应用程序都运行在一个独立的进程中（当然也可以声明为多个进程，这里不做讨论），不同进程之间内存等资源是不能直接共享的，只能通过Binder方式来和外界交互。这就好比系统像个大海，应用程序进程就像一座座孤岛，而Binder就是孤岛之间的桥梁或者船只。上图中模拟了应用程序进程与SystemServer进程的交互方式，应用程序进程持有了SystemServer进程中AMS/WMS等系统服务的远程代理Proxy，通过这个Proxy来调用SystemServer进程中的系统服务；SystemServer进程中也持有了应用程序进程中的ApplicationThread的远程代理Proxy，通过这个Proxy来调用应用程序进程中的方法。
代码②处的app.thread就是ApplicationThread在SystemServer端的远程代理（Proxy），正式通过这个远程代理调用根Activity所在应用程序进程中的相关方法的从这里开始，流程就进入到目标应用程序进程了。
由于该部分又繁琐，又没有涉及到直接创建和启动Activity的代码，所以这里就不贴代码了。对于这一部分的流程，个人建议读者没有必要太纠结细节，知道其大概做了些什么就够了。
5、在应用程序进程中创建和启动根Activity
先看看ActivityThread类主要结构
ActivityThread一般被称作主线程（当然它不是真正的线程），它包含两个很重要的内部类，ApplicationThread（前面已经介绍过了）和H。这个H是Handler的子类，拥有主线程的looper，所以其Callback的回调函数handleMessage运行在主现在当中，所以这个H类的作用其实就是将线程切换到主线程。
我们结合上图来看看如下源码：
//=======ActivityThread.java======
private class ApplicationThread extends IApplicationThread.Stub {
......
public final void scheduleLaunchActivity(...){
ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord();
......
r.intent = intent;
......
sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);
}
......
} private void sendMessage(int what, Object obj) {
sendMessage(what, obj, 0, 0, false);
} 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;
......
mH.sendMessage(msg);
} final H mH = new H();
private class H extends Handler {
public static final int LAUNCH_ACTIVITY = 100;
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case LAUNCH_ACTIVITY: {
......
handleLaunchActivity(r, null, "LAUNCH_ACTIVITY");//代码③
......
}
}
......
}
这样就明确了，此时的流程，又由ApplicationThread经过Handler进入到了主线程（ActivityThread）中了。
从代码③处开始，流程就由主线程ActivityThread来处理了，还是先上UML序列图：
参照该图和如下源码，来看看应用程序进程是如何创建和启动Activity的：
//=======ActivityThread.java=======
private void handleLaunchActivity(...）{
......
WindowManagerGlobal.initialize();//代码④
......
Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);//代码⑤
if (a != null) {
handleResumeActivity(...);//代码⑫
}
......
}
代码④，其作用是通过单例模式获取一个WMS在应用程序进程中的远程代理Proxy，我们知道，后面Activity中setContentView加载的layout文件，就需要通过WMS添加到Window中来显示。该方法代码比较简单：
//========WindowManagerGlobal.java======
......
private static IWindowManager sWindowManagerService;
......
public static void initialize() {
getWindowManagerService();
}
......
public static IWindowManager getWindowManagerService() {
synchronized (WindowManagerGlobal.class) {
if (sWindowManagerService == null) {
sWindowManagerService = IWindowManager.Stub.asInterface(
ServiceManager.getService("window"));
......
}
return sWindowManagerService;
}
}
进入到代码⑤处：
//===========ActivityThread.java=======
private Activity performLaunchActivity(...){
......
Activity activity = null;
try {
java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
activity = mInstrumentation.newActivity(
cl, component.getClassName(), r.intent);//代码⑥
......
} catch (Exception e) {
......
}
try {
Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);//代码⑦
......
activity.attach(...);
......
if (r.isPersistable()) {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState); //代码⑩-1
} else {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);//代码⑩-2
}
......
if (!r.activity.mFinished) {
activity.performStart();//代码⑪
......
