Android系统默认Home应用程序（Launcher）的启动过程源代码分析

在前面一篇文章中，我们分析了Android系统在启动时安装应用程序的过程，这些应用程序安装好之后，还需要有一个 Home应用程序来负责把它们在桌面上展示出来，在Android系统中，这个默认的Home应用程序就是Launcher了，本文将详细分析 Launcher应用程序的启动过程。

        Android系统的Home应用程序Launcher是由ActivityManagerService启动的，而 ActivityManagerService和PackageManagerService一样，都是在开机时由SystemServer组件启动 的，SystemServer组件首先是启动ePackageManagerServic，由它来负责安装系统的应用程序，具体可以参考前面一篇文章Android应用程序安装过程源代码分析， 系统中的应用程序安装好了以后，SystemServer组件接下来就要通过ActivityManagerService来启动Home应用程序 Launcher了，Launcher在启动的时候便会通过PackageManagerServic把系统中已经安装好的应用程序以快捷图标的形式展示 在桌面上，这样用户就可以使用这些应用程序了，整个过程如下图所示：

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        下面详细分析每一个步骤。

        Step 1. SystemServer.main

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件中，具体可以参考前面一篇文章Android应用程序安装过程源代码分析的Step 1。

        Step 2. SystemServer.init1

        这个函数是一个JNI方法，实现在 frameworks/base/services/jni/com_android_server_SystemServer.cpp文件中，具体可以参考前面一篇文章Android应用程序安装过程源代码分析的Step 2。

        Step 3. libsystem_server.system_init

        函数system_init实现在libsystem_server库中，源代码位于frameworks/base/cmds/system_server/library/system_init.cpp文件中，具体可以参考前面一篇文章Android应用程序安装过程源代码分析的Step 3。

        Step 4. AndroidRuntime.callStatic

        这个函数定义在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件中，具体可以参考前面一篇文章Android应用程序安装过程源代码分析的Step 4。

        Step 5. SystemServer.init2

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件中，具体可以参考前面一篇文章Android应用程序安装过程源代码分析的Step 5。

        Step 6. ServerThread.run

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件中，具体可以参考前面一篇文章Android应用程序安装过程源代码分析的Step 6。

        Step 7. ActivityManagerService.main

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerServcie.java文件中：

public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
        implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
    ......

    public static final Context main(int factoryTest) {
        AThread thr = new AThread();
        thr.start();

        synchronized (thr) {
            while (thr.mService == null) {
                try {
                    thr.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        }

        ActivityManagerService m = thr.mService;
        mSelf = m;
        ActivityThread at = ActivityThread.systemMain();
        mSystemThread = at;
        Context context = at.getSystemContext();
        m.mContext = context;
        m.mFactoryTest = factoryTest;
        m.mMainStack = new ActivityStack(m, context, true);

        m.mBatteryStatsService.publish(context);
        m.mUsageStatsService.publish(context);

        synchronized (thr) {
            thr.mReady = true;
            thr.notifyAll();
        }

        m.startRunning(null, null, null, null);

        return context;
    }

    ......
}

        这个函数首先通过AThread线程对象来内部创建了一个ActivityManagerService实例，然后将这个实例保存其成员变量 mService中，接着又把这个ActivityManagerService实例保存在ActivityManagerService类的静态成员变 量mSelf中，最后初始化其它成员变量，就结束了。

        Step 8. PackageManagerService.main

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/PackageManagerService.java文件中，具体可以参考前面一篇文章Android应用程序安装过程源代码分析的Step 7。执行完这一步之后，系统中的应用程序的所有信息都保存在PackageManagerService中了，后面Home应用程序Launcher启动 起来后，就会把PackageManagerService中的应用程序信息取出来，然后以快捷图标的形式展示在桌面上，后面我们将会看到这个过程。

        Step 9. ActivityManagerService.setSystemProcess

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerServcie.java文件中：

public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
        implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
    ......

    public static void setSystemProcess() {
        try {
            ActivityManagerService m = mSelf;

            ServiceManager.addService("activity", m);
            ServiceManager.addService("meminfo", new MemBinder(m));
            if (MONITOR_CPU_USAGE) {
                ServiceManager.addService("cpuinfo", new CpuBinder(m));
            }
            ServiceManager.addService("permission", new PermissionController(m));

