Android系統啓動流程（四）Launcher啓動過程與系統啓動流程

時間 2019-11-24

標籤 android 系統啓動流程 launcher 過程欄目 Android 简体版

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前言

此前的文章咱們學習了init進程、Zygote進程和SyetemServer進程的啓動過程，這一篇文章咱們就來學習Android系統啓動流程的最後一步：Launcher的啓動流程，並結合本系列的前三篇文章的內容來說解Android系統啓動流程。建議讀這篇文章前要通讀本系列的前三篇文章，不然你可能不會理解我在講什麼。java

1.Launcher概述

Android系統啓動的最後一步是啓動一個Home應用程序，這個應用程序用來顯示系統中已經安裝的應用程序，這個Home應用程序就叫作Launcher。應用程序Launcher在啓動過程當中會請求PackageManagerService返回系統中已經安裝的應用程序的信息，並將這些信息封裝成一個快捷圖標列表顯示在系統屏幕上，這樣用戶能夠經過點擊這些快捷圖標來啓動相應的應用程序。android

2.Launcher啓動流程

SyetemServer進程在啓動的過程當中會啓動PackageManagerService，PackageManagerService啓動後會將系統中的應用程序安裝完成。在此前已經啓動的ActivityManagerService會將Launcher啓動起來。
啓動Launcher的入口爲ActivityManagerService的systemReady函數，以下所示。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java小程序

private void startOtherServices() {
 ...
  mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Slog.i(TAG, "Making services ready");
                mSystemServiceManager.startBootPhase(
                        SystemService.PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY);

...
}
...
}複製代碼

在startOtherServices函數中，會調用ActivityManagerService的systemReady函數：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java緩存

public void systemReady(final Runnable goingCallback) {
...
synchronized (this) {
           ...
            mStackSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked();
            mUserController.sendUserSwitchBroadcastsLocked(-1, currentUserId);
        }
    }複製代碼

systemReady函數中調用了ActivityStackSupervisor的resumeFocusedStackTopActivityLocked函數：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java微信

boolean resumeFocusedStackTopActivityLocked(
            ActivityStack targetStack, ActivityRecord target, ActivityOptions targetOptions) {
        if (targetStack != null && isFocusedStack(targetStack)) {
            return targetStack.resumeTopActivityUncheckedLocked(target, targetOptions);//1
        }
        final ActivityRecord r = mFocusedStack.topRunningActivityLocked();
        if (r == null || r.state != RESUMED) {
            mFocusedStack.resumeTopActivityUncheckedLocked(null, null);
        }
        return false;
    }複製代碼

在註釋1處會調用ActivityStack的resumeTopActivityUncheckedLocked函數，ActivityStack對象是用來描述Activity堆棧的，resumeTopActivityUncheckedLocked函數以下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStack.java架構

boolean resumeTopActivityUncheckedLocked(ActivityRecord prev, ActivityOptions options) {
        if (mStackSupervisor.inResumeTopActivity) {
            // Don't even start recursing.
            return false;
        }
        boolean result = false;
        try {
            // Protect against recursion.
            mStackSupervisor.inResumeTopActivity = true;
            if (mService.mLockScreenShown == ActivityManagerService.LOCK_SCREEN_LEAVING) {
                mService.mLockScreenShown = ActivityManagerService.LOCK_SCREEN_HIDDEN;
                mService.updateSleepIfNeededLocked();
            }
            result = resumeTopActivityInnerLocked(prev, options);//1
        } finally {
            mStackSupervisor.inResumeTopActivity = false;
        }
       return result;
    }複製代碼

註釋1調用了resumeTopActivityInnerLocked函數：app

private boolean resumeTopActivityInnerLocked(ActivityRecord prev, ActivityOptions options) {
   ...
   return isOnHomeDisplay() &&
                        mStackSupervisor.resumeHomeStackTask(returnTaskType, prev, "prevFinished");
   ...                 
}複製代碼

resumeTopActivityInnerLocked函數的代碼很長，咱們截取咱們要分析的關鍵的一句：調用ActivityStackSupervisor的resumeHomeStackTask函數，代碼以下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.javaide

boolean resumeHomeStackTask(int homeStackTaskType, ActivityRecord prev, String reason) {
    ...
    if (r != null && !r.finishing) {
        mService.setFocusedActivityLocked(r, myReason);
        return resumeFocusedStackTopActivityLocked(mHomeStack, prev, null);
    }
    return mService.startHomeActivityLocked(mCurrentUser, myReason);//1
}複製代碼

