一個APP從啓動到主頁面顯示經歷了哪些過程？

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本文以圖文並茂的形式簡單介紹一個APP從啓動到主頁面顯示經歷了哪些流程，以及實現的原理。不介紹具體源碼，僅僅構建一個大致框架。

啓動流程：

①點擊桌面App圖標，Launcher進程採用Binder IPC向system_server進程發起startActivity請求；

②system_server進程接收到請求後，向zygote進程發送建立進程的請求；

③Zygote進程fork出新的子進程，即App進程；

④App進程，經過Binder IPC向sytem_server進程發起attachApplication請求；

⑤system_server進程在收到請求後，進行一系列準備工做後，再經過binder IPC向App進程發送scheduleLaunchActivity請求；

⑥App進程的binder線程（ApplicationThread）在收到請求後，經過handler向主線程發送LAUNCH_ACTIVITY消息；

⑦主線程在收到Message後，經過發射機制建立目標Activity，並回調Activity.onCreate()等方法。

⑧到此，App便正式啓動，開始進入Activity生命週期，執行完onCreate/onStart/onResume方法，UI渲染結束後即可以看到App的主界面。

上面的一些列步驟簡單介紹了一個APP啓動到主頁面顯示的過程，可能這些流程中的一些術語看的有些懵，什麼是Launcher，什麼是zygote，什麼是applicationThread.....

下面咱們一一介紹。

2、理論基礎

1.zygote

zygote意爲「受精卵「。Android是基於Linux系統的，而在Linux中，全部的進程都是由init進程直接或者是間接fork出來的，zygote進程也不例外。

在Android系統裏面，zygote是一個進程的名字。Android是基於Linux System的，當你的手機開機的時候，Linux的內核加載完成以後就會啓動一個叫「init「的進程。在Linux System裏面，全部的進程都是由init進程fork出來的，咱們的zygote進程也不例外。

咱們都知道，每個App其實都是

● 一個單獨的dalvik虛擬機
● 一個單獨的進程

因此當系統裏面的第一個zygote進程運行以後，在這以後再開啓App，就至關於開啓一個新的進程。而爲了實現資源共用和更快的啓動速度，Android系統開啓新進程的方式，是經過fork第一個zygote進程實現的。因此說，除了第一個zygote進程，其餘應用所在的進程都是zygote的子進程，這下你明白爲何這個進程叫「受精卵」了吧？由於就像是一個受精卵同樣，它能快速的分裂，而且產生遺傳物質同樣的細胞！

2.system_server

SystemServer也是一個進程，並且是由zygote進程fork出來的。

知道了SystemServer的本質，咱們對它就不算太陌生了，這個進程是Android Framework裏面兩大很是重要的進程之一——另一個進程就是上面的zygote進程。

爲何說SystemServer很是重要呢？由於系統裏面重要的服務都是在這個進程裏面開啓的，好比
ActivityManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService等等。

3.ActivityManagerService

ActivityManagerService，簡稱AMS，服務端對象，負責系統中全部Activity的生命週期。

ActivityManagerService進行初始化的時機很明確，就是在SystemServer進程開啓的時候，就會初始化ActivityManagerService。

下面介紹下Android系統裏面的服務器和客戶端的概念。

其實服務器客戶端的概念不只僅存在於Web開發中，在Android的框架設計中，使用的也是這一種模式。服務器端指的就是全部App共用的系統服務，好比咱們這裏提到的ActivityManagerService，和前面提到的PackageManagerService、WindowManagerService等等，這些基礎的系統服務是被全部的App公用的，當某個App想實現某個操做的時候，要告訴這些系統服務，好比你想打開一個App，那麼咱們知道了包名和MainActivity類名以後就能夠打開

Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_MAIN);  
intent.addCategory(Intent.CATEGORY_LAUNCHER);              
ComponentName cn = new ComponentName(packageName, className);              
intent.setComponent(cn);  
startActivity(intent);複製代碼