            ApplicationInfo info =
                mSelf.mContext.getPackageManager().getApplicationInfo(
                "android", STOCK_PM_FLAGS);
            mSystemThread.installSystemApplicationInfo(info);

            synchronized (mSelf) {
                ProcessRecord app = mSelf.newProcessRecordLocked(
                    mSystemThread.getApplicationThread(), info,
                    info.processName);
                app.persistent = true;
                app.pid = MY_PID;
                app.maxAdj = SYSTEM_ADJ;
                mSelf.mProcessNames.put(app.processName, app.info.uid, app);
                synchronized (mSelf.mPidsSelfLocked) {
                    mSelf.mPidsSelfLocked.put(app.pid, app);
                }
                mSelf.updateLruProcessLocked(app, true, true);
            }
        } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(
                "Unable to find android system package", e);
        }
    }
    ......
}

        这个函数首先是将这个ActivityManagerService实例添加到ServiceManager中去托管，这样其它地方就可以通过 ServiceManager.getService接口来访问这个全局唯一的ActivityManagerService实例了，接着又通过调用 mSystemThread.installSystemApplicationInfo函数来把应用程序框架层下面的android包加载进来 ，这里的mSystemThread是一个ActivityThread类型的实例变量，它是在上面的Step 7中创建的，后面就是一些其它的初始化工作了。

        Step 10.  ActivityManagerService.systemReady

        这个函数是在上面的Step 6中的ServerThread.run函数在将系统中的一系列服务都初始化完毕之后才调用的，它定义在frameworks/base /services/java/com/android/server/am/ActivityManagerServcie.java文件中：

public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
        implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
    ......

    public void systemReady(final Runnable goingCallback) {
        ......

        synchronized (this) {
            ......

            mMainStack.resumeTopActivityLocked(null);
        }
    }

    ......
}

        这个函数的内容比较多，这里省去无关的部分，主要关心启动Home应用程序的逻辑，这里就是通过 mMainStack.resumeTopActivityLocked函数来启动Home应用程序的了，这里的mMainStack是一个 ActivityStack类型的实例变量。

        Step 11. ActivityStack.resumeTopActivityLocked

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityStack.java文件中：

public class ActivityStack {
    ......

    final boolean resumeTopActivityLocked(ActivityRecord prev) {
        // Find the first activity that is not finishing.
        ActivityRecord next = topRunningActivityLocked(null);

        ......

        if (next == null) {
            // There are no more activities!  Let's just start up the
            // Launcher...
            if (mMainStack) {
                return mService.startHomeActivityLocked();
            }
        }

        ......
    }

    ......
}

        这里调用函数topRunningActivityLocked返回的是当前系统Activity堆栈最顶端的Activity，由于此时还没有 Activity被启动过，因此，返回值为null，即next变量的值为null，于是就调用 mService.startHomeActivityLocked语句，这里的mService就是前面在Step 7中创建的ActivityManagerService实例了。

        Step 12. ActivityManagerService.startHomeActivityLocked

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerServcie.java文件中：

public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative
        implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {
    ......

    boolean startHomeActivityLocked() {
        ......

        Intent intent = new Intent(
            mTopAction,
            mTopData != null ? Uri.parse(mTopData) : null);
        intent.setComponent(mTopComponent);
        if (mFactoryTest != SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) {
            intent.addCategory(Intent.CATEGORY_HOME);
        }
        ActivityInfo aInfo =
            intent.resolveActivityInfo(mContext.getPackageManager(),
            STOCK_PM_FLAGS);
        if (aInfo != null) {
            intent.setComponent(new ComponentName(
                aInfo.applicationInfo.packageName, aInfo.name));
            // Don't do this if the home app is currently being
            // instrumented.
            ProcessRecord app = getProcessRecordLocked(aInfo.processName,
                aInfo.applicationInfo.uid);
            if (app == null || app.instrumentationClass == null) {
                intent.setFlags(intent.getFlags() | Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
                mMainStack.startActivityLocked(null, intent, null, null, 0, aInfo,
                    null, null, 0, 0, 0, false, false);
            }
        }

        return true;
    }

    ......
}

        函数首先创建一个CATEGORY_HOME类型的Intent，然后通过Intent.resolveActivityInfo函数向 PackageManagerService查询Category类型为HOME的Activity，这里我们假设只有系统自带的Launcher应用程 序注册了HOME类型的Activity（见packages/apps/Launcher2/AndroidManifest.xml文件）：

<manifest
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.android.launcher"
    android:sharedUserId="@string/sharedUserId"
    >

    ......