在註釋1處調用了ActivityManagerService的startHomeActivityLocked函數，以下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java函數

boolean startHomeActivityLocked(int userId, String reason) {
        if (mFactoryTest == FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL
                && mTopAction == null) {//1
            return false;
        }
        Intent intent = getHomeIntent();//2
        ActivityInfo aInfo = resolveActivityInfo(intent, STOCK_PM_FLAGS, userId);
        if (aInfo != null) {
            intent.setComponent(new ComponentName(aInfo.applicationInfo.packageName, aInfo.name));
            aInfo = new ActivityInfo(aInfo);
            aInfo.applicationInfo = getAppInfoForUser(aInfo.applicationInfo, userId);
            ProcessRecord app = getProcessRecordLocked(aInfo.processName,
                    aInfo.applicationInfo.uid, true);
            if (app == null || app.instrumentationClass == null) {//3
                intent.setFlags(intent.getFlags() | Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
                mActivityStarter.startHomeActivityLocked(intent, aInfo, reason);//4
            }
        } else {
            Slog.wtf(TAG, "No home screen found for " + intent, new Throwable());
        }

        return true;
    }複製代碼

註釋1處的mFactoryTest表明系統的運行模式，系統的運行模式分爲三種，分別是非工廠模式、低級工廠模式和高級工廠模式，mTopAction則用來描述第一個被啓動Activity組件的Action，它的值爲Intent.ACTION_MAIN。所以註釋1的代碼意思就是mFactoryTest爲FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL（低級工廠模式）而且mTopAction=null時，直接返回false。註釋2處的getHomeIntent函數以下所示。

Intent getHomeIntent() {
    Intent intent = new Intent(mTopAction, mTopData != null ? Uri.parse(mTopData) : null);
    intent.setComponent(mTopComponent);
    intent.addFlags(Intent.FLAG_DEBUG_TRIAGED_MISSING);
    if (mFactoryTest != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) {
        intent.addCategory(Intent.CATEGORY_HOME);
    }
    return intent;
}複製代碼

getHomeIntent函數中建立了Intent，並將mTopAction和mTopData傳入。mTopAction的值爲Intent.ACTION_MAIN，而且若是系統運行模式不是低級工廠模式則將intent的Category設置爲Intent.CATEGORY_HOME。咱們再回到ActivityManagerService的startHomeActivityLocked函數，假設系統的運行模式不是低級工廠模式，在註釋3處判斷符合Action爲Intent.ACTION_MAIN，Category爲Intent.CATEGORY_HOME的應用程序是否已經啓動，若是沒啓動則調用註釋4的方法啓動該應用程序。
這個被啓動的應用程序就是Launcher，由於Launcher的Manifest文件中的intent-filter標籤匹配了Action爲Intent.ACTION_MAIN，Category爲Intent.CATEGORY_HOME。Launcher的Manifest文件以下所示。
packages/apps/Launcher3/AndroidManifest.xml

<manifest
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.android.launcher3">
    <uses-sdk android:targetSdkVersion="23" android:minSdkVersion="16"/>
 ...
 <application
        ...
        <activity
            android:name="com.android.launcher3.Launcher"
            android:launchMode="singleTask"
            android:clearTaskOnLaunch="true"
            android:stateNotNeeded="true"
            android:theme="@style/Theme"
            android:windowSoftInputMode="adjustPan"
            android:screenOrientation="nosensor"
            android:configChanges="keyboard|keyboardHidden|navigation"
            android:resumeWhilePausing="true"
            android:taskAffinity=""
            android:enabled="true">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
                <category android:name="android.intent.category.HOME" />
                <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
                <category android:name="android.intent.category.MONKEY"/>
            </intent-filter>
        </activity>
...
  </application> 
</manifest>複製代碼

這樣，應用程序Launcher就會被啓動起來，並執行它的onCreate函數。

3.Launcher中應用圖標顯示流程

Launcher的onCreate函數以下所示。
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/Launcher.java

@Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
       ...
        LauncherAppState app = LauncherAppState.getInstance();//1
        mDeviceProfile = getResources().getConfiguration().orientation
                == Configuration.ORIENTATION_LANDSCAPE ?
                app.getInvariantDeviceProfile().landscapeProfile
                : app.getInvariantDeviceProfile().portraitProfile;

        mSharedPrefs = Utilities.getPrefs(this);
        mIsSafeModeEnabled = getPackageManager().isSafeMode();
        mModel = app.setLauncher(this);//2
        ....
        if (!mRestoring) {
            if (DISABLE_SYNCHRONOUS_BINDING_CURRENT_PAGE) {
                mModel.startLoader(PagedView.INVALID_RESTORE_PAGE);//2
            } else {
                mModel.startLoader(mWorkspace.getRestorePage());
            }
        }
...
    }複製代碼