}
......
} catch (Exception e) {
......
}
......
}
代码⑥处，以ClassLoader的方式创建Activity实例：
//================Instrumentation.java=====
/**
* Perform instantiation of the process's {@link Activity} object.
* ......
* @return The newly instantiated Activity object.
*/
public Activity newActivity(ClassLoader cl, String className,
Intent intent)
throws InstantiationException, IllegalAccessException,
ClassNotFoundException {
return (Activity)cl.loadClass(className).newInstance();
}
从代码⑦处深入，该代码的作用在于处理Application相关的业务：
//=========LoadedApk.java=========
public Application makeApplication(...）{
if (mApplication != null) {
return mApplication;
}
......
Application app = null;
......
try {
java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader();
......
app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
cl, appClass, appContext); //代码⑧
......
} catch (Exception e) {
......
}
mActivityThread.mAllApplications.add(app);
mApplication = app;
if (instrumentation != null) {
try {
instrumentation.callApplicationOnCreate(app);//代码⑨
} catch (Exception e) {
......
}
}
......
}
代码⑧处，也是以ClassLoader方式创建Application实例：
//================Instrumentaion.java=========
/**
* Perform instantiation of the process's {@link Application} object.
* ......
* @return The newly instantiated Application object.
*/
public Application newApplication(ClassLoader cl, String className, Context context)
throws InstantiationException, IllegalAccessException,
ClassNotFoundException {
return newApplication(cl.loadClass(className), context);
} /**
* Perform instantiation of the process's {@link Application} object.
* ......
* @return The newly instantiated Application object.
*/
static public Application newApplication(Class<?> clazz, Context context)
throws InstantiationException, IllegalAccessException,
ClassNotFoundException {
Application app = (Application)clazz.newInstance();
app.attach(context);
return app;
}
代码⑨处，调用Application的onCreate方法，在自定义的Application中，重写的onCreate方法开始执行：
//=============LoadedApk.java========
/**
* Perform calling of the application's {@link Application#onCreate} method.
* ......
* @param app The application being created.
*/
public void callApplicationOnCreate(Application app) {
app.onCreate();
} //=========Application.java========
@CallSuper
public void onCreate() {
}
代码⑩（代码⑩-1或代码⑩-2）中，执行Activity的onCreate方法，根Activity中的onCreate方法执行：
//==============Instrumentation.java========
/**
* Perform calling of an activity's {@link Activity#onCreate} method.
* ......
*/
public void callActivityOnCreate(Activity activity, Bundle icicle) {
prePerformCreate(activity);
activity.performCreate(icicle);
postPerformCreate(activity);
}
/**
* Perform calling of an activity's {@link Activity#onCreate} method.
* ......
*/
public void callActivityOnCreate(Activity activity, Bundle icicle,
PersistableBundle persistentState) {
prePerformCreate(activity);
activity.performCreate(icicle, persistentState);
postPerformCreate(activity);
} //==========Activity.java========
final void performCreate(Bundle icicle) {
performCreate(icicle, null);
}
final void performCreate(Bundle icicle, PersistableBundle p
......
if (persistentState != null) {
onCreate(icicle, persistentState);
} else {
onCreate(icicle);
}
......
} public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState,
@Nullable PersistableBundle persistentState) {
onCreate(savedInstanceState);
} @MainThread
@CallSuper
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
......
}
代码⑪开始执行Activity的onStart方法，根Activity的onStart方法开始执行：
//======Activity.java======
final void performStart() {
......
mInstrumentation.callActivityOnStart(this);
......
} //=========Instrumentation.java=========
/**
* Perform calling of an activity's {@link Activity#onStart} method.
* ......
*/
public void callActivityOnStart(Activity activity) {
activity.onStart();
} //======Activity.java======
@CallSuper
protected void onStart() {
......
