Android应用程序的Activity启动过程简要介绍和学习计划

文章转载至CSDN社区罗升阳的安卓之旅，原文地址：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6685853

在Android系统中，Activity和Service是应用程序的核心组件，它们以松藕合的方式组合在一起构成了一个完整的应用程序，这得益 于应用程序框架层提供了一套完整的机制来协助应用程序启动这些Activity和Service，以及提供Binder机制帮助它们相互间进行通信。在前 面的文章Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划和Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析中，我们已经系统地介绍了Binder机制和Service的启动过程了，在本文中，简要介绍Activity的启动过程以及后续学习计划。

        在Android系统中，有两种操作会引发Activity的启动，一种用户点击应用程序图标时，Launcher会为我们启动应用程序的主 Activity；应用程序的默认Activity启动起来后，它又可以在内部通过调用startActvity接口启动新的Activity，依此类 推，每一个Activity都可以在内部启动新的Activity。通过这种连锁反应，按需启动Activity，从而完成应用程序的功能。

        这里，我们通过一个具体的例子来说明如何启动Android应用程序的Activity。Activity的启动方式有两种，一种是显式的，一种是隐式 的，隐式启动可以使得Activity之间的藕合性更加松散，因此，这里只关注隐式启动Activity的方法。

        首先在Android源代码工程的packages/experimental目录下创建一个应用程序工程目录Activity。关于如何获得Android源代码工程，请参考在Ubuntu上下载、编译和安装Android最新源代码一文；关于如何在Android源代码工程中创建应用程序工程，请参考在Ubuntu上为Android系统内置Java应用程序测试Application Frameworks层的硬件服务一文。这里，工程名称就是Activity了，它定义了一个路径为shy.luo.activity的package，这个例子的源代码主要就是实现在这里了。下面，将会逐一介绍这个package里面的文件。

       应用程序的默认Activity定义在src/shy/luo/activity/MainActivity.java文件中：

package shy.luo.activity;

import shy.luo.activity.R;

import android.app.Activity;
import android.content.Intent;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;

public class MainActivity extends Activity  implements OnClickListener {
    private final static String LOG_TAG = "shy.luo.activity.MainActivity";

    private Button startButton = null;

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);

        startButton = (Button)findViewById(R.id.button_start);
        startButton.setOnClickListener(this);

        Log.i(LOG_TAG, "Main Activity Created.");
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        if(v.equals(startButton)) {
            Intent intent = new Intent("shy.luo.activity.subactivity");
            startActivity(intent);
        }
    }
}

        它的实现很简单，当点击它上面的一个按钮的时候，就会启动另外一个名字为“shy.luo.activity.subactivity”的Actvity。

        名字为“shy.luo.activity.subactivity”的Actvity实现在src/shy/luo/activity/SubActivity.java文件中：

package shy.luo.activity;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.widget.Button;

public class SubActivity extends Activity implements OnClickListener {
    private final static String LOG_TAG = "shy.luo.activity.SubActivity";

    private Button finishButton = null;

    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.sub);

        finishButton = (Button)findViewById(R.id.button_finish);
        finishButton.setOnClickListener(this);

        Log.i(LOG_TAG, "Sub Activity Created.");
    }

    @Override
    public void onClick(View v) {
        if(v.equals(finishButton)) {
            finish();
        }
    }
}

        它的实现也很简单，当点击上面的一个铵钮的时候，就结束自己，回到前面一个Activity中去。

        这里我们可以看到，Android应用程序架构中非常核心的一点：MainActivity不需要知道SubActivity的存在，即它不直接拥有 SubActivity的接口，但是它可以通过一个字符串来告诉应用程序框架层，它要启动的Activity的名称是什么，其它的事情就交给应用程序框架 层来做，当然，应用程序框架层会根据这个字符串来找到其对应的Activity，然后把它启动起来。这样，就使得Android应用程序中的 Activity藕合性很松散，从而使得Android应用程序的模块性程度很高，并且有利于以后程序的维护和更新，对于大型的客户端软件来说，这一点是 非常重要的。

        当然，应用程序框架能够根据名字来找到相应的Activity，是需要应用程序本身来配合的，这就是要通过应用程序的配置文件AndroidManifest.xml来实现了：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="shy.luo.activity"
    android:versionCode="1"
    android:versionName="1.0">
    <application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name">
        <activity android:name=".MainActivity"
              android:label="@string/app_name">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
            </intent-filter>
        </activity>
        <activity android:name=".SubActivity"
                  android:label="@string/sub_activity">
            <intent-filter>
                <action android:name="shy.luo.activity.subactivity"/>
                <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
            </intent-filter>
        </activity>
    </application>
</manifest>

        从这个配置文件中，我们可以看到，MainActivity被配置成了应用程序的默认Activity，即用户在手机屏幕上点击Activity应用程序图标时，Launcher就会默认启动MainActivity这个Activity：

<activity android:name=".MainActivity"
      android:label="@string/app_name">
       <intent-filter>
        <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
        <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
    </intent-filter>
</activity>

        这个配置文件也将名字“shy.luo.activity.subactivity”和SubActivity关联了起来，因此，应用程序框架层能够根据名字来找到它：

<activity android:name=".SubActivity"
      android:label="@string/sub_activity">
    <intent-filter>
        <action android:name="shy.luo.activity.subactivity"/>
        <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
    </intent-filter>
</activity>