    <application
        android:name="com.android.launcher2.LauncherApplication"
        android:process="@string/process"
        android:label="@string/application_name"
        android:icon="@drawable/ic_launcher_home">

        <activity
            android:name="com.android.launcher2.Launcher"
            android:launchMode="singleTask"
            android:clearTaskOnLaunch="true"
            android:stateNotNeeded="true"
            android:theme="@style/Theme"
            android:screenOrientation="nosensor"
            android:windowSoftInputMode="stateUnspecified|adjustPan">
            <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>

        因此，这里就返回com.android.launcher2.Launcher这个Activity了。由于是第一次启动这个Activity，接下 来调用函数getProcessRecordLocked返回来的ProcessRecord值为null，于是，就调用 mMainStack.startActivityLocked函数启动com.android.launcher2.Launcher这个 Activity了，这里的mMainStack是一个ActivityStack类型的成员变量。

        Step 13.  ActivityStack.startActivityLocked

        这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityStack.java文件中，具体可以参考Android应用程序启动过程源代码分析一文，这里就不详述了，在我们这个场景中，调用这个函数的最后结果就是把com.android.launcher2.Launcher启动起来，接着调用它的onCreate函数。

        Step 14. Launcher.onCreate

        这个函数定义在packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/Launcher.java文件中：

public final class Launcher extends Activity
        implements View.OnClickListener, OnLongClickListener, LauncherModel.Callbacks, AllAppsView.Watcher {
    ......

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        ......

        if (!mRestoring) {
            mModel.startLoader(this, true);
        }

        ......
    }

    ......
}

        这里的mModel是一个LauncherModel类型的成员变量，这里通过调用它的startLoader成员函数来执行加应用程序的操作。

        Step 15. LauncherModel.startLoader

        这个函数定义在packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/LauncherModel.java文件中：

public class LauncherModel extends BroadcastReceiver {
    ......

    public void startLoader(Context context, boolean isLaunching) {
        ......

                synchronized (mLock) {
                     ......

                     // Don't bother to start the thread if we know it's not going to do anything
                     if (mCallbacks != null && mCallbacks.get() != null) {
                         // If there is already one running, tell it to stop.
                         LoaderTask oldTask = mLoaderTask;
                         if (oldTask != null) {
                             if (oldTask.isLaunching()) {
                                 // don't downgrade isLaunching if we're already running
                                 isLaunching = true;
                             }
                             oldTask.stopLocked();
                 }
                 mLoaderTask = new LoaderTask(context, isLaunching);
                 sWorker.post(mLoaderTask);
                }
           }
    }

    ......
}

        这里不是直接加载应用程序，而是把加载应用程序的操作作为一个消息来处理。这里的sWorker是一个Handler，通过它的post方式把一个消息 放在消息队列中去，然后系统就会调用传进去的参数mLoaderTask的run函数来处理这个消息，这个mLoaderTask是LoaderTask 类型的实例，于是，下面就会执行LoaderTask类的run函数了。

        Step 16. LoaderTask.run

        这个函数定义在packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/LauncherModel.java文件中：

public class LauncherModel extends BroadcastReceiver {
    ......

    private class LoaderTask implements Runnable {
        ......

        public void run() {
            ......

            keep_running: {
                ......

                // second step
                if (loadWorkspaceFirst) {
                    ......
                    loadAndBindAllApps();
                } else {
                    ......
                }

                ......
            }

            ......
        }

        ......
    }

    ......
}

        这里调用loadAndBindAllApps成员函数来进一步操作。

        Step 17. LoaderTask.loadAndBindAllApps
        这个函数定义在packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/LauncherModel.java文件中：

public class LauncherModel extends BroadcastReceiver {
    ......

    private class LoaderTask implements Runnable {
        ......

        private void loadAndBindAllApps() {
            ......

            if (!mAllAppsLoaded) {
                loadAllAppsByBatch();
                if (mStopped) {
                    return;
                }
                mAllAppsLoaded = true;
            } else {
                onlyBindAllApps();
            }
        }


