请描诉Activity的启动流程，从点击图标开始。(B站)
这道题想考察什么？
- 是否了解启动流程的知识？
考察的知识点
- Binder的运用
- AMS的理解
- ActivityThread、ApplicationThread的理解
- Instrumentation的运用
考生应该如何回答
注意： 本文中涉及ActivityThread、ApplicationThread、Binder、Instrumentation知识，如果对上述概念不熟悉的同学，先学习对应章节。
1.重要类的简单介绍
- ActivityManagerService (简称AMS)，运行于system_server 进程，其核心为一个Binder服务端，与之对应的是 ActivityManagerProxy（简称AMP），运行在各个应用即客户端，封装了Binder操作，应用使用这个类远程调用AMS
- ActivityThread，App的入口类，其main方法为应用进程java层的起点，完成启动初始化工作，并通过Binder和Handler负责应用与system_server进程间通信的消息转发工作
- ApplicationThread，工作在应用进程，ActivityThread的成员变量，负责应用和system_server间的通信，与AMS功能对应，其作为Binder服务端，system_server通过ApplicationThreadProxy远程调用ApplicationThread，从而执行ActivityThread的各个方法，经过ActivityThread的转发，从而控制整个应用
- Instrumentation，ActivityThread对Activity生命周期的调用具体通过这个类实现
以下我们通过Launcher启动一个应用来演示一个应用的启动过程：
startActivity
通过Launcher启动一个Activity，此时这个Activity所需要依附的进程还未启动：
首先我们在Launcher的主线程（即所谓UI线程）里执行startActivity，这个方法最后通过Instrumentation执行ActivityManagerProxy的同名方法，通过AMP远程执行AMS（ActivityManagerService的同名方法），
打印main 线程的调用栈，执行从下到上，Activity的startActivity方法最终执行了AMP的startActivity，作为Binder客户端这个startActivity的实现就是打包各种参数并传到Binder驱动
main：
image.png
showStartingWindow
调到这里，因为AMS和AMP是实现了同一个接口的，所以在AMS作为服务端也有同名方法，下面是在system_server进程中，一个被启动来处理这个消息的Binder线程的调用栈：
image.png
可以看到Binder在倒数第四行，执行了startActivity，下面三个函数启动的作用就是取出并解析传过来的数据，然后交付给对应的方法处理，这里根据传过来的方法id执行到了ActivityManagerService的startActivity方法，再经过层层调用，通知WMS显示startingWindow，所谓startingWindow，就是系统为了应用之间的过渡平滑，应用在启动之前，预先启动起来的预览视图，这是应用的MainActivity的theme里面配置的，这个视图的显示速度非常快，因为其不属于应用进程，不需要等待应用初始化，往往在点击应用图标的瞬间就能显示。
schedulePauseActivity
再看这次调用中另一个方法的调用栈：
image.png
调到了ApplicationThreadProxy(ATP)的schedulePauseActivity方法，看名字，就知道这又是一个Binder客户端，这个Binder客户端对应的Binder服务端在Launcher的进程里，名字叫ApplicationThread，system_server进程通过这个ATP可以跨进程调用Launcher的方法（每个应用进程都有一个ApplicationThread，有次可以得出system_server进程存有所有由它管理的进程的ATP，因为它必须通过这些ATP去管理所有应用进程，如控制应用组件的生命周期），到这里，整个调用链从Launcher进程的main线程，再到system_server进程，现在又要回到Launcher，但是要注意，通过Binder再调回去之后，ApplicationThread的schedulepauseActivity方法就是在一个另起的Binder线程里了，main线程会继续执行它后续的指令不受影响，我们现在查看Launcher里面这个另起的Binder线程的调用栈：
image.png
这里可以看到，在ApplicationThread的schedulepauseActivity方法里的处理，Binder线程往Handler里发送了一条消息，这个消息将由main线程来处理
activityPaused
此时我们查看主线程接收这个这个message之后的处理：
image.png
可以看到收到在handleMessage里，主线程执行了ActivityThread的handlePauseActivity，我们来看一下handlePauseActivity的实现，下面是几行核心代码：
performPauseActivity(token, finished, r.isPreHoneycomb(), "handlePauseActivity");
...
