Android窗口机制之由setContentView引发的Window，PhoneWindow，DecorView源码理解
开始之前看一下从Luanch启动一个主Activity的流程图，也就是从ActivityThread的main方法开始，都知道App的启动就是从ActivityThread的main方法开始：
app启动流程.png
也就说在从Luanch开始调用了ActivityThread的main方法，当然在这之前还有很多的初始化操作，暂时不分析，从main方法开始，其中包括创建Application和进程信息的初始化操作，当然这是和普通的启动Activity有一定的区别。
此文章基于AIP25源码，既然我们Activity启动流程源码分析，那么在开始之前我们应该认识一下与Activity启动相关的类，先看类图：
activity启动流程相关类图.png
图画的有点乱，但不影响我们分析Activity启动流程，可以看到图中涉及到的类并不多，其中涉及了Binder的相关的知识点，毕竟应用需要和系统服务进程交互，这是Android给我们提供的跨进程通信的机制，当然如果对AIDL和Binder不是很熟悉的话，可以去脑补一下。
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IBinder 是一个接口，Binder类实现了它，而Binder是一个抽象类。
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IInterface 是一个接口，AIDL接口必须实现它。
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asInterface() 从BinderProxy获取一个IInterface对象（Stub$Proxy）;
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asBinder() 获取IInteface接口所关联的得BinderProxy；
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Binder是一个抽象类实现了IBinder，Binder是Android中跨进程通讯的方式，AIDL是最常用的夸进程通讯方式，它是对Binder的封装，AIDL是App和系统基础宁通信的基石，消息机制和AIDL构成Android系统中最核心的两个部分，Binder会和一个BinderProxy对象相关联，
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IActivityManager 用于与AMS交互的系统级私有API， 提供了从应用程序返回活动管理器的调用。简单说就是定义操作四大组件相关的的API。
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ActivityManagerNative 继承了Binder类并且实现IActivityManager，这里的IActivityManager实际上和ActivityManager并没有太大的联系，不过ActivityManager里面有些操作会用到ActivityManagerNative ，而ActivityManagerNative 是操作Activity的主要类，可以这么说ActivityManager封装了ActivityManagerNative 的部分功能。
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ActivityManager它主要对运行中的Activity进行管理，这些管理工作并不是由ActivityManager来处理的， 而是交由AMS来处理，ActivityManager中的方法会通过ActivityManagerNative（简称AMN）的getDefault方法来得到ActivityManagerProxy(简称AMP)，通过AMP就可以和AMN进行通信，而AMN是一个抽象类，它会将功能交由它的子类AMS来处理，所以AMP就是AMS的代理类，这句话一定要记住。AMS作为系统核心服务，很多API是不会暴露给ActivityManager的，因此ActivityManager并不算是AMS家族一份子。
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ActivityManagerService 作为系统核心服务，并且它继承了ActivityManagerNative，AMS其实是一个Binder类，既然ActivityManagerNative是抽象基类，所以基本操作已经做完了，其余就交给子类完成，比如：AMN做了Binder的机制的操作，而AMS即不需要再做这些，只要关注自己的业务就行了，这样的好处是职责明确。
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IApplicationThread、ApplicationThreadNative、ApplicationThreadProxy和ApplicationThread，ApplicationThread是ActivityThread的内部类，其实这些的作用是和AMS族的机制是一样的，比如IApplicationThread，定义了基本的接口，而其他的就是Binder相关的，最后ApplicationThread也是ApplicationThreadNative的子类，ApplicationThreadNative主要负责Binder相关的处理，而ApplicationThread则做自己的逻辑，即：ApplicationThread是Client的Bider，服务如果要操作Client端需要通过ApplicationThread去操作，毕竟是夸进程的通讯嘛，在捋一下，IApplicationThread继承了IInterface接口，它实现类是ApplicationThreadNative继承了Binder类，他是一个抽象类，它仅仅只做了和Binder相关的操作，而 它的子类是ApplicationThread，就是说如果系统服务如AMS想要通知启动Activity，那就要调用ApplicationThread客户端的Binder通信。
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Instrumentation 监控应用程序和系统服务的交互
给大家先讲解这些类，是给大家有个印象，看下去就不会很蒙圈接下来就正是开始吧，先从Activity.startActivity开始。
public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) {
if (options != null) {
startActivityForResult(intent, -1, options);
} else {
startActivityForResult(intent, -1);
}
}
startActivity根据options选择调用startActivityForResult函数，其中第二个参数requestCode为-1，表示Launcher不需要知道Activity启动的结果，也就是当requestCode>0时，当activity退出时会回调onActivityResult方法，startActivityForResult函数的代码如下所示。
public void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode,
@Nullable Bundle options) {
if (mParent == null) {
options = transferSpringboardActivityOptions(options);
Instrumentation.ActivityResult ar =
mInstrumentation.execStartActivity(
this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
intent, requestCode, options);
//............