註釋1處獲取LauncherAppState的實例並在註釋2處調用它的setLauncher函數並將Launcher對象傳入，LauncherAppState的setLauncher函數以下所示。
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/LauncherAppState.java

LauncherModel setLauncher(Launcher launcher) {
        getLauncherProvider().setLauncherProviderChangeListener(launcher);
        mModel.initialize(launcher);//1
        mAccessibilityDelegate = ((launcher != null) && Utilities.ATLEAST_LOLLIPOP) ?
            new LauncherAccessibilityDelegate(launcher) : null;
        return mModel;
    }複製代碼

註釋1處會調用LauncherModel的initialize函數：

public void initialize(Callbacks callbacks) {
    synchronized (mLock) {
        unbindItemInfosAndClearQueuedBindRunnables();
        mCallbacks = new WeakReference<Callbacks>(callbacks);
    }
}複製代碼

在initialize函數中會將Callbacks，也就是傳入的Launcher 封裝成一個弱引用對象。所以咱們得知mCallbacks變量指的就是封裝成弱引用對象的Launcher，這個mCallbacks後文會用到它。
再回到Launcher的onCreate函數，在註釋2處調用了LauncherModel的startLoader函數：
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/LauncherModel.java

...
 @Thunk static final HandlerThread sWorkerThread = new HandlerThread("launcher-loader");//1
    static {
        sWorkerThread.start();
    }
    @Thunk static final Handler sWorker = new Handler(sWorkerThread.getLooper());//2
...
   public void startLoader(int synchronousBindPage, int loadFlags) {s
        InstallShortcutReceiver.enableInstallQueue();
        synchronized (mLock) {
            synchronized (mDeferredBindRunnables) {
                mDeferredBindRunnables.clear();
            }
            if (mCallbacks != null && mCallbacks.get() != null) {
                stopLoaderLocked();
                mLoaderTask = new LoaderTask(mApp.getContext(), loadFlags);//3
                if (synchronousBindPage != PagedView.INVALID_RESTORE_PAGE
                        && mAllAppsLoaded && mWorkspaceLoaded && !mIsLoaderTaskRunning) {
                    mLoaderTask.runBindSynchronousPage(synchronousBindPage);
                } else {
                    sWorkerThread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
                    sWorker.post(mLoaderTask);//4
                }
            }
        }
    }複製代碼

註釋1處建立了具備消息循環的線程HandlerThread對象。註釋2處建立了Handler，而且傳入HandlerThread的Looper。Hander的做用就是向HandlerThread發送消息。在註釋3處建立LoaderTask，在註釋4處將LoaderTask做爲消息發送給HandlerThread 。
LoaderTask類實現了Runnable接口，當LoaderTask所描述的消息被處理時則會調用它的run函數，代碼以下所示

private class LoaderTask implements Runnable {
 ...
        public void run() {
            synchronized (mLock) {
                if (mStopped) {
                    return;
                }
                mIsLoaderTaskRunning = true;
            }
            keep_running: {
                if (DEBUG_LOADERS) Log.d(TAG, "step 1: loading workspace");
                loadAndBindWorkspace();//1
                if (mStopped) {
                    break keep_running;
                }
                waitForIdle();
                if (DEBUG_LOADERS) Log.d(TAG, "step 2: loading all apps");
                loadAndBindAllApps();//2
            }
            mContext = null;
            synchronized (mLock) {
                if (mLoaderTask == this) {
                    mLoaderTask = null;
                }
                mIsLoaderTaskRunning = false;
                mHasLoaderCompletedOnce = true;
            }
        }
   ...     
  }複製代碼

Launcher是用工做區的形式來顯示系統安裝的應用程序的快捷圖標，每個工做區都是來描述一個抽象桌面的，它由n個屏幕組成，每一個屏幕又分n個單元格，每一個單元格用來顯示一個應用程序的快捷圖標。註釋1處調用loadAndBindWorkspace函數用來加載工做區信息，註釋2處的loadAndBindAllApps函數是用來加載系統已經安裝的應用程序信息，loadAndBindAllApps函數代碼以下所示。

private void loadAndBindAllApps() {
    if (DEBUG_LOADERS) {
        Log.d(TAG, "loadAndBindAllApps mAllAppsLoaded=" + mAllAppsLoaded);
    }
    if (!mAllAppsLoaded) {
        loadAllApps();//1
        synchronized (LoaderTask.this) {
            if (mStopped) {
                return;
            }
        }
        updateIconCache();
        synchronized (LoaderTask.this) {
            if (mStopped) {
                return;
            }
            mAllAppsLoaded = true;
        }
    } else {
        onlyBindAllApps();
    }
}複製代碼