        ......
    }

    ......
}

        由于还没有加载过应用程序，这里的mAllAppsLoaded为false，于是就继续调用loadAllAppsByBatch函数来进一步操作了。

        Step 18. LoaderTask.loadAllAppsByBatch
        这个函数定义在packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/LauncherModel.java文件中：

public class LauncherModel extends BroadcastReceiver {
    ......

    private class LoaderTask implements Runnable {
        ......

        private void loadAllAppsByBatch() {
            ......

            final Intent mainIntent = new Intent(Intent.ACTION_MAIN, null);
            mainIntent.addCategory(Intent.CATEGORY_LAUNCHER);

            final PackageManager packageManager = mContext.getPackageManager();
            List<ResolveInfo> apps = null;

            int N = Integer.MAX_VALUE;

            int startIndex;
            int i=0;
            int batchSize = -1;
            while (i < N && !mStopped) {
                if (i == 0) {
                    mAllAppsList.clear();
                    ......
                    apps = packageManager.queryIntentActivities(mainIntent, 0);

                    ......

                    N = apps.size();

                    ......

                    if (mBatchSize == 0) {
                        batchSize = N;
                    } else {
                        batchSize = mBatchSize;
                    }

                    ......

                    Collections.sort(apps,
                        new ResolveInfo.DisplayNameComparator(packageManager));
                }

                startIndex = i;
                for (int j=0; i<N && j<batchSize; j++) {
                    // This builds the icon bitmaps.
                    mAllAppsList.add(new ApplicationInfo(apps.get(i), mIconCache));
                    i++;
                }

                final boolean first = i <= batchSize;
                final Callbacks callbacks = tryGetCallbacks(oldCallbacks);
                final ArrayList<ApplicationInfo> added = mAllAppsList.added;
                mAllAppsList.added = new ArrayList<ApplicationInfo>();

                mHandler.post(new Runnable() {
                    public void run() {
                        final long t = SystemClock.uptimeMillis();
                        if (callbacks != null) {
                            if (first) {
                                callbacks.bindAllApplications(added);
                            } else {
                                callbacks.bindAppsAdded(added);
                            }
                            ......
                        } else {
                            ......
                        }
                    }
                });

                ......
            }

            ......
        }

        ......
    }

    ......
}

        函数首先构造一个CATEGORY_LAUNCHER类型的Intent：

final Intent mainIntent = new Intent(Intent.ACTION_MAIN, null);
mainIntent.addCategory(Intent.CATEGORY_LAUNCHER);

        接着从mContext变量中获得PackageManagerService的接口：

final PackageManager packageManager = mContext.getPackageManager();

       下一步就是通过这个PackageManagerService.queryIntentActivities接口来取回所有Action类型为 Intent.ACTION_MAIN，并且Category类型为Intent.CATEGORY_LAUNCHER的Activity了。

       我们先进入到PackageManagerService.queryIntentActivities函数中看看是如何获得这些Activity的，然后再回到这个函数中来看其余操作。

       Step 19. PackageManagerService.queryIntentActivities

       这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/PackageManagerService.java文件中：

class PackageManagerService extends IPackageManager.Stub {
    ......

    public List<ResolveInfo> queryIntentActivities(Intent intent,
            String resolvedType, int flags) {
        ......

        synchronized (mPackages) {
            String pkgName = intent.getPackage();
            if (pkgName == null) {
                return (List<ResolveInfo>)mActivities.queryIntent(intent,
                        resolvedType, flags);
            }

            ......
        }

        ......
    }

    ......
}

        回忆前面一篇文章Android应用程序安装过程源代码分析， 系统在前面的Step 8中启动PackageManagerService时，会把系统中的应用程序都解析一遍，然后把解析得到的Activity都保存在 mActivities变量中，这里通过这个mActivities变量的queryIntent函数返回符合条件intent的Activity，这里 要返回的便是Action类型为Intent.ACTION_MAIN，并且Category类型为Intent.CATEGORY_LAUNCHER的 Activity了。

        回到Step 18中的 LoaderTask.loadAllAppsByBatch函数中，从queryIntentActivities函数调用处返回所要求的 Activity后，便调用函数tryGetCallbacks(oldCallbacks)得到一个返CallBack接口，这个接口是由 Launcher类实现的，接着调用这个接口的.bindAllApplications函数来进一步操作。注意，这里又是通过消息来处理加载应用程序的 操作的。

