Android中Activity启动过程探究

首先追溯到Activity的启动，随便启动一个自己写的demo项目，使用DDMS进行debug标记，然后在Debug中把主线程暂停，可以看到调用栈。如下图所示：

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于是我们先看android.app.ActivityThread的main()方法。

android.app.ActivityThread.main()

main()方法中对一个Looper对象进行初始化，形成一个消息循环，那么任何主线程的操作都会发送到这个Looper对应的Handler中去。通过源码，辗转反侧找到Handler的定义，它是ActivityThread中定义的一个内部类，名为H，继承自Handler。

观察它的handleMessage()方法，发现了其中有一个what值为LAUNCH_ACTIVITY的switch分支，其中调用了handleLaunchActivity()方法。

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接下来看android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity()方法。

android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity()

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如上图所示，该方法中执行了两个比较关键的步骤，一个是performLaunchActivity()，另一个是handleResumeActivity()。

先来看performLaunchActivity()做了什么。

android.app.ActivityThread.performLaunchActivity()

以下是部分源码，我做了一些省略。

private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
...
Activity activity = null;
try {
    java.lang.ClassLoader cl = r.packageInfo.getClassLoader();
    activity = mInstrumentation.newActivity(
            cl, component.getClassName(), r.intent);
    StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());
    r.intent.setExtrasClassLoader(cl);
    if (r.state != null) {
        r.state.setClassLoader(cl);
    }
} catch (Exception e) {
    if (!mInstrumentation.onException(activity, e)) {
        throw new RuntimeException(
            "Unable to instantiate activity " + component
            + ": " + e.toString(), e);
    }
}

try {
    ...
    if (activity != null) {
        ...
        
        activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
                r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
                r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config);
        ...
        activity.mCalled = false;
        mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
        ...
    }
    ...
}
...
}

重点关注红色加粗的部分：

7, 8行：通过Activity的类名构建一个Activity对象。

27行：调用了Activity.attach()方法。

32行：通过Instrumentation对象执行Activity的onCreate()方法，Activity的生命周期方法都是由Instrumentation对象来调用的。

其中attach()方法里面也做了很重要的事情。

android.app.Activity.attach()

final void attach(Context context, ActivityThread aThread,
        Instrumentation instr, IBinder token, int ident,
        Application application, Intent intent, ActivityInfo info,
        CharSequence title, Activity parent, String id,
        NonConfigurationInstances lastNonConfigurationInstances,
        Configuration config) {
attachBaseContext(context);

mFragments.attachActivity(this, mContainer, null);

mWindow = PolicyManager.makeNewWindow(this);

... //将各种参数赋给Activity的成员变量

mWindow.setWindowManager(
        (WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
        mToken, mComponent.flattenToString(),
        (info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
if (mParent != null) {
    mWindow.setContainer(mParent.getWindow());
}
mWindowManager = mWindow.getWindowManager();
mCurrentConfig = config;
}

首先给Activity.mWindow成员变量赋值，然后给mWindow变量设置WindowManager，然后给Activity.mWindowManager赋值。

mWindow是一个Window类型的变量，但实际上它是一个PhoneWindow对象，与Activity的内容显示相关。

上面的attach()方法调用完成后，就自然而然的调用了Activity的onCreate()方法了。

按一般的情况，Activity中的onCreate()方法调用了setContentView()方法，而setContentView()方法并不是由Activity实现的，以下是android.app.Activity中的一段代码：

public void setContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
 getWindow().setContentView(view, params);
 initActionBar();
}

而getWindow()返回的是一个android.app.Window对象，这个对象就是刚刚在attach()中赋值的mWindow成员变量。

android.app.Window是一个抽象类，其中setContentView()方法并没有具体的实现，而这个方法的真正实现是com.android.internal.policy.impl.PhoneWindow类。使用类图表示：

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以下是PhoneWindow中的setContentView()的代码。

@Override
public void setContentView(View view, ViewGroup.LayoutParams params) {
if (mContentParent == null) {
    installDecor();
} else {
    mContentParent.removeAllViews();
}
mContentParent.addView(view, params);
final Callback cb = getCallback();
if (cb != null && !isDestroyed()) {
    cb.onContentChanged();
}
}