可是，咱們的App經過調用startActivity()並不能直接打開另一個App，這個方法會經過一系列的調用，最後仍是告訴AMS說：「我要打開這個App，我知道他的住址和名字，你幫我打開吧！」因此是AMS來通知zygote進程來fork一個新進程，來開啓咱們的目標App的。這就像是瀏覽器想要打開一個超連接同樣，瀏覽器把網頁地址發送給服務器，而後仍是服務器把須要的資源文件發送給客戶端的。

知道了Android Framework的客戶端服務器架構以後，咱們還須要瞭解一件事情，那就是咱們的App和AMS(SystemServer進程)還有zygote進程分屬於三個獨立的進程，他們之間如何通訊呢？

App與AMS經過Binder進行IPC通訊，AMS(SystemServer進程)與zygote經過Socket進行IPC通訊。後面具體介紹。

那麼AMS有什麼用呢？在前面咱們知道了，若是想打開一個App的話，須要AMS去通知zygote進程，除此以外，其實全部的Activity的開啓、暫停、關閉都須要AMS來控制，因此咱們說，AMS負責系統中全部Activity的生命週期。

在Android系統中，任何一個Activity的啓動都是由AMS和應用程序進程（主要是ActivityThread）相互配合來完成的。AMS服務統一調度系統中全部進程的Activity啓動，而每一個Activity的啓動過程則由其所屬的進程具體來完成。

4.Launcher

當咱們點擊手機桌面上的圖標的時候，App就由Launcher開始啓動了。可是，你有沒有思考過Launcher究竟是一個什麼東西？

Launcher本質上也是一個應用程序，和咱們的App同樣，也是繼承自Activity

packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/Launcher.java

public final class Launcher extends Activity
        implements View.OnClickListener, OnLongClickListener, LauncherModel.Callbacks,
                   View.OnTouchListener {
                   }複製代碼

Launcher實現了點擊、長按等回調接口，來接收用戶的輸入。既然是普通的App，那麼咱們的開發經驗在這裏就仍然適用，好比，咱們點擊圖標的時候，是怎麼開啓的應用呢？捕捉圖標點擊事件，而後startActivity()發送對應的Intent請求唄！是的，Launcher也是這麼作的，就是這麼easy！

5.Instrumentation和ActivityThread

每一個Activity都持有Instrumentation對象的一個引用，可是整個進程只會存在一個Instrumentation對象。
Instrumentation這個類裏面的方法大多數和Application和Activity有關，這個類就是完成對Application和Activity初始化和生命週期的工具類。Instrumentation這個類很重要，對Activity生命週期方法的調用根本就離不開他，他能夠說是一個大管家。

ActivityThread，依賴於UI線程。App和AMS是經過Binder傳遞信息的，那麼ActivityThread就是專門與AMS的外交工做的。

6.ApplicationThread

前面咱們已經知道了App的啓動以及Activity的顯示都須要AMS的控制，那麼咱們便須要和服務端的溝通，而這個溝通是雙向的。

客戶端-->服務端

並且因爲繼承了一樣的公共接口類，ActivityManagerProxy提供了與ActivityManagerService同樣的函數原型，使用戶感受不出Server是運行在本地仍是遠端，從而能夠更加方便的調用這些重要的系統服務。

服務端-->客戶端

仍是經過Binder通訊，不過是換了另一對，換成了ApplicationThread和ApplicationThreadProxy。

他們也都實現了相同的接口IApplicationThread

private class ApplicationThread extends ApplicationThreadNative {}

  public abstract class ApplicationThreadNative extends Binder implements IApplicationThread{}

  class ApplicationThreadProxy implements IApplicationThread {}複製代碼

關於Binder通訊，能夠參考這兩篇文章理解一下：簡單理解Binder機制的原理,關於AIDL使用和Binder機制詳解，你只須要看這一篇便可。

好了，前面羅裏吧嗦的一大堆，介紹了一堆名詞，可能不太清楚，不要緊，下面結合流程圖介紹。

3、啓動流程

1.建立進程

①先從Launcher的startActivity()方法，經過Binder通訊，調用ActivityManagerService的startActivity方法。