} else {
//..........
}
}
为了简介我把部分代码删掉，只留下比较重要的，mParent是Activity类型的，表示当前Activity的父类。因为当前的Activity还没有创建出来，mParent == null成立。接着调用Instrumentation的execStartActivity方法， Instrumentation主要用来监控应用程序和系统服务的交互。
public ActivityResult execStartActivity(
Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
//注意这里contextThread，是从Activity中传进来的ApplicationThread，后面就是使用它发送消息启动Activity的
IApplicationThread whoThread = (IApplicationThread) contextThread;
try {
intent.migrateExtraStreamToClipData();
intent.prepareToLeaveProcess(who);
//获取AMS的代理对象
IActivityManager aDefault = ActivityManagerNative.getDefault();
//调用代理对象的startActivity，执行transact执行RPC操作
int result = aDefault.startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,
intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),
token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,
requestCode, 0, null, options);
//检查启动Activity的结果
checkStartActivityResult(result, intent);
} catch (RemoteException e) {
throw new RuntimeException("Failure from system", e);
}
return null;
}
首先会调用ActivityManagerNative的getDefault来获取ActivityManageService（后面简称为AMS）的代理对象AMN，接着调用它的startActivity方法。首先我们先来查看ActivityManagerNative的getDefault方法做了什么：
static public IActivityManager getDefault() {
return gDefault.get();
}
private static final Singleton<IActivityManager> gDefault = new Singleton<IActivityManager>() {
protected IActivityManager create() {
//通过名称获取一个service的应用，这里就是AMS
IBinder b = ServiceManager.getService("activity");//1
//返回的是一个持有AMS的引用的代理对象
IActivityManager am = asInterface(b);//2
return am;
}
};
static public IActivityManager asInterface(IBinder obj) {
if (obj == null) {
return null;
}
//AMS
IActivityManager in = (IActivityManager) obj.queryLocalInterface(descriptor);
if (in != null) {
//返回当前ActivityManagerNative
return in;
}
//服务端的代理，返回ActivityManagerProxy，执行transat
//将返回的AMS的封装成代理
return new ActivityManagerProxy(obj);
}
getDefault方法调用了gDefault的get方法，gDefault 是一个Singleton类的实例。在1处获取名子为”activity”的Service引用，也就是IBinder类型的ActivityManagerService的引用。接着在2处将它封装成ActivityManagerProxy类型对象，getService方法是有缓存的，此后调用ActivityManagerNative的getDefault方法就会直接获得AMS的代理AMP对象。
回到Instrumentation类的execStartActivity方法中，从上面得知就是调用AMP的startActivity，其中AMP是ActivityManagerNative的内部类，代码如下所示。
/**
* 首先会将传入的参数写入到Parcel类型的data中。
* 通过IBinder类型对象mRemote（AMS的引用）向服务端的AMS发送一个START_ACTIVITY_TRANSACTION类型的进程间通信请求。
* 那么服务端AMS就会从Binder线程池中读取我们客户端发来的数据，最终会调用AMN的onTransact方法，onTransact中会调用AMS的startActivity方法，
*/
public int startActivity(IApplicationThread caller, String callingPackage, Intent intent,
String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,
int startFlags, ProfilerInfo profilerInfo, Bundle options) throws RemoteException {
Parcel data = Parcel.obtain();
Parcel reply = Parcel.obtain();
data.writeInterfaceToken(IActivityManager.descriptor);
data.writeStrongBinder(caller != null ? caller.asBinder() : null);
data.writeString(callingPackage);
intent.writeToParcel(data, 0);
data.writeString(resolvedType);
data.writeStrongBinder(resultTo);
data.writeString(resultWho);
data.writeInt(requestCode);
data.writeInt(startFlags);
if (profilerInfo != null) {
data.writeInt(1);
profilerInfo.writeToParcel(data, Parcelable.PARCELABLE_WRITE_RETURN_VALUE);
} else {
data.writeInt(0);
}
if (options != null) {
data.writeInt(1);
options.writeToParcel(data, 0);
} else {
data.writeInt(0);
}
//首先会将传入的参数写入到Parcel类型的data中。
// 在注释1处通过IBinder类型对象mRemote向AMS发送一个START_ACTIVITY_TRANSACTION类型的进程间通信请求。
// 那么服务端AMS就会从Binder线程池中读取我们客户端发来的数据，
// 最终会调用ActivityManagerNative的onTransact方法中执行
//发起RPC过程 ，这里是会阻塞的，等待transact结束
//实际上会调用ActivityManagerService的onTransact，之后又回调ActivityManagerNative的onTransact，然后在onTransact中有调用ActivityManagerService的startActivity方法
mRemote.transact(START_ACTIVITY_TRANSACTION, data, reply, 0);//1