...
// Tell the activity manager we have paused.
if (!dontReport) {
try {
ActivityManagerNative.getDefault().activityPaused(token);
} catch (RemoteException ex) {
throw ex.rethrowFromSystemServer();
}
}
performPauseActivity最终会执行到Activity的onPause方法（在这之前还会先调用Fragment的onPause），然后执行到ActivityManagerNative.getDefault().activityPaused(token) 也就是我们上图调用栈所示的AMP的activityPaused方法。
到这里，整个流程还没有走到一个新的Activity的创建甚至连新的应用进程都还没有创建，Launcher与system_server两个进程之间已经经过了来回各一次跨进程的调用。而到现在对应用开发者能实际感知的到的很重要的一点，就是当前Activity和Fragment走到到了生命周期onPause。应用开发者该在这里做状态保存工作了。
Process.start
回到AMP的activityPaused方法，现在Launcher的主线程是需要远程调用AMS，system_server端会把这个调用交个一个空闲Binder线程去处理，我们查看其调用栈：
image.png
注意 ActivityStackSupervisor中的startSpecificActivityLocked方法，这个方法在这里会进入分岔路口，这里会检查这个Activity需要依附的进程有没有被创建，如果已经创建，则会进入realStartActivityLocked方法，远程执行Launcher进程，实例化要启动的Activity，并依次调用其onCreate，onStart，onResume生命周期方法（当然其中各个方法的调用都是经过各个类层层调用，但如果从应用开发的角度来说就是这个执行顺序，期间不需要再由AMS干预），但对应进程如果不存在，则还需要执行AMS的startProcess创建这个进程，如上调用栈栈顶走到Process类的start方法，注意执行这个方法时传递的一个参数，entryPoint，这里是android.app.ActivityThread
// Start the process. It will either succeed and return a result containing
// the PID of the new process, or else throw a RuntimeException.
boolean isActivityProcess = (entryPoint == null);
if (entryPoint == null) entryPoint = "android.app.ActivityThread";
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "Start proc: " +
app.processName);
checkTime(startTime, "startProcess: asking zygote to start proc");
Process.ProcessStartResult startResult = Process.start(entryPoint,
app.processName, uid, uid, gids, debugFlags, mountExternal,
app.info.targetSdkVersion, app.info.seinfo, requiredAbi, instructionSet,
app.info.dataDir, entryPointArgs);
checkTime(startTime, "startProcess: returned from zygote!");
传递这个参数，新进程在启动之后就会执行这个类的main方法作为java层的起点(java层第一个方法应该是ZygoInit的main,但在调用栈中根据传过来的参数分成别反射执行了SystemServer和ActiviThread的main，我们习惯上把这两个函数当成起点)，至于Process.start的实现，这里先不深究，大致过程，zygote进程与system_server之间通过socket通信，要创建进程时，system_server 进程里通过往socket写入消息，zygote接收到消息后fork出一个进程，最终会执行ActivityThread的main函数，下面看一下创建进程需要的参数：
* Starts a new process via the zygote mechanism.
*
* @param processClass Class name whose static main() to run
* @param niceName 'nice' process name to appear in ps
* @param uid a POSIX uid that the new process should setuid() to
* @param gid a POSIX gid that the new process shuold setgid() to
* @param gids null-ok; a list of supplementary group IDs that the
* new process should setgroup() to.
* @param debugFlags Additional flags.
* @param targetSdkVersion The target SDK version for the app.
* @param seInfo null-ok SELinux information for the new process.
* @param abi the ABI the process should use.
* @param instructionSet null-ok the instruction set to use.
* @param appDataDir null-ok the data directory of the app.
* @param extraArgs Additional arguments to supply to the zygote process.
