Android源码解析系列1——Activity启动和界面加载
源码版本：Android 27
一、应用的启动
首先我们需要知道：
ActivityThread的main方法，是Android应用程序启动时的入口点。
public final class ActivityThread {
// 省略部分代码
public static void main(String[] args) {
// 省略部分代码
Process.setArgV0("<pre-initialized>");
Looper.prepareMainLooper();
ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
if (sMainThreadHandler == null) {
sMainThreadHandler = thread.getHandler();
}
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
}
在main方法里执行了以下操作：
- 1、首先调用了
Looper.prepareMainLooper()方法，它会创建一个与当前线程（主线程）相关联的Looper对象。 - 2、然后创建一个
ActivityThread对象，并调用其attach()方法。 - 3、最后调用
Looper.loop()方法，让刚创建的Looper对象，从它的MessageQueue中循环读取数据并执行。
现在，我们开始分析ActivityThread的attach()方法做了什么？
public final class ActivityThread {
final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread();
// 省略部分代码
private void attach(boolean system) {
sCurrentActivityThread = this;
mSystemThread = system;
if (!system) {
// 省略部分代码
RuntimeInit.setApplicationObject(mAppThread.asBinder());
final IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();
try {
mgr.attachApplication(mAppThread);
} catch (RemoteException ex) {
throw ex.rethrowFromSystemServer();
}
// 省略后续代码
}
}
}
在attach方法中，调用ActivityManager.getService()方法，获取到远程的IActivityManager对象，并将一个ApplicationThread实例传入。
ApplicationThread继承至IApplicationThread.Stub，即Binder进程间通信的本地实现类。它有很多与Activity生命周期相关的方法，大都以schedule开头：
image.png
至此，我们可以总结一下：
1、
ActivityThread的main方法，是应用程序启动的入口。
2、Activity生命周期是由系统底层控制，通过Binder机制，回调到ApplicationThread的scheduleXXX方法中。
3、ActivityThread和ApplicationThread针对每个应用，都只有一个实例。
这里有个问题：
为什么没看到scheduleStartActivity方法？难道Activity的onStart()生命周期回调，不是由ActivityManager发送消息控制的？
带着这个疑问，我们开始阅读这些scheduleXXX方法的源码。
二、Activity生命周期
我们从ApplicationThread中的scheduleLaunchActivity方法开始分析，因为由名字可以猜测它应该会执行Activity创建和启动工作。
public final class ActivityThread {
// 省略部分代码
private class ApplicationThread extends IApplicationThread.Stub {
// 省略部分代码
@Override
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();
// 给ActivityClientRecord赋值
updatePendingConfiguration(curConfig);
sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r);
}
// 省略部分代码
}
}
在scheduleLaunchActivity方法中，首先创建了一个ActivityClientRecord对象，并对其进行赋值。然后通过Handler，将线程由Binder线程切换到主线程。最终调用到ActivityThread的handleLaunchActivity方法。
注意：
ActivityClientRecord主要用于记录与Activity相关的数据。
public final class ActivityThread {
// 省略部分代码
private void handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent, String reason) {
// 省略部分代码
Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);
if (a != null) {
// 省略部分代码
handleResumeActivity(r.token, false, r.isForward,
!r.activity.mFinished && !r.startsNotResumed, r.lastProcessedSeq, reason);
if (!r.activity.mFinished && r.startsNotResumed) {
// The activity manager actually wants this one to start out paused, because it
// needs to be visible but isn't in the foreground. We accomplish this by going
// through the normal startup (because activities expect to go through onResume()
// the first time they run, before their window is displayed), and then pausing it.
// However, in this case we do -not- need to do the full pause cycle (of freezing
// and such) because the activity manager assumes it can just retain the current
// state it has.
