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Android学习总结之应用启动流程（从点击图标到界面显示）

news 2025/4/7 21:34:39

一、用户交互触发：Launcher 到 AMS 的跨进程通信

1. Launcher 处理点击事件（应用层）

当用户点击手机桌面上的应用图标时，Launcher（桌面应用）首先捕获点击事件。每个图标对应一个启动 Intent（通常是ACTION_MAIN + CATEGORY_LAUNCHER），Launcher 通过这个 Intent 告诉系统 “我要启动某个应用的主 Activity”。

// Launcher.java
public void onClick(View v) {Intent intent = getIntentForShortcut(v); // 获取启动 IntentstartActivitySafely(intent, null);
}private void startActivitySafely(Intent intent, Bundle options) {mContext.startActivity(intent, options); // 调用 Context.startActivity()
}

2. Context.startActivity () 转向 AMS（Framework 层）

接下来，Launcher 调用startActivity()，这个看似简单的方法会逐层向上传递，最终到达 Android 系统的 “管家”——ActivityManagerService（AMS）。AMS 是运行在系统进程中的核心服务，负责管理所有应用的 Activity 和进程。

// ContextImpl.java
public void startActivity(Intent intent, Bundle options) {// 包装 Intent 为显式 Intent（确保目标组件明确）intent = Intent.parseIntentOrNull(this, intent, 0); mMainThread.getInstrumentation().execStartActivity(this, mMainThread.getApplicationThread(), null,(Activity) null, intent, -1, options);
}// Instrumentation.java
public ActivityResult execStartActivity(Context who, IBinder contextThread, IBinder token,Activity target, Intent intent, int requestCode, Bundle options) {// 通过 AMS 的代理对象发起启动请求return ActivityTaskManager.getService().startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,... // 省略参数);
}

二、AMS 核心逻辑：任务调度与进程管理

1. AMS.startActivity () 入口（SystemServer 进程）

AMS 作为系统服务，运行在 SystemServer 进程中，通过 Binder 接收启动请求后，首先进行权限校验和组件解析：

// ActivityTaskManagerService.java（继承 AMS）
@Override
public int startActivity(IApplicationThread caller, ...) {// 检查调用者权限（如声明的 launcher 权限）enforceNotIsolatedCaller("startActivity"); // 解析 Intent 对应的 Activity 组件（可能涉及隐式 Intent 匹配）ActivityInfo aInfo = resolveActivity(intent, ...); // 启动核心流程：创建任务栈（Task）或复用已有任务return startActivityAsUser(intent, aInfo, ..., UserHandle.getCallingUserId());
}private int startActivityAsUser(Intent intent, ActivityInfo aInfo, ...) {// 构建启动参数包 ActivityStartDataActivityStartData startData = new ActivityStartData();// 核心调度逻辑：处理 Activity 启动的状态机return mActivityStarter.startActivityMayWait(caller, -1, startData, ...);
}

2. 任务栈与 Activity 状态机（ActivityStackSupervisor）

AMS 通过 ActivityStackSupervisor 管理任务栈（TaskStack），决定是否新建任务或复用现有任务。若目标 Activity 所在进程未启动，触发 进程创建流程：

// ActivityStarter.java
private int startActivityMayWait(...) {// 检查目标进程是否存在ProcessRecord targetProc = mService.getProcessRecordLocked(targetProcessName, ...);if (targetProc == null || targetProc.thread == null) {// 进程未启动，调用 Zygote 孵化新进程targetProc = startProcessLocked(targetProcessName, activityInfo.applicationInfo, ...);} else {// 进程已存在，直接通知其启动 ActivityscheduleLaunchActivityLocked(r, ...); }
}

1. 组件合法性校验

AMS 首先检查启动 Intent 对应的 Activity 是否存在（比如是否在 AndroidManifest.xml 中声明），以及调用者是否有权限启动（比如普通应用不能直接启动系统级 Activity）。如果一切合法，进入下一步。

2. 任务栈管理

每个应用的 Activity 运行在 ** 任务栈（Task）** 中。AMS 会判断目标 Activity 应该在哪个任务栈中启动：

  • 如果是冷启动（应用进程未运行），创建新的任务栈；
  • 如果是热启动（应用进程已在后台运行），则将任务栈切换到前台，复用已有进程。

3. 进程是否存在？

  • 热启动：若目标进程已存在（比如应用之前被后台保留），AMS 直接通知该进程启动 Activity。
  • 冷启动：若进程不存在，AMS 会唤醒 Android 的 “进程孵化器”——Zygote。

三、Zygote 孵化应用进程：从 SystemServer 到应用进程

1. Zygote 进程的作用（.native 层）

Zygote 是 Android 进程的 “孵化器”，预加载了 Java 运行时环境和系统资源（如 Framework 类），通过 fork() 快速创建应用进程，避免重复初始化开销。
AMS 通过 ZygoteProcess 类与 Zygote 通信：

// ZygoteProcess.java
public Process.ProcessStartResult startProcess(...) {// 构建启动参数（类名通常为 "android.app.ActivityThread"）String args = "--activity-thread --nice-name=" + processName; // 通过 socket 向 Zygote 发送启动请求return zygoteSendArgsAndGetResult(openZygoteSocket(), args);
}