* @return An object that describes the result of the attempt to start the process.
* @throws ZygoteStartFailedEx if process start failed for any reason
*/
其实现：
/**
* See com.android.internal.os.ZygoteInit.readArgumentList()
* Presently the wire format to the zygote process is:
* a) a count of arguments (argc, in essence)
* b) a number of newline-separated argument strings equal to count
*
* After the zygote process reads these it will write the pid of
* the child or -1 on failure, followed by boolean to
* indicate whether a wrapper process was used.
*/
final BufferedWriter writer = zygoteState.writer;
final DataInputStream inputStream = zygoteState.inputStream;
writer.write(Integer.toString(args.size()));
writer.newLine();
for (int i = 0; i < sz; i++) {
String arg = args.get(i);
writer.write(arg);
writer.newLine();
}
writer.flush();
---
---
// Always read the entire result from the input stream to avoid leaving
// bytes in the stream for future process starts to accidentally stumble
// upon.
result.pid = inputStream.readInt();
result.usingWrapper = inputStream.readBoolean();
往流里写入值各种参数，再从流里读回返回信息，具体的实现就是zygote进程的事了。
至此，一个应用进程就已经启动，我们进入android.app.ActivityThread的main方法，我们可以当这里是应用的起点。
ActivityThread.main
从 ActivityThread 的main方法开始，应用进入 java 层，应用在main里面的核心代码：
public static void main(String[] args) {
... ...
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
... ...
Looper.loop();
}
主要的三件事：
- 调用Looper.prepareMainLooper 创建mainLooper并赋值给Loop （这个looper的MessageQueue不能quit）静态变量 sMainLooper ，这样应用可以在任何地方拿到主线程的Looper
- 创建ActivityThread实例，并执行attach，这两步很关键，首先，ActivityThread对象创建时，会创建ResourcesManager的单例对象，还会创建 ApplicationThread 对象作为匿名Binder服务端用以跟system_server进程通信，在thread.attach(false) 中通过AMP把 这个对象注册到AMS：
final IActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault();
try {
mgr.attachApplication(mAppThread);
} catch (RemoteException ex) {
throw ex.rethrowFromSystemServer();
}
AMS 对各应用组件的生命周期管理就是通过这个对象实现的，AMS会通过这个ApplicationThread 对象远程调用应用进程的方法从而实现管理。
另外在attach 方法里ActivityThread对象会把自己赋值给静态变量sCurrentActivityThread，在应用开发中可以通过反射ActivityThread 直接拿到这个静态变量对象或反射后执行静态方法 currentActivityThread()拿到应用的ActivityThread 对象，从而可以拿到其成员变量mAppThread，mInstrumentation，插件化方案可能需要hook这两个对象。
- 主线程启动loop，进入循环，等待其他线程往消息队列里发消息
attachApplication
远程执行AMS的attachApplication方法后，会调用到系统进场中AMS的attachApplicationLocked，通过ProcessRecord.makeActive将这个IApplicationThread 传入与进程相关的ProcessRecord，这个对象与每个用户进程相对应， 这样system_server进程就持有了应用的一个Binder，之后就可以通过这个Binder给应用发消息，从而管理应用了。
bindApplication
之后system_server进程通过thread.bindApplication远程调用应用进程的ApplicationThread的同名方法，同之前的其他调用，应用进程里bindApplication这个方法是运行在某个binder线程的，这里这个Binder线程调用这个方法通过handler即成员变量mH把消息丢给了主线程，主线程收到消息转到ActivityThread的handleBindApplication方法，查看调用栈
system_server：
image.png
从attachApplication 调用到 bindApplication，整个执行过程由应用发起，将ApplicationThread传递给AMS(attachApplication这个方法最主要的功能就是把ApplicatioThread传递给了system_server进程，从此应用进程和system_server进程可以互相通信)，然后AMS拿到这个ApplicationThread的客户端ATP，执行其bindApplication，这样调用又走回了应用，应用会在bindApplication里面做一些初始化工作，例如实例化Instrumentation，实例化Application，并赋值给mInitialApplication = app;这个变量的赋值是唯一的，只会有这一次，也就是一个进程应用进程只会有一个mInitialApplication，但是，这并不意味着一个进程只有一个Application实例，一个进程里是有可能创建多个Application实例的，比如下面要讲的handleLaunchActivity方法，每运行一个Activity，都会去判断这个Activity对应的Application有没有被实例化，若没有，则会创建，并添加到mAllApplications列表，这种情况会在两个应用共用进程时出现。mInitialApplication赋值后，会作为参数启动provider。
bindApplication：
// Allow disk access during application and provider setup. This could
// block processing ordered broadcasts, but later processing would
// probably end up doing the same disk access.