PhoneWindow类中有两个和视图相关的成员变量，一个是DecorView mDecor，另一个是ViewGroup mContentParent。

来看官方文档的描述：

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再回到PhoneWindow.setContentView(View, ViewGroup.LayoutParams)中的installDecor()方法做了什么。

private void installDecor() {
if (mDecor == null) {
    mDecor = generateDecor();
    ...
}
if (mContentParent == null) {
    mContentParent = generateLayout(mDecor);
    ...
}
}

mDecor是通过一个generateDecor()方法来获取的。而generateDecor()就是new了一个DecorView而已。

 protected DecorView generateDecor() {
    return new DecorView(getContext(), -1);
 }

DecorView是PhoneWindow类中定义的一个内部类，它继承了FrameLayout，用来作为整个PhoneWindow的根视图。

再来看generateLayout()做了什么事情。

protected ViewGroup generateLayout(DecorView decor) {
//...以上省去，大致上是与样式，主题，版本相关的对视图的设置。
//以下开始填充decor
// Inflate the window decor.
int layoutResource;    //这个是用来inflate的id
...    //这里省去，内容是根据Window的各种特性（feature）选择一个合适的视图id赋给layoutResource

mDecor.startChanging();

View in = mLayoutInflater.inflate(layoutResource, null);
decor.addView(in, new ViewGroup.LayoutParams(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT));
ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);    //注意这个地方
if (contentParent == null) {
    throw new RuntimeException("Window couldn't find content container view");
}
... //省去，内容是设置背景，设置ActionBar的一些属性
mDecor.finishChanging();
return contentParent;
}

可以看出，这个方法（generateLayout()）做了如下几件比较关键的事情：

1.根据各种FLAG值设置了LayoutParam参数，以上代码省略了这部分。

2.根据各种FEATURE值，选择了一个合适的类似于R.layout.something这样的布局id赋值给layoutResource。

3.将layoutResource填充为一个View对象，加入到DecorView中。

4.【不能确定，猜测】layoutResource所指示的布局文件中有一个id为ID_ANDROID_CONTENT的ViewGroup对象，上述代码中第17行，源码“非常自信”的findViewById获取到这个ViewGroup。

5.最后将contentParent返回给PhoneWindow的成员变量mContentParent。

这样，我们就知道了成员变量mDecor、mContentParent的来历。在学习的过程中，我还同时了解到，mDecor管理着一个ActionBar。

综合以上的探究，加上自己的一些思考和猜测。对PhoneWindow做一下小小的总结：

1.一个Activity对应着一个PhoneWindow对象，是一对一的关系，如果从Activity A启动到Activity B，那么Activity B会创建一个自己的PhoneWindow对象。

2.PhoneWindow管理着整个屏幕的内容，不包括屏幕最顶部的系统状态条。所以，PhoneWindow或者Window是与应用的一个页面所相关联。

3.PhoneWindow同时管理着ActionBar和下面的内容主题，setContentView()方法是用来设置内容主体的，而setTitle()等其他方法就是操作ActionBar的，Window中定义的requestFeature()等方法，有很多与ActionBar属性相关的设置。另外这些方法都是公有方法，显然是为了给客户端程序员调用的，也进一步佐证了这些操作的意义与作用。

4.PhoneWindow自己并不是一个视图（View），它的成员变量mDecor才是整个界面的视图，mDecor是在generateLayout()的时候被填充出来的，而actionBar和contentParent两个视图都是通过findViewById()直接从mDecor中获取出来的。

以上讲了这么多，其实只是把installDector()方法给执行完了。接下来是mContentParent.removeAllViews()。这个好理解，如果setContentView()被调用两次，第二次肯定要把里面的内容都给清空移除了。移除后就是添加，mContentParent.addView(view, params)。

这个方法是ViewGroup中的一个方法，贴上源代码：

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首先调用的是requestLayout()，这里的这个方法呢实际上没有起到作用的。

ViewGourp.requestLayout()实际上是调用的View.requestLayout()方法，而View.requestLayout()方法中，除去做了一些View本身的操作外，实际上调用的是View中的mParent成员变量的requestLayout()方法，而mParent这个成员变量是一个ViewParent类型的对象，ViewParent是一个接口，View中的mParent对象是通过View.assignParent(ViewParent)方法来赋值的，而assignParent()方法是由ViewRootImpl.setView()方法调用的……暂时就不考虑它了，要明确的一点，就是requestLayout()并没有起到具体的作用。

