你必须掌握的Activity启动过程

前言:众所周知,Activity是四大组件之首,网上关于Activity的博客也有很多,相信大家对于他的生命周期和启动模式有了相应的了解。本文就不再对这些进行讲述了,我要从源码的角度对一个Activity的启动过程进行分析。

我们知道,当startActivity被调用的时候,可以启动一个Activity,但是你知道这个Activity是如何被启动的吗?你知道这个Activity是啥时候被创建的吗?为什么onCreate是Activity的执行入口呢?所有的这一切都被系统封装好了,对我们来说是透明的,我们使用的时候仅仅是传递一个intent然后startActivity就可以达到目的了,不用担心,阅读了本文以后,你将会了解它的背后到底做了哪些事情。在分析之前,我先介绍几个类:

Activity:startActivity方法的真正实现在Activity中
Instrumentation:用来辅助Activity完成启动Activity的过程
ActivityThread(包含ApplicationThread + ApplicationThreadNative + IApplicationThread):真正启动Activity的实现都在这里

开始源码分析:Activity#startActivity()

public void startActivity(Intent intent) {
    this.startActivity(intent, null);
}

public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) {
    if (options != null) {
        startActivityForResult(intent, -1, options);
    } else {
        // Note we want to go through this call for compatibility with
        // applications that may have overridden the method.
        startActivityForResult(intent, -1);
    }
}

public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode) {
    startActivityForResult(intent, requestCode, null);
}

从上面的代码中我们发现:调用startActivty实际上最后还是调用了startActivityForResult 方法。那么,我们沿着这个方法继续深入探讨:
Activity#startActivityForResult

public void startActivityForResult(Intent intent, int requestCode, @Nullable Bundle options) {
    if (mParent == null) {
      //真正执行启动activity的代码逻辑
        Instrumentation.ActivityResult ar =
            mInstrumentation.execStartActivity(
                this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
                intent, requestCode, options);
        //启动activity返回的结果处理
        if (ar != null) {
            mMainThread.sendActivityResult(
                mToken, mEmbeddedID, requestCode, ar.getResultCode(),
                ar.getResultData());
        }
        if (requestCode >= 0) {
     
             mStartedActivity = true;
        }

        cancelInputsAndStartExitTransition(options);
        // TODO Consider clearing/flushing other event sources and events for child windows.
    } else {
        if (options != null) {
            mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode, options);
        } else {
            // Note we want to go through this method for compatibility with
            // existing applications that may have overridden it.
            mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode);
        }
    }
}

从上面代码我们发现,实际上调用的启动activity方法的还是Instrumentation类。也就是我们第二个要研究的重点类。
Instrumentation#execStartActivity

public ActivityResult execStartActivity(
        Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
        Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
   //这个whoThread执行了启动activity
    IApplicationThread whoThread = (IApplicationThread) contextThread;
    Uri referrer = target != null ? target.onProvideReferrer() : null;
    if (referrer != null) {
        intent.putExtra(Intent.EXTRA_REFERRER, referrer);
    }
    if (mActivityMonitors != null) {
        synchronized (mSync) {
            final int N = mActivityMonitors.size();
          //遍历一遍,查询是否存在这个activity,activity类存放在intent中。
            for (int i = 0; i < N; i++) {
                final ActivityMonitor am = mActivityMonitors.get(i);
                if (am.match(who, null, intent)) {
                    am.mHits++;
                    if (am.isBlocking()) {
                        return requestCode >= 0 ? am.getResult() : null;
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }
    try {
        intent.migrateExtraStreamToClipData();
        intent.prepareToLeaveProcess();
        //这里通过ActivityManager启动了activity
        int result = ActivityManagerNative.getDefault()
                .startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,
                        intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),
                        token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,
                        requestCode, 0, null, options);
        //检查启动activity返回的结果
        checkStartActivityResult(result, intent);
    } catch (RemoteException e) {
        throw new RuntimeException("Failure from system", e);
    }
    return null;
}

从上面,相关代码我都加上了注释。有两点:
1:真正执行activity的启动过程的是ActivityManagerNative.getDefault().startActivity。
2:执行启动activity之后,有一个代码检查结果。
我们先看看第2个方法:
Instrumentation#checkStartActivityResult

public static void checkStartActivityResult(int res, Object intent) {
    if (res >= ActivityManager.START_SUCCESS) {
        return;
    }

    switch (res) {
        case ActivityManager.START_INTENT_NOT_RESOLVED:
        case ActivityManager.START_CLASS_NOT_FOUND:
            if (intent instanceof Intent && ((Intent) intent).getComponent() != null)
                throw new ActivityNotFoundException(
                        "Unable to find explicit activity class "
                                + ((Intent) intent).getComponent().toShortString()
                                + "; have you declared this activity in your AndroidManifest.xml?");
            throw new ActivityNotFoundException(
                    "No Activity found to handle " + intent);
        case ActivityManager.START_PERMISSION_DENIED:
            throw new SecurityException("Not allowed to start activity "
                    + intent);
        case ActivityManager.START_FORWARD_AND_REQUEST_CONFLICT:
            throw new AndroidRuntimeException(
                    "FORWARD_RESULT_FLAG used while also requesting a result");
        case ActivityManager.START_NOT_ACTIVITY:
            throw new IllegalArgumentException(
                    "PendingIntent is not an activity");
        case ActivityManager.START_NOT_VOICE_COMPATIBLE:
            throw new SecurityException(
                    "Starting under voice control not allowed for: " + intent);
        case ActivityManager.START_NOT_CURRENT_USER_ACTIVITY:
            // Fail silently for this case so we don't break current apps.
            // TODO(b/22929608): Instead of failing silently or throwing an exception,
            // we should properly position the activity in the stack (i.e. behind all current
            // user activity/task) and not change the positioning of stacks.
            Log.e(TAG,
                    "Not allowed to start background user activity that shouldn't be displayed"
                            + " for all users. Failing silently...");
            break;
        default:
            throw new AndroidRuntimeException("Unknown error code "
                    + res + " when starting " + intent);
    }
}