final StrictMode.ThreadPolicy savedPolicy = StrictMode.allowThreadDiskWrites();
try {
// If the app is being launched for full backup or restore, bring it up in
// a restricted environment with the base application class.
//这里只会实例化Application，而不会调用其onCreate
Application app = data.info.makeApplication(data.restrictedBackupMode, null);
mInitialApplication = app;
// don't bring up providers in restricted mode; they may depend on the
// app's custom Application class
if (!data.restrictedBackupMode) {
if (!ArrayUtils.isEmpty(data.providers)) {
//初始化ContentProvider
installContentProviders(app, data.providers);
// For process that contains content providers, we want to
// ensure that the JIT is enabled "at some point".
mH.sendEmptyMessageDelayed(H.ENABLE_JIT, 10*1000);
}
}
// Do this after providers, since instrumentation tests generally start their
// test thread at this point, and we don't want that racing.
try {
mInstrumentation.onCreate(data.instrumentationArgs);
}
catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(
"Exception thrown in onCreate() of "
+ data.instrumentationName + ": " + e.toString(), e);
}
try {
//调用Application.onCreate
mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app);
} catch (Exception e) {
if (!mInstrumentation.onException(app, e)) {
throw new RuntimeException(
"Unable to create application " + app.getClass().getName()
+ ": " + e.toString(), e);
}
}
} finally {
StrictMode.setThreadPolicy(savedPolicy);
}
private void installContentProviders(
Context context, List<ProviderInfo> providers) {
final ArrayList<IActivityManager.ContentProviderHolder> results =
new ArrayList<IActivityManager.ContentProviderHolder>();
for (ProviderInfo cpi : providers) {
if (DEBUG_PROVIDER) {
StringBuilder buf = new StringBuilder(128);
buf.append("Pub ");
buf.append(cpi.authority);
buf.append(": ");
buf.append(cpi.name);
Log.i(TAG, buf.toString());
}
//这个context就是mInitialApplication，这里会实例化provider
//installProvider方法里会为每个provider赋值一个context，这个Context有可能是 //mInitialApplication本身，也可能是根据不同包名重新创建的
//这个方法里还会调用ContentProvider的onCreate生命周期方法
//要注意，直到这里，我们还在ActivityThread的bindApplication方法里，这是AMS对应用进程的第 //一个远程调用，我们虽然已经创建了Application实例，但我们还没有调用其onCreate，还没有任何 //Activity和Service组件被实例化，而在这里，所有ContentProvider已经完成创建，调用 //onCreate并注册到AMS了
IActivityManager.ContentProviderHolder cph = installProvider(context, null, cpi,
false /*noisy*/, true /*noReleaseNeeded*/, true /*stable*/);
if (cph != null) {
cph.noReleaseNeeded = true;
results.add(cph);
}
}
//注册到AMS
try {
ActivityManagerNative.getDefault().publishContentProviders(
getApplicationThread(), results);
} catch (RemoteException ex) {
throw ex.rethrowFromSystemServer();
}
}
bindApplication完成后，到这里应用进程已经先后完成了Application的实例化，ContentProvider的实例化和onCreate生命周期，Application的onCreate生命周期。
scheduleLaunchActivity
注意AMS里面 attachApplicationLocked方法，除了远程执行ActivityThread的bindApplication外，还执行了其scheduleLaunchActivity方法，这个方法最终会实例化一个Activity，调用其生命周期方法。先来看system_server端的调用栈：
image.png
下面是上面两次远程调用，转到应用进程后对应的两次处理，都是Binder线程收到消息后重新丢到主线程里后主线程的调用栈。
image.png
image.png
handleLaunchActivity是应用进程收到的第二个system_server的远程调用（通过handler中转过的），我们来看一下主线程在handleLaunchActivity里做了什么：
// Make sure we are running with the most recent config.