接下来观察addViewInner()方法，这个方法其实就是将child加入到自己的一个View数组中保存起来，然后在把这个child的parent标记为自己。

到此为止，setContentView()方法基本就执行完毕了，这个时候界面还没有显示出任何东西来，而仅仅是将mDecor->mContentParent->(customer layout)一个这样的树状结构给搭建好了而已。

假设setContentView()方法是onCreate()方法中唯一一个方法调用的话，那么onCreate()方法也执行完了，调用栈继续回退，就回到了android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity()中，以上的所以就是刚刚执行完了android.app.ActivityThread.performLaunchActivity()。

接下来执行第二个关键性的方法handleResumeActivity()。

android.app.ActivityThread.handleResumeActivity()

贴上省略后的代码：

final void handleResumeActivity(IBinder token, boolean clearHide, boolean isForward,
    boolean reallyResume) {
...

ActivityClientRecord r = performResumeActivity(token, clearHide);

if (r != null) {
    final Activity a = r.activity;
    ...
    if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
        r.window = r.activity.getWindow();
        View decor = r.window.getDecorView();
        decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
        ViewManager wm = a.getWindowManager();
        WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
        a.mDecor = decor;
        l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;
        l.softInputMode |= forwardBit;
        if (a.mVisibleFromClient) {
            a.mWindowAdded = true;
            wm.addView(decor, l);
        }
        ...
    }
...
}
}

注意红色加粗的部分：

首先是performResumeActivity()方法，这个方法内就是通过Instrumentation调用Activity的onResume()方法。

下面的wm.addView()方法非常关键，wm是上面a.getWindowManager()获取到的，a是Activity，getWindowManager()就是返回它的mWindowManger对象，而这个对象是WindowManagerImpl，它的内部方法大部分是代理的WindowManagerGlobal，这个在上面的内容中已经提到了。

然而，这个WindowManger的addView()是干了什么呢？

public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
    Display display, Window parentWindow) {
...
ViewRootImpl root;
View panelParentView = null;

...
    root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);

    view.setLayoutParams(wparams);

    mViews.add(view);
    mRoots.add(root);
    mParams.add(wparams);
}

// do this last because it fires off messages to start doing things
try {
    root.setView(view, wparams, panelParentView);
} catch (RuntimeException e) {
    ...
    throw e;
}
}

从上面的代码可以看出，addView方法中，new了一个ViewRootImpl对象，然后调用ViewRootImpl.setView()方法。

android.view.ViewRootImpl.setView()

/**
 * We have one child
 */
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
synchronized (this) {
    if (mView == null) {
        mView = view;
        ...

        // Schedule the first layout -before- adding to the window
        // manager, to make sure we do the relayout before receiving
        // any other events from the system.
        requestLayout();
        
        ...

        view.assignParent(this);
        ...
    }
}
}

省略后的代码如上所示，首先将传进来的参数view赋值给mView，这里有一点要明确ViewRootImpl其实并不是一个View的子类……因此我认为，mView将是这个对象所认识的root节点，也是整个Activity的root的节点。

接下来调用了requestLayout()方法，这个方法是有效的！

最后将view的父亲注册为自己。终于终于，mDecor知道了自己父亲是谁，或者说，整个Activity设置了一个根节点，在此之前，我们setContentView()将自己的layout布局add到PhoneWindow.mContentParent的时候，mDecor都不知道自己的parent是哪个，现在整个view的树形结构中有了根节点，也就是ViewRootImpl，那么requestLayout()就有效了，就可以进行后面的measure，layout，draw三步操作了。

android.view.ViewRootImpl.requestLayout()

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该方法首先检查了是否在主线程，然后就执行了scheduleTraversals()方法。看这个方法的名字，就知道是执行一次遍历，遍历的对象就是根节点开始的view tree。

android.view.ViewRootImpl.scheduleTraversals()

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注意标记出来的Runnable对象，这个Runnable的run()方法中，调用了doTraversal()方法。而doTraversal()方法又调用了performTraversals()方法，这个方法非常长，依次调用了performMeasure()，performLayout()，performDraw()三个方法，终于开始了控件层的测量，布局，绘制三个步骤。对于这些的探究就留到下一篇博客中好了，这篇已经写的够长了。

小结：

花了两天时间在grepcode上看源代码，感觉还是有点收获，学习到了一些以前从未了解的东西，最大的感触就是，只要源码给的全，慢慢看还是可以琢磨出来的。另外，关于这些内容与实际应用之间的联系，还有待进一步的探究和经验的积累。