performPauseActivityIfNeeded(r, reason);
// 省略部分代码
}
}
}
}
这里，我们暂时不管performLaunchActivity方法中做了什么，仅分析后续代码。后续代码中，调用了handleResumeActivity，猜测它应该会调用Activity的onResume方法。
根据Activity生命周期推测到：
在
performLaunchActivity方法里，一定会依次调用Activity的onCreate、onStart方法。
带着这个思路，开始分析performLaunchActivity方法。
public final class ActivityThread {
// 省略部分代码
private Activity performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) {
// 省略部分代码
Activity activity = null;
try {
java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader();
activity = mInstrumentation.newActivity(
cl, component.getClassName(), r.intent);
// 省略部分代码
} catch (Exception e) { /* 省略部分代码 */ }
try {
Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
// 省略部分代码
if (activity != null) {
// 省略部分代码
Window window = null;
if (r.mPendingRemoveWindow != null && r.mPreserveWindow) {
window = r.mPendingRemoveWindow;
r.mPendingRemoveWindow = null;
r.mPendingRemoveWindowManager = null;
}
appContext.setOuterContext(activity);
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, r.configCallback);
// 省略部分代码
if (r.isPersistable()) {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState);
} else {
mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);
}
// 省略部分代码
if (!r.activity.mFinished) {
activity.performStart();
r.stopped = false;
}
if (!r.activity.mFinished) {
activity.mCalled = false;
if (r.isPersistable()) {
mInstrumentation.callActivityOnPostCreate(activity, r.state,
r.persistentState);
} else {
mInstrumentation.callActivityOnPostCreate(activity, r.state);
}
// 省略部分代码
}
}
r.paused = true;
// 保存ActivityClientRecord
mActivities.put(r.token, r);
} catch { /* 省略catch相关代码 */ }
return activity;
}
上述代码主要执行了以下操作：
- 1、创建Activity对象
调用Instrumentation的newActivity方法，通过反射创建Activity对象。
- 2、初始化Activity
调用Activity对象的attach方法，用于初始化Activity的一些数据，同时会为Activity设置Window对象。注意：Activity的Window对象，与传入的Window对象不是同一个对象。这也意味着：每个Activity都有各自的Window对象。
public class Activity extends .... {
// 省略部分代码
private Window mWindow;
private WindowManager mWindowManager;
final void attach(Context context, ActivityThread aThread,
Instrumentation instr, IBinder token, int ident,
Application application, Intent intent, ActivityInfo info,
CharSequence title, Activity parent, String id,
NonConfigurationInstances lastNonConfigurationInstances,
Configuration config, String referrer, IVoiceInteractor voiceInteractor,
Window window, ActivityConfigCallback activityConfigCallback) {
attachBaseContext(context);
mFragments.attachHost(null /*parent*/);
mWindow = new PhoneWindow(this, window, activityConfigCallback);
// 省略部分代码
mWindow.setWindowManager(
(WindowManager)context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE),
mToken, mComponent.flattenToString(),
(info.flags & ActivityInfo.FLAG_HARDWARE_ACCELERATED) != 0);
// 省略部分代码
mWindowManager = mWindow.getWindowManager();
// 省略部分代码
}
// 省略部分代码
}
- 3、调用3个生命周期方法
1、
Instrumentation.callActivityOnCreate方法，该方法中会调用activity.performCreate()方法。
2、activity.performStart()方法。
3、Instrumentation.callActivityOnPostCreate方法，该方法中会调用activity.onPostCreate()方法。
查看里面的源码，确实依次调用了onCreate、onStart、onPostCreate方法，验证了我们之前对performLaunchActivity的猜想。
总结一下：
在handleLaunchActivity方法里，会回调以下生命周期：
onCreate()->onStart()->onPostCreate()->onResume()
注意：如果ActivityClientRecord.startsNotResumed = true时，生命周期流程将会变为：
onCreate() -> onStart() -> onPostCreate() -> onResume()-> onPause()
二、界面加载
通过上节内容的介绍，我们知道在handleLaunchActivity方法里，会回调Activity的onCreate()生命周期方法。
而一般我们在创建Activity时，会在onCreate()中调用setContentView来设置布局文件。
下面，我们开始分析，我们自定义的布局文件是如何被加载出来的。
2.1 设置布局
首先分析Activity中的setContentView方法的源码。
public class Activity extends .... {
// 省略部分代码
public void setContentView(@LayoutRes int layoutResID) {
getWindow().setContentView(layoutResID);
initWindowDecorActionBar();
}
// 省略部分代码
}
根据前面的分析可知，这里的getWindow()方法返回的是该Activity所特有的Window对象，它在attach方法中被赋值。
而Window是一个抽象类，通过查看类上的注解可知，它只有一个名为PhoneWindow的子类，所以我们直接看PhoneWindow的setContentView方法。
public class PhoneWindow extends Window implements MenuBuilder.Callback {
// 省略部分代码
ViewGroup mContentParent;
@Override
public void setContentView(int layoutResID) {
// Note: FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS may be set in the process of installing the window
// decor, when theme attributes and the like are crystalized. Do not check the feature
// before this happens.
