Android的系统启动流程和应用启动流程

本篇文章主要介绍按下电源键开机后发生的事情,和你按下桌面上的一个应用图标后发生的事情。下面就让我们一起来探索系统启动和App启动的前世今生吧。

本文的关键是三张示意图,基本上全文都是围绕这三张图的一个解释,请一定对照着图片阅读本文。另外,吃水不忘挖井人,感谢这三张神图的原作者,他们都是承载我们的巨人,让我们站的更高,看得更远,走的更稳。

Android系统启动流程

在此之前,你需要首先了解Android系统的分层架构,详见我的另一篇文章Android系统架构简介
Android系统启动过程可以分为三个阶段:Bootloader引导、Linux kernel启动、Android启动。详见下图:

Android系统启动流程
  1. BootLoader引导
    BootLoader是一段引导程序,类似于Windows开机时的出现第一个画面(有品牌商标的那个)时的运行程序。顾名思义,它的任务是配置软硬件环境,引导操作系统的启动。

  2. Linux kernel启动
    我们知道Android系统的最底层是Linux,所以,BootLoader引导程序结束后会执行Linux内核。Linux kernel会依次启动:

  • init进程:第一个用户级进程。
  • servicemanager服务:所有servcie使用前都要在这里注册。
  • Zygote进程:如图所示,通过Android Runtime运行虚拟机,然后启动Zygote进程。
  1. Android启动
  • Zygote进程:负责虚拟机的初始化。它是Android系统中第一个进程(注意与前面的init进程区分),也是之后所有进程的母进程,其他进程都是有此fork出来。考虑到zygote翻译为“受精卵”,这一点就比较好理解了。
  • SystemServer:超级管理进程,启动所有系统核心服务,负责Android系统的初始化工作。由Zygote孵化出来,是Zygote进程的第一个子进程。SystemServer会启动很多服务,如ActiivityManagerService,WindowManagerService等。
  • ActivityManagerService:由SystemServer来启动,System Service -> Activity Manager Service -> Launcher
  • Home进程:第一个app进程,打开第一个Activity应用Launcher,也就是我们的桌面应用。安装应用程序时会在launcher出现对应图标,所以说我们的桌面也是一个app。

Android应用启动流程

一张图说明应用的启动流程。


app启动流程

上面提到,Launcher本身就是一个应用程序,所以我们启动app时的本质是对Launcher这个app进行操作。如图所示,launcer接收到点击事件时调用startActivity方法,进行activity的跳转。但是与我们平时开发app有所不同,我们要启动的Activity所在的app运行在另外一个进程中,这就涉及到跨进程通信(IPC,Inter-Process Communication)。

Android中通过ActivityManagerService来实现和管理IPC,但是它不能直接让开发者接触到,而是用ActivityManager,WifiManager,LocationManager,WindowsManager等作为入口。我们这里用到的是ActivityManager,下面来详细分析这个过程:

  1. Launcher所在进程通过binder发送消息给system_server进程;

  2. system_server进程调用Process.start()方法向Zygote进程发出创建新进程请求。关于system server在上面的系统启动流程中有提到,它是zygote的第一个子进程。

  3. zygote进程fork自身,开启一个Linux进程和一个主线程。ZygoteInit.main()方法来实例化Activity Thread对象,并最终返回新进程的pid给ActivityManagerService.

  4. ActivityThread随后依次调用Looper.prepareLoop()和Looper.loop()来开启消息循环.

  5. 通过ActivityThread把新建的进程和Application绑定,然后加载app的classes到内存中

  6. 启动 Activity。

可以看出,启动一个app的关键是新建一个进程,关于新建进程的详细过程可参照下图,这里不再展开:


进程的创建流程

到这里,关于系统启动流程和应用启动流程就解释完了,希望对你有所帮助。

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