2. 应用进程初始化（ActivityThread.main ()）

Zygote fork 出的新进程会执行 ActivityThread.main()，这是应用进程的入口：

// ActivityThread.java
public static void main(String[] args) {// 初始化 Looper（UI 线程消息循环）Looper.prepareMainLooper(); // 创建 ApplicationThread（AMS 通信的 Binder 实现）ActivityThread thread = new ActivityThread(); thread.attach(false, ...); // 绑定到 AMS// 启动消息循环，处理 H  handler 的消息Looper.loop(); 
}private void attach(boolean system, ...) {// 通过 Binder 向 AMS 注册应用进程final IActivityManager am = ActivityManager.getService();am.attachApplication(mAppThread); // mAppThread 是 ApplicationThread 实例
}

       Zygote 是 Android 系统中一个特殊的进程，它在系统启动时就已创建，并预加载了 Java 运行时环境（如类加载器、JIT 编译器）和系统资源（如 Framework 核心类、字体、颜色值）。
       当 AMS 需要创建新的应用进程时，会向 Zygote 发送请求。Zygote 通过 **fork ()** 机制复制自身，生成新的应用进程。由于 fork 会共享内存数据，新进程无需重新加载基础资源，大大加快了启动速度（比直接启动一个空进程快 50% 以上）。
       新进程的入口是ActivityThread.main()，这里会初始化应用的主线程（UI 线程）和消息循环（Looper），并通过 Binder 机制向 AMS 注册自己，建立通信桥梁。 

四、应用进程启动 Activity：从创建到渲染

1. AMS 通知应用启动 Activity（跨进程回调）

AMS 通过 ApplicationThread（应用进程的 Binder 服务）回调 scheduleLaunchActivity，触发 Activity 创建：

// ApplicationThread.java（ActivityThread 内部类）
@Override
public final void scheduleLaunchActivity(IBinder token, ...) {// 发送消息到 UI 线程处理sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r); 
}// ActivityThread.H  handler（处理消息）
private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, ...) {// 创建 Activity 实例Activity activity = performLaunchActivity(r, r.overrideConfig); if (activity != null) {// 调度 Activity 的生命周期handleResumeActivity(r.token, ..., true, ...); }
}

2. 反射创建 Activity 实例（Instrumentation 调用）

performLaunchActivity 通过反射创建 Activity，并调用 Application 和 Activity 的生命周期方法：

// ActivityThread.java
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Configuration config) {// 加载 Application 类Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation); // 反射创建 Activity（关键源码）java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();Activity activity = mInstrumentation.newActivity(cl, component.getClassName(), r.intent);// 调用 Activity.onCreate()mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state); return activity;
}

3. 界面渲染准备：WindowManager 添加窗口

Activity 的 onResume 触发窗口添加，通过 WindowManager 将 DecorView 添加到屏幕：

// Activity.java
public void onResume() {super.onResume();// 窗口可见，通知 AMS 状态变更mWindow.makeVisible(); 
}// PhoneWindow.java
void makeVisible() {if (!mWindowAdded) {// 通过 WindowManager 添加窗口（核心方法）mWindowManager.addView(mDecor, mWindowAttributes); mWindowAdded = true;}
}

1. 创建 Application：全局初始化

应用进程启动后，首先创建Application 实例（即你在 Manifest 中声明的 Application 类，若未声明则使用系统默认）。这里会调用Application.onCreate()，进行全局初始化（如数据库连接、第三方 SDK 注册）。
注意：Application 的生命周期早于所有 Activity，且整个应用中只有一个实例。

2. 反射创建 Activity 实例

接下来，AMS 通过 Binder 通知应用进程启动目标 Activity。进程通过反射机制创建 Activity 实例（例如你的MainActivity），并按顺序调用生命周期方法：

  • Activity.onCreate()：初始化界面组件（如setContentView）；
  • Activity.onStart()：Activity 可见但未出现在前台；
  • Activity.onResume()：Activity 获取焦点，界面开始渲染。

3. 窗口系统介入：从 Activity 到屏幕显示

每个 Activity 都关联一个Window（通常是PhoneWindow），窗口中包含一个DecorView（界面的根容器，如标题栏、内容区）。当 Activity 进入onResume状态，系统通过WindowManager将DecorView添加到屏幕：

  • 计算界面布局（Measure、Layout 阶段），确定每个控件的位置和大小；
  • 调用onDraw方法绘制内容（如文字、图片、自定义图形），最终通过 Skia 引擎将绘制结果写入Surface（图形缓冲区）。

五、SurfaceFlinger 合成最终界面（图形系统）

  1. Surface 创建：
    WindowManager.addView 会为 DecorView 创建 Surface，通过 SurfaceControl 与 SurfaceFlinger（系统图形服务）交互。
  2. 渲染管道：
    View 的 measure/layout/draw 流程在 UI 线程执行，最终通过 Skia 将绘制指令写入 Surface，由 SurfaceFlinger 合成到屏幕缓冲区。
  3. VSYNC 同步：
    Choreographer 监听屏幕垂直同步信号（60Hz），确保每帧在 16ms 内完成渲染，避免卡顿。