if (mContentParent == null) {
installDecor();
} else if (!hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
mContentParent.removeAllViews();
}
if (hasFeature(FEATURE_CONTENT_TRANSITIONS)) {
final Scene newScene = Scene.getSceneForLayout(mContentParent, layoutResID,
getContext());
transitionTo(newScene);
} else {
mLayoutInflater.inflate(layoutResID, mContentParent);
}
mContentParent.requestApplyInsets();
final Callback cb = getCallback();
if (cb != null && !isDestroyed()) {
cb.onContentChanged();
}
mContentParentExplicitlySet = true;
}
// 省略部分代码
}
代码还是比较清楚的，如果mContentParent == null，调用installDecor()方法，后续将传入的布局资源，加载到mContentParent中。
所以这里可以肯定：installDecor()方法，主要作用就是为了创建mContentParent对象。
public class PhoneWindow extends Window implements MenuBuilder.Callback {
// 省略部分代码
private DecorView mDecor;
ViewGroup mContentParent;
private void installDecor() {
mForceDecorInstall = false;
if (mDecor == null) {
mDecor = generateDecor(-1);
// 省略部分代码
} else {
mDecor.setWindow(this);
}
if (mContentParent == null) {
mContentParent = generateLayout(mDecor);
// 省略后续设置icon、title等代码
}
}
}
嗯，这里确实通过generateLayout方法创建了mContentParent对象，但在创建之前，先创建了一个DecorView对象，并将其作为参数传入generateLayout方法里。
而DecorView，我们只需要知道它继承至FrameLayout即可，因为此时分析它的细节，对于我们并没太大帮助。
那我们分析generateLayout做了什么：
public class PhoneWindow extends Window implements MenuBuilder.Callback {
// 省略部分代码
public static final int ID_ANDROID_CONTENT = com.android.internal.R.id.content;
protected ViewGroup generateLayout(DecorView decor) {
// Apply data from current theme.
// 省略部分代码：从主题文件中读取内容，并设置对应的Flag
// Inflate the window decor.
int layoutResource;
int features = getLocalFeatures();
//省略部分代码：通过features，为layoutResource设置不同布局资源id
mDecor.startChanging();
mDecor.onResourcesLoaded(mLayoutInflater, layoutResource);
ViewGroup contentParent = (ViewGroup)findViewById(ID_ANDROID_CONTENT);
//省略部分代码：为mDecor设置background、elevation、title、titleColor等数据
mDecor.finishChanging();
return contentParent;
}
}
主要做了以下内容：
- 1、从主题中获取数据，并应用到当前
Window中。 - 2、根据features，让
mDecor加载不同的布局文件。 - 3、获得
mContentParent对象（id为com.android.internal.R.id.content）。
这里我们可以得出以下信息：
- 1、不同的主题会让
Window加载不同的布局到DecorView中。 - 2、
setContentView方法，实际是将自定义的布局文件，加载到mContentParent中。
至此，我们可以简单总结一下setContentView的流程：
1、首先，Activity中的
Window对象会创建一个DecorView。
2、然后根据不同的主题，让DecorView加载不同的布局资源。
3、获取这些布局资源中的mContentParent，它的id为com.android.internal.R.id.content。
4、最后将自定义的布局加载到mContentParent中。
2.2 渲染布局
在上述setContentView的流程中，所有的布局资源都已加载完毕，而布局的加载又会涉及到addView方法。
一般来说，调用
addView方法，都会间接调用到requestLayout()和invalidate(true)方法，造成界面重新布局和刷新。
而我们也知道：
Activity在
onCreate时，界面并不会被加载出来。
这里仿佛出现了矛盾，那我们再分析分析，看看为什么调用了addView方法后，界面却没有被加载出来。
public abstract class ViewGroup extends View implements ViewParent, ViewManager {
// 省略部分代码
public void addView(View child, int index, LayoutParams params) {
// 省略部分代码
requestLayout();
invalidate(true);
addViewInner(child, index, params, false);
}
// 省略部分代码
}
public class View implements ... {
// 省略部分代码
public void requestLayout() {
// 省略部分代码
if (mParent != null && !mParent.isLayoutRequested()) {
mParent.requestLayout();
}
// 省略部分代码
}
public void invalidate(boolean invalidateCache) {
invalidateInternal(0, 0, mRight - mLeft, mBottom - mTop, invalidateCache, true);
}
void invalidateInternal(int l, int t, int r, int b, boolean invalidateCache,
boolean fullInvalidate) {
// 省略部分代码
if (skipInvalidate()) {
return;
}
// 省略后续代码
}
private boolean skipInvalidate() {
return (mViewFlags & VISIBILITY_MASK) != VISIBLE && mCurrentAnimation == null &&
(!(mParent instanceof ViewGroup) ||
!((ViewGroup) mParent).isViewTransitioning(this));
}
// 省略部分代码
}
哦，原来此时DecorView没有父容器，导致这里只会执行添加操作，而不会去重新布局和刷新。
那什么时候，界面才会被加载出来呢？
只要学过Android生命周期的人，都知道：
当Activity处于
onCreate时，是不可见的。
当Activity处于onStart时，可见，但不可交互，
当Activity处于onResume时，才是可见可交互的。
那我们看看Activity的performStart方法实现：
public class Activity extends .... {