若是系統沒有加載已經安裝的應用程序信息，則會調用註釋1處的loadAllApps函數：

private void loadAllApps() {
...
        mHandler.post(new Runnable() {
            public void run() {
                final long bindTime = SystemClock.uptimeMillis();
                final Callbacks callbacks = tryGetCallbacks(oldCallbacks);
                if (callbacks != null) {
                    callbacks.bindAllApplications(added);//1
                    if (DEBUG_LOADERS) {
                        Log.d(TAG, "bound " + added.size() + " apps in "
                                + (SystemClock.uptimeMillis() - bindTime) + "ms");
                    }
                } else {
                    Log.i(TAG, "not binding apps: no Launcher activity");
                }
            }
        });
       ...
    }複製代碼

在註釋1處會調用callbacks的bindAllApplications函數，在前面咱們得知這個callbacks實際是指向Launcher的，所以咱們來查看Launcher的bindAllApplications函數，代碼以下所示。
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/Launcher.java

public void bindAllApplications(final ArrayList<AppInfo> apps) {
    if (waitUntilResume(mBindAllApplicationsRunnable, true)) {
        mTmpAppsList = apps;
        return;
    }
    if (mAppsView != null) {
        mAppsView.setApps(apps);//1
    }
    if (mLauncherCallbacks != null) {
        mLauncherCallbacks.bindAllApplications(apps);
    }
}複製代碼

在註釋1處會調用AllAppsContainerView的setApps函數，並將包含應用信息的列表apps傳進去，AllAppsContainerView的setApps函數以下所示。
packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/allapps/AllAppsContainerView.java

public void setApps(List<AppInfo> apps) {
        mApps.setApps(apps);
    }複製代碼

包含應用信息的列表apps已經傳給了AllAppsContainerView，查看AllAppsContainerView的onFinishInflate函數：

@Override
    protected void onFinishInflate() {
        super.onFinishInflate();
...
        // Load the all apps recycler view
        mAppsRecyclerView = (AllAppsRecyclerView) findViewById(R.id.apps_list_view);//1
        mAppsRecyclerView.setApps(mApps);//2
        mAppsRecyclerView.setLayoutManager(mLayoutManager);
        mAppsRecyclerView.setAdapter(mAdapter);//3
        mAppsRecyclerView.setHasFixedSize(true);
        mAppsRecyclerView.addOnScrollListener(mElevationController);
        mAppsRecyclerView.setElevationController(mElevationController);
...
    }複製代碼

onFinishInflate函數在加載完xml文件時就會調用，在註釋1處獲得AllAppsRecyclerView用來顯示App列表，並在註釋2處將apps的信息列表傳進去，並在註釋3處爲AllAppsRecyclerView設置Adapter。這樣應用程序快捷圖標的列表就會顯示在屏幕上。
到這裏Launcher啓動流程就講到這，接下來說Android系統啓動流程。

4.Android系統啓動流程

那麼結合本篇以及本系列的前三篇文章，咱們就能夠得出Android系統啓動流程，以下所示。
1.啓動電源以及系統啓動
當電源按下時引導芯片代碼開始從預約義的地方（固化在ROM）開始執行。加載引導程序Bootloader到RAM，而後執行。
2.引導程序BootLoader
引導程序BootLoader是在Android操做系統開始運行前的一個小程序，它的主要做用是把系統OS拉起來並運行。
3.Linux內核啓動
內核啓動時，設置緩存、被保護存儲器、計劃列表、加載驅動。當內核完成系統設置，它首先在系統文件中尋找init.rc文件，並啓動init進程。
4.init進程啓動
初始化和啓動屬性服務，而且啓動Zygote進程。
5.Zygote進程啓動
建立JavaVM併爲JavaVM註冊JNI，建立服務端Socket，啓動SystemServer進程。
6.SystemServer進程啓動
啓動Binder線程池和SystemServiceManager，而且啓動各類系統服務。
7.Launcher啓動
被SystemServer進程啓動的ActivityManagerService會啓動Launcher，Launcher啓動後會將已安裝應用的快捷圖標顯示到界面上。