}
代码⑫的handleResumeActivity方法用于处理resume相关的业务：
//========ActivityThread.java======
final void handleResumeActivity(...){
......
r = performResumeActivity(token, clearHide, reason);//代码⑬
......
//如下过程将DecorView添加到窗口中 代码段⑯
r.window = r.activity.getWindow(); //PhoneWindow实例
View decor = r.window.getDecorView(); //DecorView实例
decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
ViewManager wm = a.getWindowManager();
WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
a.mDecor = decor;
......
ViewRootImpl impl = decor.getViewRootImpl();
......
wm.addView(decor, l);
......
}
深入代码⑬中：
//======ActivityThread=======
public final ActivityClientRecord performResumeActivity(...){
......
r.activity.performResume();
......
} //======Activity.java=====
final void performResume() {
performRestart();//代码⑭
......
mInstrumentation.callActivityOnResume(this);//代码⑮
......
}
代码⑭用于处理reStart相关的业务，当前场景是新创建根Activity，所以不会走这个流程；如果是从其它界面回退到这个activity，就会走调用onRestart和onStart的流程：
//===========Activity.java========
final void performRestart() {
......
if (mStopped) {
mStopped = false;
......
mInstrumentation.callActivityOnRestart(this);
......
performStart();
}
} //============Instrumentation.java===========
/**
* Perform calling of an activity's {@link Activity#onRestart} method.
* ......
* @param activity The activity being restarted.
*/
public void callActivityOnRestart(Activity activity) {
activity.onRestart();
} //===========Activity.java===========
@CallSuper
protected void onRestart() {
mCalled = true;
} final void performStart() {
......
mInstrumentation.callActivityOnStart(this);
......
} //============Instrumentation.java==========
/**
* Perform calling of an activity's {@link Activity#onStart} method.
* ......
* @param activity The activity being started.
*/
public void callActivityOnStart(Activity activity) {
activity.onStart();
}
//==============Activity.java============
@CallSuper
protected void onStart() {
......
}
代码⑮处调用acitvity的onResume方法，这样一来根Activity的onResume回调方法就执行了：
//========Instrumentation.java=========
/**
* Perform calling of an activity's {@link Activity#onResume} method.
* ......
* @param activity The activity being resumed.
*/
public void callActivityOnResume(Activity activity) {
......
activity.onResume();
......
} @CallSuper
protected void onResume() {
......
}
代码段⑯（对应第7~16行）的作用在于将DecorView添加到Window，并完成界面的绘制流程。我们知道，根Activity在onCreate生命周期回调方法中会通过setContentView方法加载layout布局文件，将其加入到DecorView中，绘制部分详情可以阅读【【朝花夕拾】Android自定义View篇之（一）View绘制流程】。
这样，应用程序进程就完成了根Activity的创建和启动，界面也完成了显示。从上面的UML图和源码分析，可以发现这部分笔者是按照Activity的生命周期为主线来介绍的，实际上读者完全可以结合Activity的生命周期来理解和记忆这部分的主要流程。下图再次总结了这部分的主要流程：
想必读者应该对第4~7步的生命周期顺序非常熟悉了。需要注意的是，第2和第3步可能会和我们平时的认知有些出入，实际上Activity的实例比Application的实例要更早创建。第1和第8步是关于图形界面显示的，也需要重点关心。
6、其它场景启动流程
到目前为止，从Laucher中点击一个快捷图标来启动根Activity的整个流程就介绍完毕了，这个场景搞清楚了，其它场景就不在话下了。比如，从Launcher中启动一个应用程序进程已经启动的应用的根Activity，就在上述流程基础上少了Zytote创建应用程序进程这一步，如下图：
比如，应用程序内部启动另外一个新Activity时，就只需要考虑应用程序进程和SystemSever两个进程，如下图：
还有从其它应用中启动指定某另外应用中的Activity的场景和从Launcher启动的流程类似；再次打开一个已经启动的Activity，就无需走create流程，而是走onRestart-onStart-onResume生命周期流程，等等，这里就不一一列举了。
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