// 接着从_reply中取出RPC过程返回的结果
reply.readException();
// 最后返回_reply中的数据
int result = reply.readInt();
reply.recycle();
data.recycle();
return result;
}
其实注释写得也是还可以的，首先会将传入的参数写入到Parcel类型的data中，大家知道Binder支持的类型也就那几种。在1处通过IBinder类型对象mRemote向AMS发送一个START_ACTIVITY_TRANSACTION类型的进程间通信请求。那么服务端AMS就会从Binder线程池中读取我们客户端发来的数据，最终会调用ActivityManagerNative的onTransact方法中执行。如下所示。
@Override
public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
throws RemoteException {
switch (code) {
//通过code知道client调用的目标方法
case START_ACTIVITY_TRANSACTION: {
data.enforceInterface(IActivityManager.descriptor);
IBinder b = data.readStrongBinder();
//这行代码也是获取到了持有ApplicationThread引用的代理对象，然后传给AMS，以便启动Activity，如：scheduleLaunchActivity
IApplicationThread app = ApplicationThreadNative.asInterface(b);
//获取Client传过来的数据
String callingPackage = data.readString();
Intent intent = Intent.CREATOR.createFromParcel(data);
..........................................
//调用ActivityNamagerService，具体实现在AMS中，启动ACtivity
int result = startActivity(app, callingPackage, intent, resolvedType,
resultTo, resultWho, requestCode, startFlags, profilerInfo, options);
//启动完成将结果写入reply，通过Client的启动activity的结果
reply.writeNoException();
reply.writeInt(result);
return true;
}
}
onTransact中会调用AMS的startActivity方法不是AMN中的startActivity了，我刚开始看得时候就是这想的哈哈，如下所示。
@Override
public final int startActivity(IApplicationThread caller, String callingPackage,
Intent intent, String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,
int startFlags, ProfilerInfo profilerInfo, Bundle bOptions) {
return startActivityAsUser(caller, callingPackage, intent, resolvedType, resultTo,
resultWho, requestCode, startFlags, profilerInfo, bOptions,
UserHandle.getCallingUserId());
}
@Override
public final int startActivityAsUser(IApplicationThread caller, String callingPackage,
Intent intent, String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,
int startFlags, ProfilerInfo profilerInfo, Bundle bOptions, int userId) {
enforceNotIsolatedCaller("startActivity");
userId = mUserController.handleIncomingUser(Binder.getCallingPid(), Binder.getCallingUid(),
userId, false, ALLOW_FULL_ONLY, "startActivity", null);
// TODO: Switch to user app stacks here.
return mActivityStarter.startActivityMayWait(caller, -1, callingPackage, intent,
resolvedType, null, null, resultTo, resultWho, requestCode, startFlags,
profilerInfo, null, null, bOptions, false, userId, null, null);
}
在AMS中startActivity有再次调用startActivityAsUser方法，startActivityAsUser方法中又调用了mActivityStarter的startActivityMayWait方法：这里的调用关系非常多，我直接写得简洁的，就看重点：AMS.startActivity->AMS.startActivityAsUser
->ActivityStack.startActivityMayWait->ActivityStack.startActivityLocked
->ActivityStack.doPendingActivityLaunchesLocked
->ActivityStack.startActivityUnchecked
->ActivityStackSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked
->ActivityStackSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked
->ActivityStack.resumeTopActivityUncheckedLocked
->ActivityStack.resumeTopActivityInnerLocked
->ActivityStackSupervisor.startSpecificActivityLocked
->ActivityStackSupervisor.realStartActivityLocked
最后看看ActivityStackSupervisor.realStartActivityLocked方法的代码：
final boolean realStartActivityLocked(ActivityRecord r, ProcessRecord app,
boolean andResume, boolean checkConfig) throws RemoteException {
........................
app.thread.scheduleLaunchActivity(new Intent(r.intent), r.appToken,
System.identityHashCode(r), r.info, new Configuration(mService.mConfiguration),
new Configuration(task.mOverrideConfig), r.compat, r.launchedFromPackage,
task.voiceInteractor, app.repProcState, r.icicle, r.persistentState, results,
newIntents, !andResume, mService.isNextTransitionForward(), profilerInfo);
...................