handleConfigurationChanged(null, null);
... ...
// 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);
... ...
}
performLaunchActivity得到了一个Activity，之后执行了handleResumeActivity，这里方法里就会执行Activity的onResume生命周期方法。再看在这之前performLaunchActivity的逻辑：
Activity activity = null;
try {
//反射实例化Activity
java.lang.ClassLoader cl = r.packageInfo.getClassLoader();
activity = mInstrumentation.newActivity(
cl, component.getClassName(), r.intent);
StrictMode.incrementExpectedActivityCount(activity.getClass());
r.intent.setExtrasClassLoader(cl);
r.intent.prepareToEnterProcess();
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 {
//拿到Application，这个Application是之前已经创建的，若对应的Application之前没有创建
//则会先实例化，这种情况出现在一个应用进程承载多个应用时，启动第一个之外的其他应用时应用进程
//已经创建并与AMS绑定，所以不会走bindApplication方法，所以新应用对应的Application是还没有
//创建的，需要先创建。
Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
... ...
if (activity != null) {
//这里实际是一个ContextImpl实例
Context appContext = createBaseContextForActivity(r, activity);
CharSequence title = r.activityInfo.loadLabel(appContext.getPackageManager());
Configuration config = new Configuration(mCompatConfiguration);
if (r.overrideConfig != null) {
config.updateFrom(r.overrideConfig);
}
if (DEBUG_CONFIGURATION) Slog.v(TAG, "Launching activity "
+ r.activityInfo.name + " with config " + config);
Window window = null;
if (r.mPendingRemoveWindow != null && r.mPreserveWindow) {
window = r.mPendingRemoveWindow;
r.mPendingRemoveWindow = null;
r.mPendingRemoveWindowManager = null;
}
//典型装饰者模式，Activity的很多功能会委托给ContextImpl实例实现
activity.attach(appContext, this, getInstrumentation(), r.token,
r.ident, app, r.intent, r.activityInfo, title, r.parent,
r.embeddedID, r.lastNonConfigurationInstances, config,
r.referrer, r.voiceInteractor, window);
if (customIntent != null) {
activity.mIntent = customIntent;
}
r.lastNonConfigurationInstances = null;
activity.mStartedActivity = false;
int theme = r.activityInfo.getThemeResource();
if (theme != 0) {
activity.setTheme(theme);
}
activity.mCalled = false;
//调用Activity.onCreate
if (r.isPersistable()) {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
} else {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
}
... ...
//Activity.onStart
if (!r.activity.mFinished) {
activity.performStart();
r.stopped = false;
}
///Activity.onRestoreInstanceState
if (!r.activity.mFinished) {
if (r.isPersistable()) {
if (r.state != null || r.persistentState != null) {
mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state,
r.persistentState);
}
} else if (r.state != null) {
mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState(activity, r.state);
}
}
利用Instrumentation反射创建Activity，然后r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation)，这个方法会判断当前应用（注意是应用而不是进程）有没有Application实例，若没有，则创建，创建其ContextImpl，调用其生命周期方法onCreate，注意Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation); 这个方法，其实现末尾处有一段判断
if (mApplication != null) {
return mApplication;//这里作为应用进程第一个被创建的Application，在bindApplication里就完成了实例化和生命周期onCreate，这里直接返回
}
//这里省略了反射实例化Application的代码
... ...
if (instrumentation != null) {
try {
instrumentation.callApplicationOnCreate(app);
} catch (Exception e) {
... ...