        下面再列出这个应用程序的界面配置文件和字符串文件。

        界面配置文件在res/layout目录中，main.xml文件对应MainActivity的界面：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:gravity="center">
        <Button
            android:id="@+id/button_start"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:gravity="center"
            android:text="@string/start" >
        </Button>
</LinearLayout>

        而sub.xml对应SubActivity的界面：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:gravity="center">
        <Button
            android:id="@+id/button_finish"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:gravity="center"
            android:text="@string/finish" >
        </Button>
</LinearLayout>

        字符串文件位于res/values/strings.xml文件中：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
    <string name="app_name">Activity</string>
    <string name="sub_activity">Sub Activity</string>
    <string name="start">Start sub-activity</string>
    <string name="finish">Finish activity</string>
</resources>

        最后，我们还要在工程目录下放置一个编译脚本文件Android.mk：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE_TAGS := optional

LOCAL_SRC_FILES := $(call all-subdir-java-files)

LOCAL_PACKAGE_NAME := Activity

include $(BUILD_PACKAGE)

        这样，整个例子的源代码实现就介绍完了，接下来就要编译了。有关如何单独编译Android源代码工程的模块，以及如何打包system.img，请参考如何单独编译Android源代码中的模块一文。
        执行以下命令进行编译和打包：

USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm packages/experimental/Activity
USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ make snod

       这样，打包好的Android系统镜像文件system.img就包含我们前面创建的Activity应用程序了。
       再接下来，就是运行模拟器来运行我们的例子了。关于如何在Android源代码工程中运行模拟器，请参考在Ubuntu上下载、编译和安装Android最新源代码一文。
       执行以下命令启动模拟器：

USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ emulator

       模拟器启动起，就可以在屏幕上看到Activity应用程序图标了：

         点击Activity这个应用程序图标后，Launcher就会把MainActivity启动起来：

        点击上面的Start sub-activity铵钮，MainActivity内部就会通过startActivity接口来启动SubActivity：

Intent intent = new Intent("shy.luo.activity.subactivity");
startActivity(intent);

        如下图所示：

        无论是通过点击应用程序图标来启动Activity，还是通过Activity内部调用startActivity接口来启动新的Activity，都要借助于应用程序框架层的ActivityManagerService服务进程。在前面一篇文章Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析中， 我们已经看到，Service也是由ActivityManagerService进程来启动的。在Android应用程序框架层 中，ActivityManagerService是一个非常重要的接口，它不但负责启动Activity和Service，还负责管理Activity 和Service。

        Android应用程序框架层中的ActivityManagerService启动Activity的过程大致如下图所示：

         在这个图中，ActivityManagerService和ActivityStack位于同一个进程中，而ApplicationThread和 ActivityThread位于另一个进程中。其中，ActivityManagerService是负责管理Activity的生命周期 的，ActivityManagerService还借助ActivityStack是来把所有的Activity按照后进先出的顺序放在一个堆栈中；对 于每一个应用程序来说，都有一个ActivityThread来表示应用程序的主进程，而每一个ActivityThread都包含有一个 ApplicationThread实例，它是一个Binder对象，负责和其它进程进行通信。

        下面简要介绍一下启动的过程：

        Step 1. 无论是通过Launcher来启动Activity，还是通过Activity内部调用startActivity接口来启动新的 Activity，都通过Binder进程间通信进入到ActivityManagerService进程中，并且调用 ActivityManagerService.startActivity接口； 

        Step 2. ActivityManagerService调用ActivityStack.startActivityMayWait来做准备要启动的Activity的相关信息；

        Step 3. ActivityStack通知ApplicationThread要进行Activity启动调度了，这里的ApplicationThread 代表的是调用ActivityManagerService.startActivity接口的进程，对于通过点击应用程序图标的情景来说，这个进程就是 Launcher了，而对于通过在Activity内部调用startActivity的情景来说，这个进程就是这个Activity所在的进程了；

        Step 4. ApplicationThread不执行真正的启动操作，它通过调用 ActivityManagerService.activityPaused接口进入到ActivityManagerService进程中，看看是否 需要创建新的进程来启动Activity；

        Step 5. 对于通过点击应用程序图标来启动Activity的情景来说，ActivityManagerService在这一步中，会调用 startProcessLocked来创建一个新的进程，而对于通过在Activity内部调用startActivity来启动新的Activity 来说，这一步是不需要执行的，因为新的Activity就在原来的Activity所在的进程中进行启动；

        Step 6. ActivityManagerServic调用ApplicationThread.scheduleLaunchActivity接口，通知相应的进程执行启动Activity的操作；

        Step 7. ApplicationThread把这个启动Activity的操作转发给ActivityThread，ActivityThread通过ClassLoader导入相应的Activity类，然后把它启动起来。

        这样，Android应用程序的Activity启动过程就简要介绍到这里了，在接下来的两篇文章中，我们将根据Activity的这两种启动情景，深入到应用程序框架层的源代码里面去，一步一步地分析它们的启动过程：

        1. Android应用程序启动过程的源代码分析；

        2. Android应用程序内部启动Activity过程（startActivity）的源代码分析。

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