②一系列折騰，最後調用startProcessLocked()方法來建立新的進程。

③該方法會經過前面講到的socket通道傳遞參數給Zygote進程。Zygote孵化自身。調用ZygoteInit.main()方法來實例化ActivityThread對象並最終返回新進程的pid。

④調用ActivityThread.main()方法，ActivityThread隨後依次調用Looper.prepareLoop()和Looper.loop()來開啓消息循環。

方法調用流程圖以下:

更直白的流程解釋：

①App發起進程：當從桌面啓動應用，則發起進程即是Launcher所在進程；當從某App內啓動遠程進程，則發送進程即是該App所在進程。發起進程先經過binder發送消息給system_server進程；

②system_server進程：調用Process.start()方法，經過socket向zygote進程發送建立新進程的請求；

③zygote進程：在執行ZygoteInit.main()後便進入runSelectLoop()循環體內，當有客戶端鏈接時便會執行ZygoteConnection.runOnce()方法，再通過層層調用後fork出新的應用進程；

④新進程：執行handleChildProc方法，最後調用ActivityThread.main()方法。

2.綁定Application

上面建立進程後，執行ActivityThread.main()方法，隨後調用attach()方法。

將進程和指定的Application綁定起來。這個是經過上節的ActivityThread對象中調用bindApplication()方法完成的。該方法發送一個BIND_APPLICATION的消息到消息隊列中, 最終經過handleBindApplication()方法處理該消息. 而後調用makeApplication()方法來加載App的classes到內存中。

方法調用流程圖以下：

更直白的流程解釋：

若是看不懂AMS,ATP等名詞，後面有解釋）

3.顯示Activity界面

通過前兩個步驟以後, 系統已經擁有了該application的進程。 後面的調用順序就是普通的從一個已經存在的進程中啓動一個新進程的activity了。

實際調用方法是realStartActivity(), 它會調用application線程對象中的scheduleLaunchActivity()發送一個LAUNCH_ACTIVITY消息到消息隊列中, 經過 handleLaunchActivity()來處理該消息。在 handleLaunchActivity()經過performLaunchActiivty()方法回調Activity的onCreate()方法和onStart()方法，而後經過handleResumeActivity()方法，回調Activity的onResume()方法，最終顯示Activity界面。

更直白的流程解釋：

4、Binder通訊

簡稱:

ATP: ApplicationThreadProxy

AT: ApplicationThread

AMP: ActivityManagerProxy

**AMS: **ActivityManagerService

圖解:

①system_server進程中調用startProcessLocked方法,該方法最終經過socket方式,將須要建立新進程的消息告知Zygote進程,並阻塞等待Socket返回新建立進程的pid;

②Zygote進程接收到system_server發送過來的消息, 則經過fork的方法，將zygote自身進程複製生成新的進程，並將ActivityThread相關的資源加載到新進程app process,這個進程多是用於承載activity等組件;

③ 在新進程app process向servicemanager查詢system_server進程中binder服務端AMS, 獲取相對應的Client端,也就是AMP. 有了這一對binder c/s對, 那麼app process即可以經過binder向跨進程system_server發送請求,即attachApplication()

④system_server進程接收到相應binder操做後,通過屢次調用,利用ATP向app process發送binder請求, 即bindApplication.
system_server擁有ATP/AMS, 每個新建立的進程都會有一個相應的AT/AMP,從而能夠跨進程 進行相互通訊. 這即是進程建立過程的完整生態鏈。

以上大概介紹了一個APP從啓動到主頁面顯示經歷的流程，主要從宏觀角度介紹了其過程，具體可結合源碼理解。