return true;
}
这里的 app.thread指的是IApplicationThread，它的实现是ActivityThread的内部类ApplicationThread，其中ApplicationThread继承了ApplicationThreadNative，而ApplicationThreadNative继承了Binder并实现了IApplicationThread接口,所以我们抓重点，去看看那ActivityThread的内部类ApplicationThread的scheduleLaunchActivity方法，代码如下所示：
//ams最终回调这个方法启动Activity
@Override
public final void scheduleLaunchActivity(Intent intent, IBinder token, int ident,
ActivityInfo info, Configuration curConfig, Configuration overrideConfig,
CompatibilityInfo compatInfo, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,
int procState, Bundle state, PersistableBundle persistentState,
List<ResultInfo> pendingResults, List<ReferrerIntent> pendingNewIntents,
boolean notResumed, boolean isForward, ProfilerInfo profilerInfo) {
ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord();
//发送消息启动Activity
sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);
}
为了简介我删掉了很多无用的代码，所以AMS最终调用ActivityThread的内部类ApplicationThread的scheduleLaunchActivity方法sendMessage发消息启动Activity，sendMessage方法如下：
private void sendMessage(int what, Object obj, int arg1, int arg2, boolean async) {
if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(
TAG, "SCHEDULE " + what + " " + mH.codeToString(what)
+ ": " + arg1 + " / " + obj);
Message msg = Message.obtain();
msg.what = what;
msg.obj = obj;
msg.arg1 = arg1;
msg.arg2 = arg2;
if (async) {
msg.setAsynchronous(true);
}
mH.sendMessage(msg);
}
可以看到最终调用mH的sendMessage，mH是Activity的内部类H，继承了Handler，看看handleMesage：
public void handleMessage(Message msg) {
if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
switch (msg.what) {
case LAUNCH_ACTIVITY: {
//最终启动Activity
final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;
handleLaunchActivity(r, null, "LAUNCH_ACTIVITY");
}
break;
.......................
}
最终调用了handleLaunchActivity。代码如下所示：
//运行Activity开始的地方，就是Activity的生命周期的开始
private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent, String reason) {
// If we are getting ready to gc after going to the background, well
// we are back active so skip it.
unscheduleGcIdler();
mSomeActivitiesChanged = true;
if (r.profilerInfo != null) {
mProfiler.setProfiler(r.profilerInfo);
mProfiler.startProfiling();
}
// Make sure we are running with the most recent config.
handleConfigurationChanged(null, null);
if (localLOGV) Slog.v(
TAG, "Handling launch of " + r);
// Initialize before creating the activity
WindowManagerGlobal.initialize();
Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);
if (a != null) {
r.createdConfig = new Configuration(mConfiguration);
reportSizeConfigurations(r);
Bundle oldState = r.state;
handleResumeActivity(r.token, false, r.isForward,
!r.activity.mFinished && !r.startsNotResumed, r.lastProcessedSeq, reason);
if (!r.activity.mFinished && r.startsNotResumed) {
// The activity manager actually wants this one to start out paused, because it
// needs to be visible but isn't in the foreground. We accomplish this by going
// through the normal startup (because activities expect to go through onResume()
// the first time they run, before their window is displayed), and then pausing it.
// However, in this case we do -not- need to do the full pause cycle (of freezing
// and such) because the activity manager assumes it can just retain the current
// state it has.
performPauseActivityIfNeeded(r, reason);
// We need to keep around the original state, in case we need to be created again.
// But we only do this for pre-Honeycomb apps, which always save their state when
// pausing, so we can not have them save their state when restarting from a paused
// state. For HC and later, we want to (and can) let the state be saved as the
// normal part of stopping the activity.
if (r.isPreHoneycomb()) {
r.state = oldState;
}
}
} else {
// If there was an error, for any reason, tell the activity manager to stop us.
try {
ActivityManagerNative.getDefault()
.finishActivity(r.token, Activity.RESULT_CANCELED, null,
Activity.DONT_FINISH_TASK_WITH_ACTIVITY);
} catch (RemoteException ex) {
throw ex.rethrowFromSystemServer();
}
}
}
到这一步实际上Activity的启动基本就结束了，接下来就是初始化Activity的窗口主题和视图，这些下篇文章讲解，最后看一下时序图，会更好理解，第一次画图，很丑：
activity启动流程.png
说一下代理模式：代理模式就是多一个代理类出来，替原对象进行一些操作，比如：ActivityManagerNative的代理类ActivityManagerProxy而它们俩都实现了IActivityManager接口，ActivityManagerService是ActivityManagerNative的子类，所以ActivityManagerProxy代理的是ActivityManagerService，在系统服务中大量使用了代理模式去实现Binder的通信，Android系统涉及到Binder的都大量用到了静态代理。
最后，我觉得看完Activity启动的流程，再看Android窗口机制之由setContentView引发的Window，PhoneWindow，DecorView源码理解这篇文章，基本上从Activity启动流程到Activity的初始化和窗口创建以及视图的填充基都会更加的深入。
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