六、冷启动 vs 热启动：核心差异对比

阶段冷启动（进程未存在）热启动（进程已存在）
进程创建触发 Zygote fork，初始化 Application 和 Context复用已有进程，直接唤醒 Activity
AMS 调度新建 ProcessRecord，绑定 ApplicationThread查找现有 ProcessRecord，复用任务栈
生命周期调用onCreate () → onStart () → onResume () 全流程仅调用 onResume ()（若 Activity 已存在于栈顶）
耗时关键因素类加载、资源初始化、布局渲染任务栈状态恢复、界面重绘

七、面试官高频问题回答示例

问题 1：“应用启动流程中，AMS 如何与应用进程通信？”

回答：AMS 是系统的 “Activity 管家”，主要负责：

  1. 合法性校验：检查启动 Intent 对应的组件是否存在、是否有权限启动；
  2. 任务栈管理：决定 Activity 在哪个任务栈中运行，处理前后台切换；
  3. 进程调度：若应用进程未启动，触发 Zygote 创建新进程；若已启动，通知进程唤醒 Activity。
    它通过 Binder 跨进程通信，协调 Launcher、应用进程、系统图形服务等模块的协作。

问题 2：“Zygote 对启动性能的优化作用是什么？”

回答：Zygote 预加载了以下内容：

  • Java 运行时环境（ClassLoaders、JIT 编译缓存）；
  • Framework 核心类（如 Activity、View）；
  • 系统资源（字体、颜色值、布局参数）。
    通过 fork() 复制进程内存，避免重复初始化，使应用进程启动时间减少约 50%~70%（对比直接启动 Java 进程）。

问题 3：“冷启动时，Application 和 Activity 的创建顺序是怎样的？”

回答：
严格顺序：

  1. ActivityThread.performLaunchActivity 先创建 Application（调用 Application.onCreate）；
  2. 再通过反射创建 Activity 实例；
  3. 最后调用 Activity.onCreate。
    注意：Application 的生命周期早于所有 Activity，且全局唯一。

问题 4：“为什么冷启动时会看到短暂白屏？”

回答：
这是因为 Activity 的界面渲染需要时间。在onCreate()中调用setContentView后，系统需要经历 Measure（测量）、Layout（布局）、Draw（绘制）三个阶段，才能将界面显示到屏幕。
在界面渲染完成前，系统会显示 Activity 的主题背景（默认是白色），因此会出现短暂白屏。优化方法包括：

  • 减少onCreate()中的耗时操作；
  • 使用android:windowBackground设置过渡动画或透明背景，提升用户体验。

扩展启动模式

       在 Android 中，Activity 的启动模式（Launch Mode）用于控制 Activity 实例在任务栈（Task Stack）中的创建和复用规则，合理使用可以优化内存管理、避免重复创建实例或界面混乱。以下是四种启动模式的详细解析及典型使用场景：

standard（标准模式，默认）

特点：
  • 每次启动都会创建新的 Activity 实例，并压入当前任务栈。
  • 不考虑实例是否已存在，即使栈中已有该 Activity，也会重新创建。
  • 生命周期：每次启动都会调用 onCreate()、onStart()、onResume()。

singleTop（栈顶复用模式）

特点：
  • 若目标 Activity 已在任务栈顶，则直接复用（不创建新实例），调用 onNewIntent() 传递参数。
  • 若不在栈顶，则创建新实例（与 standard 相同）。

三、singleTask（栈内唯一模式）

特点：
  • 任务栈内唯一：若目标 Activity 已存在于任务栈中（无论是否在栈顶），则复用该实例，并清除栈中位于它之上的所有 Activity（即该 Activity 以上的实例会被销毁），使其成为栈顶。
  • 若不存在，则创建新实例并新建任务栈（或加入指定任务栈，需配合 android:taskAffinity）。

singleInstance（单实例模式）

特点：
  • 全局唯一实例：该 Activity 单独存在于一个新的任务栈中，且不允许其他 Activity 进入该栈（即该栈中只有它自己）。
  • 任何对它的启动都会复用已有的实例，且其所在栈的生命周期独立于其他栈。
启动模式实例创建规则任务栈影响典型场景
standard每次启动都创建新实例压入当前栈普通页面跳转（无复用需求）
singleTop栈顶复用时不创建，否则创建新实例仅影响栈顶实例频繁启动的栈顶页面（如通知跳转）
singleTask栈内存在则复用，清除其上所有实例清空栈中上层实例，成为栈顶主 Activity、一站式返回页面
singleInstance全局唯一实例，独占任务栈新建独立栈，不允许其他 Activity 进入系统级独立组件（来电、闹钟界面）

八、总结：启动流程的核心脉络

用户点击图标 → Launcher 解析 Intent → AMS 跨进程调度 → Zygote fork 应用进程 → 
ActivityThread 初始化 → 反射创建 Application/Activity → 调用生命周期方法 → 
WindowManager 添加窗口 → SurfaceFlinger 合成界面

感谢观看！！！ 


http://www.mrgr.cn/news/97286.html

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