// 省略部分代码
final void performStart() {
mActivityTransitionState.setEnterActivityOptions(this, getActivityOptions());
mFragments.noteStateNotSaved();
mCalled = false;
mFragments.execPendingActions();
mInstrumentation.callActivityOnStart(this);
if (!mCalled) {
throw new SuperNotCalledException(
"Activity " + mComponent.toShortString() +
" did not call through to super.onStart()");
}
mFragments.dispatchStart();
mFragments.reportLoaderStart();
// 省略部分代码
mActivityTransitionState.enterReady(this);
}
这里只要调用了Instrumentation的callActivityOnStart方法，而callActivityOnStart方法内部的实现，只是简单调用了传入的Activity对象的onStart()方法。
emmmmm......好像有点不对啊，performStart方法里好像也没做什么操作啊，难不成界面渲染是在onResume里？
带着疑惑，我们一起来看看handleResumeActivity方法：
public final class ActivityThread {
// 省略部分代码
final void handleResumeActivity(IBinder token,
boolean clearHide, boolean isForward, boolean reallyResume, int seq, String reason) {
ActivityClientRecord r = mActivities.get(token);
// 省略部分代码
// TODO Push resumeArgs into the activity for consideration
r = performResumeActivity(token, clearHide, reason);
if (r != null) {
final Activity a = r.activity;
// 省略部分代码
if (r.window == null && !a.mFinished && willBeVisible) {
r.window = r.activity.getWindow();
View decor = r.window.getDecorView();
decor.setVisibility(View.INVISIBLE);
ViewManager wm = a.getWindowManager();
WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes();
a.mDecor = decor;
// 省略部分代码
if (a.mVisibleFromClient) {
if (!a.mWindowAdded) {
a.mWindowAdded = true;
wm.addView(decor, l);
} else {
// The activity will get a callback for this {@link LayoutParams} change
// earlier. However, at that time the decor will not be set (this is set
// in this method), so no action will be taken. This call ensures the
// callback occurs with the decor set.
a.onWindowAttributesChanged(l);
}
}
// 省略后续代码
}
}
}
}
其中performResumeActivity也没做过多操作，只是调用了Activity的performResume()方法，间接调用到onResume，我们就不过多分析了。
这里比较核心的是，将DecorView添加到ViewManager中，这里间接调用到WindowManagerGlobal的addView方法，它是一个单例对象，注意这里的判定条件，可以看出，一个ActivityClientRecord对象，之后执行一次。
public final class WindowManagerGlobal {
// 省略部分代码
private final ArrayList<View> mViews = new ArrayList<View>();
private final ArrayList<ViewRootImpl> mRoots = new ArrayList<ViewRootImpl>();
private final ArrayList<WindowManager.LayoutParams> mParams = new ArrayList<WindowManager.LayoutParams>();
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params,
Display display, Window parentWindow) {
// 省略部分代码
final WindowManager.LayoutParams wparams = (WindowManager.LayoutParams) params;
ViewRootImpl root;
View panelParentView = null;
synchronized (mLock) {
// 省略部分代码
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
view.setLayoutParams(wparams);
mViews.add(view);
mRoots.add(root);
mParams.add(wparams);
// do this last because it fires off messages to start doing things
try {
root.setView(view, wparams, panelParentView);
} catch (RuntimeException e) {
// BadTokenException or InvalidDisplayException, clean up.
if (index >= 0) {
removeViewLocked(index, true);
}
throw e;
}
}
}
// 省略部分代码
}
这里先创建ViewRootImpl对象，然后进行缓存到数组中。接下来把DecorView设置到ViewRootImpl中，进而执行到ViewRootImpl的requestLayout() -> scheduleTraversals() -> doTraversal()方法，最终执行到performTraversals()方法中，流程图如下：
image.png
View的绘制流程，会涉及到测量、摆放和绘制三部分，这个我们后面单独在View渲染章节来讲。我们只需明白，此时界面就已经被渲染出来了。
2.3、延伸
现在，我们已经知道了，Activity渲染到屏幕，是在onResume()之后才完成的，那为啥说，onStart()是可见但不可交互的呢？
这里就不卖关子了，其实官方所说的"可见"，其实有一定的歧义，我认为：
"可见"只是针对于
已被渲染过的Activity，而不是正在创建的Activity。
参照下面这张图来解释一下：
image.png
1、对于创建的Activity，只是简单的走了生命周期，渲染是在
Resumed时完成的。
2、对于已被渲染过的Activity：1、当它由
Resumed状态切换到Started状态，界面被部分覆盖，失去焦点，即无法进行交互。
2、当它由Started状态切换到Created状态，界面被完全覆盖，即不可见。
3、当它由Created状态切换到Started状态，界面再次被部分覆盖，依然获取不到焦点，无法交互。
4、当它由Started状态切换到Resumed状态，界面完全显示。
正是因为这样，才会造成以下这个的问题：
Activity创建过程中，在
onCreate()、onStart()、onResume()方法里，都无法获取控件的宽高。