        Step 20. Launcher.bindAllApplications

        这个函数定义在packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/Launcher.java文件中：

public final class Launcher extends Activity
        implements View.OnClickListener, OnLongClickListener, LauncherModel.Callbacks, AllAppsView.Watcher {
    ......

    private AllAppsView mAllAppsGrid;

    ......

    public void bindAllApplications(ArrayList<ApplicationInfo> apps) {
        mAllAppsGrid.setApps(apps);
    }

    ......
}

        这里的mAllAppsGrid是一个AllAppsView类型的变量，它的实际类型一般就是AllApps2D了。

        Step 21. AllApps2D.setApps

        这个函数定义在packages/apps/Launcher2/src/com/android/launcher2/AllApps2D.java文件中：

public class AllApps2D
    extends RelativeLayout
    implements AllAppsView,
        AdapterView.OnItemClickListener,
        AdapterView.OnItemLongClickListener,
        View.OnKeyListener,
        DragSource {

    ......

    public void setApps(ArrayList<ApplicationInfo> list) {
        mAllAppsList.clear();
        addApps(list);
    }

    public void addApps(ArrayList<ApplicationInfo> list) {
        final int N = list.size();

        for (int i=0; i<N; i++) {
            final ApplicationInfo item = list.get(i);
            int index = Collections.binarySearch(mAllAppsList, item,
                LauncherModel.APP_NAME_COMPARATOR);
            if (index < 0) {
                index = -(index+1);
            }
            mAllAppsList.add(index, item);
        }
        mAppsAdapter.notifyDataSetChanged();
    }

    ......
}

        函数setApps首先清空mAllAppsList列表，然后调用addApps函数来为上一步得到的每一个应用程序创建一个 ApplicationInfo实例了，有了这些ApplicationInfo实例之后，就可以在桌面上展示系统中所有的应用程序了。

        到了这里，系统默认的Home应用程序Launcher就把PackageManagerService中的应用程序加载进来了，当我们在屏幕上点击下面这个图标时，就会把刚才加载好的应用程序以图标的形式展示出来了：

        点击这个按钮时，便会响应Launcher.onClick函数：

public final class Launcher extends Activity
        implements View.OnClickListener, OnLongClickListener, LauncherModel.Callbacks, AllAppsView.Watcher {
    ......

    public void onClick(View v) {
        Object tag = v.getTag();
        if (tag instanceof ShortcutInfo) {
            ......
        } else if (tag instanceof FolderInfo) {
            ......
        } else if (v == mHandleView) {
            if (isAllAppsVisible()) {
                ......
            } else {
                showAllApps(true);
            }
        }
    }

    ......
}

        接着就会调用showAllApps函数显示应用程序图标：

public final class Launcher extends Activity
        implements View.OnClickListener, OnLongClickListener, LauncherModel.Callbacks, AllAppsView.Watcher {
    ......

    void showAllApps(boolean animated) {
        mAllAppsGrid.zoom(1.0f, animated);

        ((View) mAllAppsGrid).setFocusable(true);
        ((View) mAllAppsGrid).requestFocus();

        // TODO: fade these two too
        mDeleteZone.setVisibility(View.GONE);
    }

    ......
}

        这样我们就可以看到系统中的应用程序了：

        当点击上面的这些应用程序图标时，便会响应AllApps2D.onItemClick函数：

public class AllApps2D
    extends RelativeLayout
    implements AllAppsView,
        AdapterView.OnItemClickListener,
        AdapterView.OnItemLongClickListener,
        View.OnKeyListener,
        DragSource {

    ......

    public void onItemClick(AdapterView parent, View v, int position, long id) {
        ApplicationInfo app = (ApplicationInfo) parent.getItemAtPosition(position);
        mLauncher.startActivitySafely(app.intent, app);
    }


    ......
}<span style="font-family:Arial, Verdana, sans-serif;"><span style="white-space: normal;">
</span></span>

        这里的成员变量mLauncher的类型为Launcher，于是就调用Launcher.startActivitySafely函数来启动应用程序了，这个过程具体可以参考Android应用程序启动过程源代码分析一文。

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