}
}
若传递的instrumentation不为空，则执行其onCreate，之前在bindAppliction里面调用传递参数是空，所以只是实例化了Application，这里在参数不为空，如果这个Application不是应用进程的第一个Application，那么会在这里实例化并调用onCreate 。
Activity.attach
可以看出，如果同一个进程运行多个应用的话，除了一个应用外，一个应用的第一个Activity会比Application先实例化，只是生命周期的执行时机在Application后面。Activity的创建过程是先反射创建其实例，然后作为参数创建其委托对象ContextImpl，然后attach这个对象，将ContextImpl作为自己的成员变量，很多功能会委托给这个对象实现，除此之外Activity.attach方法还会为创建PhoneWindow作为成员变量。
callActivityOnCreate
attach之后，来到mInstrumentation.callActivityOnCreate，这里会执行Activity的onCreate，activity.performStart，调用activity.onStart，mInstrumentation.callActivityOnRestoreInstanceState，调用Activity.onRestoreInstanceState，performLaunchActivity 方法返回之后，handleLaunchActivity继续走到ActivityThread.handleResumeActivity，调用Activity.onResume 。这些方法里面还夹杂Fragment的管理，这里先忽略。
scheduleStopActivity
至此，完成这个应用启动需要走的所有生命周期，而Launcher我们只分析到OnPause，一个完整的过程它是需要走到onStop才对的，我们看下在Launcher的ActivityThread调用ams的activityPaused里面，AMS除了通知Zygote孵化新进程外还做了什么，我们先回顾下创建应用进程的调用栈，：
image.png
Launcher在走完onPause生命周期后，就会通知AMS去启动新的Activity，而启动时发现对应的进程还没创建，所以这里先创建进程，这之后AMS就等着新启动的进程走到java层的attach方法来注册自己。
我们看上面这个执行过程，在completePausedLocked方法里，还有另一个调用，看下面的调用栈：
image.png
往Handler里面发了一条消息，这个handler携带的消息会在system_server的一个Looper子线程里被处理，我们看其处理的调用栈：
image.png
这里就会去执行经过Binder和Handler中转，就会走到Launcher的的onStop生命周期了。
回顾
到这里大家可以回顾一下两个应用的的Activity生命周期是怎么走的，首先Launcher向AMS发消息要启动一个Activity，AMS发消息回来，让Launcher走到onPause，然后Launcher告诉AMS onPause已经调用，这个“通知”的过程中往system_server的一个Looper线程中发了条消息，这个消息收到后就会再回过来调用到Launcher的onStop，同时，还通过Process.start通知Zygote孵化出要启动的应用进程，应用进程启动后通过AMP.attachApplication注册自己的ApplicationThread到AMS，AMS回过来通过ApplicationThread执行了应用的bindApplication和scheduleLaunchActivity，前者完成Application对象实例化，Instrumentation初始化，ContentProvider的实例化和onCreate调用，Application的onCreate的调用，后者完成Activity的实例化，以及onCreate,onStart,onResume 连续三个生命周期的调用。这里可以看出两点：
- Application的实例化是在ContentProvider之前的，但是Application的onCreate调用时机其实是在ContentProvider的onCreate之后的。
- Launcher的onStop的调用其实和被启动的应用的Activity的生命周期是没有绝对的先后顺序的，但它的onPause肯定是要先被执行的（而在这之前还会通知WMS显示应用的startingWindow），其调用时机甚至比新应用进程的创建还早，AMS会等它被调用后才通知Zygote孵化新进程（其实也不绝对，想象如果onPause耗时太久，必然会影响新进程的启动了，这里AMS会有超时机制，超过500毫秒还没有通知AMS activityPaused，AMS就会不再等待，直接创建新进程）
最后
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