有没有一些熟悉的异常信息呢?比如:如果我们没有在xml配置文件中注册activity,那么启动activity的时候是不是会报Unable to find explicit activity class......。

那么,我们回到第1个问题,真正执行的启动代码在
ActivityManagerNative.getDefault().startActivity()中:
我们发现:ActivityManagerNative是抽象类,getDefault() 方法返回的是IActivityManager,也仅仅是一个接口而已;那么实际上我们跟踪代码会发现startActivity()也仅仅是IActivityManager的一个方法而已,那么我们是不是到这里就束手无策了呢?
答案当然是否定的。
1:我们找到IApplicationThread的接口截图:

IApplicationThread.png

我们可以发现很多类似activity生命周期的方法,onCreate,onStart,onResume等等。是不是明白了什么呢?是的,activity的生命周期实际上是在调用这些方法,但是这只是一个接口,我们需要继续找到他的实现类。别急,下面会讲到;

2:我们需要找到IActivityManager的实现类。
那么,我们来看看IActivityManager#startActivity()方法:ActivityManagerNative抽象类,这个抽象类使用了代理

  class ActivityManagerProxy implements IActivityManager;
//这个代理类实现了IActivityManager的startActivity方法,我们看看:
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);
    }
  //上面都是一些数据的填写,这里是智行事务的逻辑代码
    mRemote.transact(START_ACTIVITY_TRANSACTION, data, reply, 0);
    reply.readException();
    int result = reply.readInt();
    reply.recycle();
    data.recycle();
    return result;
}
private IBinder mRemote;

我们从代码发现了mRemote是一个IBinder,调用了IBinder的transact()方法,真是IBinder无处不在啊。这说明了启动Activity实际上也是进行了进程间的通信。是不是又明白了什么?比如A应用要启动B应用的某个Activity,怎么做?进程间通信帮你解决。伟大的IBinder,如果你们需要的话,后期我会出一个IBinder机制讲解,可以通过源码分析,因为我个人认为,结合源码分析会更加有说服力并使得自己记忆更加牢固。(有这样需求的请留言让我看到哦...)

那么mRemote的初始化问题大家应该都清楚吧,上面我们调用了ActivityManagerNative.getDefault(),代码我就不贴出来了,使用了单利模式,大家可以进去看看。

我们从上面知道了IApplicationThread执行了启动activity,那么谁实现了该接口呢?当然是ApplicationThread,这个类是ActivityThread的内部类。里面很多的方法都对应了相关的activity生命周期方法,我们仅仅来看看scheduleLaunchActivity:

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) {

        updateProcessState(procState, false);

        ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord();

        r.token = token;
        r.ident = ident;
        r.intent = intent;
        r.referrer = referrer;
        r.voiceInteractor = voiceInteractor;
        r.activityInfo = info;
        r.compatInfo = compatInfo;
        r.state = state;
        r.persistentState = persistentState;

        r.pendingResults = pendingResults;
        r.pendingIntents = pendingNewIntents;

        r.startsNotResumed = notResumed;
        r.isForward = isForward;

        r.profilerInfo = profilerInfo;

        r.overrideConfig = overrideConfig;
        updatePendingConfiguration(curConfig);

        sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);
    }

我们看到最后的sendMessage,往下走我们找到H类的处理消息方法

public void handleMessage(Message msg) {
        if (DEBUG_MESSAGES) Slog.v(TAG, ">>> handling: " + codeToString(msg.what));
        switch (msg.what) {
            case LAUNCH_ACTIVITY: {
                Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "activityStart");
                final ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord) msg.obj;

                r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
                        r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
                handleLaunchActivity(r, null);
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
            } break; ....

代码没有全部贴出,仅仅是看看LAUNCH_ACTIVITY 的处理即可。我们可以看到handleLaunchActivity(),沿着这个方法继续往下寻找,最后发现performLaunchActivity

private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
    ActivityInfo aInfo = r.activityInfo;
    ComponentName component = r.intent.getComponent();
    Activity activity = null;
    try {
        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);
        }
    }
        ......
    return activity;
}

最后的逻辑都在这里,通过我们的intent数据,结合classLoader找到了相关的类并且加载进来了。详细的逻辑在这里就不讲太多了。

其实我们了解看源代码并不需要了解各种细节,只是需要了解他的框架即可。如果你深入了解了细节,恐怕会发生钻牛角尖的情况。这样对于整体的把握可能会不好。当然,如果你是做ROM开发或者个人已经掌握了Android源码框架,深入研究未尝不可。

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