Android APP 启动流程简析

我们平时在手机桌面上点击一个app 图标, 就能启动一个app应用。从用户角度来看,这个过程看起来很简单,但是它的背后又隐藏着什么玄机 ? 在做安卓开发这么多年后,我觉得有必要认真的分析一下,启动一个app 都走了什么流程 。

1. android app 进程基础理论

1.1 每个Android App都在一个独立空间里, 意味着其运行在一个单独的进程中, 拥有自己的VM, 被系统分配一个唯一的user ID。

1.2 Android App由很多不同组件组成, 这些组件还可以启动其他App的组件. 因此, Android App并没有一个类似程序入口的main()方法。

Android进程与Linux进程一样. 默认情况下, 每个apk运行在自己的Linux进程中. 另外, 默认一个进程里面只有一个线程---主线程. 这个主线程中有一个Looper实例, 通过调用Looper.loop()从Message队列里面取出Message来做相应的处理.

那么, 这个进程何时启动的呢?
简单的说, 进程在其需要的时候被启动. 任意时候, 当用户或者其他组件调取你的apk中的任意组件时, 如果你的apk没有运行, 系统会为其创建一个新的进程并启动. 通常, 这个进程会持续运行直到被系统杀死。
关键是: 进程是在被需要的时候才创建的。

2. 启动流程

关于Android的应用进程在android guide中有这样的一段描述:

By default, every application runs in its own Linux process. Android starts the process when any of the application’s components need to be executed, then shuts down the process when it’s no longer needed or when the system must recover memory for other applications.

每一个android应用默认都是在他自己的linux进程中运行。android操作系统会在这个android应用中的组件需要被执行的时候启动这个应用进程,并且会在这个应用进程没有任何组件执行或者是系统需要为其他应用申请更多内存的时候杀死这个应用进程。所以当我们需要启动这个应用的四大组件之一的时候如果这个应用的进程还没有启动,那么就会先启动这个应用程序进程。

用户点击Home上的一个App图标, 启动一个应用时:


851999-a9c2c456c9f91596.jpg

Click事件会调用startActivity(Intent), 会通过Binder IPC机制, 最终调用到ActivityManagerService. 该Service会执行如下操作:

  • 第一步通过PackageManager的resolveIntent()收集这个intent对象的指向信息.
    指向信息被存储在一个intent对象中.
  • 下面重要的一步是通过grantUriPermissionLocked()方法来验证用户是否有足够的权限去调用该intent对象指向的Activity.
  • 如果有权限, ActivityManagerService会检查并在新的task中启动目标activity.
    现在, 是时候检查这个进程的ProcessRecord是否存在了.
    如果ProcessRecord是null, ActivityManagerService会创建新的进程来实例化目标activity.

2.1 创建进程

ActivityManagerService调用startProcessLocked()方法来创建新的进程, 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, 并调用ZygoteInit.main()方法来实例化ActivityThread对象并最终返回新进程的pid.
ActivityThread随后依次调用Looper.prepareLoop()和Looper.loop()来开启消息循环.

流程图如下:

851999-b6b5dacf9d1488f9.jpg

2.2 绑定Application

接下来要做的就是将进程和指定的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.

流程如下:

851999-32893aaf343caeac.jpg

2.3 启动Activity

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sheduleLaunchActivity()发送一个LAUNCH_ACTIVITY消息到消息队列中, 通过 handleLaunchActivity()来处理该消息.

假设点击的是一个视频浏览的App, 其流程如下:

851999-9f76d2f18051881c.jpg

在其他博客上看到对于启动流程的总结,感觉比较通俗易懂

大家都知道 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,当我开机的时候init进程就会fork出一个Android的第一个新的进程Zygote,中文翻译过来要”受精卵”,一个很有意识的名字。为什么这么说呢,当我们Zygote进程跑起来后,Android为了实现实现资源共用和更快的启动速度,通过Zygote进程直接去fork出一些子进程,这就是为什么要”受精卵”的原因,也就是我们的app全部都是基于Zygote上的 ,没有Zygote就没有我们,当Zygote初始化完成之后,首先会fork它的第一个子进程SystemServer,这个类非常的重要,为什么这么说呢?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,有木有觉得似曾相识当SystemServer跑起来后,这些重要的服务也会随之创建,系统初始化完成之后我们就会进到系统桌面->Launcher,其实Launcher也是一个app,它继承自Activity,当我们点击桌面上的app后,系统就会为我们的app创建一个进程,然后启动我们App的第一个类ActivityThread其实说到底我们的app就是一个main函数,也就是启动了ActivityThread.main()。我们重点来看下这个类

参考文档

1、[译]Android Application启动流程分析
2、Android走进源码告诉你app是如何被启动的 :这篇博客结合源码分析的很透彻,不过大篇幅的源码看着真是头疼 。
3、Activity启动过程全解析

推荐阅读更多精彩内容