Activity的启动流程是一个资深Android工程师必须掌握的内容，也是高职级面试中的高频面试知识点，无论是从事应用层开发，还是Framework开发，其重要性都无需我多言。而要真正理解它，就不可避免地要深入到源码了，本文将从Android8.1系统源码入手，来抽丝剥茧。由于Activity的启动流程涉及到的细节非常多而且复杂，为了便于读理解，本文将摒弃众多的细节，而着重于关键流程的梳理。
尽管简化了很多细节，但流程还是不少，为了便于读者阅读和理解，笔者会先给出重要的结论和UML序列图，读者正确的阅读方式也是先知道梗概，再结合UML序列图来看源码，同时最好能自己再IDE上打开源码，顺着笔者的思路去阅读，否者会看得晕头转向。
本文主要包含如下内容
1、启动Activity的若干场景
Activity的启动有多种途径，比较常见的有：
（1）点击Launcher中的快捷图标，这种方式进入的是根Activity；
（2）从其它应用跳转到某个应用的activity，这种场景下启动的可以是根Activity，也可以是其它Activity，如：从某些应用拨打电话、开启相机、打开浏览器等；
（3）同一个应用种从某个组件中启动Activity。
而启动某个Activity的时候，也可能有两种情形：
（1）目标Activity所在应用程序进程不存在，也就是此时该应用还没有启动的情形；
（2）目标Activity所在应用程序进程存在，也就是该应用之前启动过。
上面这些场景，Activity的启动流程肯定是存在一定差异的，但核心流程基本一致，都是在基本流程基础上或增或减部分流程。从Launcher中点击快捷图标启动一个根Activity的场景，就比较有代表性，本文将以此情形来介绍Activity的启动流程。
2、根Activity启动流程概貌
这里，我先给出结论，读者们先宏观看看这其中大概有哪几步。先上图：
从Launcher中点击快捷图标到启动根Activity过程中，主要涉及到4个进程的交互：Launcher所在应用进程、ActivityManagerService（后文简称AMS）所在的SystemServe系统进程、Zygote系统进程、目标根Activity所在的应用程序进程（这里请读者注意一下不同颜色所表示的不同进程，后文会与此保持一致）。
（1）Launcher进程请求AMS创建根Activity。我们知道，在系统启动过程中，会启动SystemServer进程， AMS、PackageManagerService（后文简称PMS）也是在这个环节中启动的，所以AMS是运行在SystemServer进程当中的。应用的根Activity会在AndroidManifest.xml文件中注册，PMS解析出这些信息，并在Launcher中对这些包名、Activity路径及名称等信息进行封装，当点击快捷图标时，Launcher会调用startActivity方法去启动该图标所对应的根Activity。然后在Luancher进程中通过层层调用，直到通过Binder方式实现IPC，流程就进入到AMS中，也就是SystemServer进程中。
（2）AMS请求创建根Activity所在的进程。AMS收到Launcher进程启动根Activity的请求后，会先判断根Activity所在的进程是否已经创建过了，如果没有创建过，则会向Zygote进程请求创建该进程，我们目前讨论的情形就是根Activity所在进程没有创建过的情况。我们知道，Zygote进程在启动的时候，会作为服务端创建一个名为“zygote”的Socket，用于监听AMS发起的创建新应用进程请求，所以此时流程进入到Zygote进程中。
（3）Zygote进程fork出目标进程。Zygote收到AMS的请求后，会以fork的方式创建这个新的应用进程，此过程中会实例化一个ActivityThread对象，也就是一般所说的主线程，运行其入口main方法。
（4）AMS调度应用进程创建和启动根Activity。根Activity所在的应用程序进程被创建后，AMS在SystemServer进程中也经过层层调用，最终又通过Binder方式实现IPC，将启动Activity的任务交给应用程序进程中的ApplicationThread本地代理，此后，流程进入到根Activity所在的应用程序进程中。这部分流程中，SystemServer中所做的工作主要是根Actifity创建和启动前的一些准备工作，比如判单当前用户权限，判断目标进程是否存在，判断activity是否已经创建，判断启动模式，判断是否注册等。
（5）在应用进程中完成根Activity的创建和启动。在这里将创建根Activity实例、Applicaiton实例，调用各个生命周期方法，并将DecorView（布局文件中的View会添加到DecorView中）添加到Window中显示出来。
上文中涉及到系统启动流程相关知识，比如Zygote、SystemServer、AMS、PMS 的启动以及Zygote的功能，读者不清楚的画，最好先阅读这篇文章：【系统之音】Android系统启动篇。
3、从Launcher到AMS
先上UML序列图
前面说过，点击Luancher中的快捷图标的时候，会通过startActivity启动其对应的Activity，Launcher进程中的这部分流程源码如下：
Launcher.java的源码路径：/packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/Launcher.java
1 //==========Launcher.java======== 2 private void startAppShortcutOrInfoActivity(View v) { 3 ...... 4 boolean success = startActivitySafely(v, intent, item); 5 ...... 6 } 7 8 public boolean startActivitySafely(View v, Intent intent, ItemInfo item) { 9 ...... 10 startActivity(intent, optsBundle); 11 ...... 12 } 13 14 //===========Activity.java======== 15 /** 16 * Launch a new activity. 17 * ...... 18 */ 19 @Override 20 public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) { 21 if (options != null) { 22 startActivityForResult(intent, -1, options); 23 } else { 24 ...... 25 startActivityForResult(intent, -1); 26 } 27 } 28 29 public void startActivityForResult(...) { 30 if (mParent == null) { //表示当前根Activity还没有创建 31 ...... 32 Instrumentation.ActivityResult ar = 33 mInstrumentation.execStartActivity( 34 this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this, 35 intent, requestCode, options); 36 ...... 37 } 38 } 39 40 //===========Instrumentation.java============== 41 public ActivityResult execStartActivity(...）{ 42 ...... 43 int result = ActivityManager.getService() 44 .startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent, 45 intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()), 46 token, target != null ? target.mEmbeddedID : null, 47 requestCode, 0, null, options); //代码① 48 ...... 49 }
通过上述代码后，流程就从Launcher进程进入到AMS所在的SystemServer进程了， 这部分流程比较简单，这里就不做过多解释了。这里重点看一下代码①处（第43行）的ActivityManager.getService()：
1 //=========ActivityManager.java========= 2 public static IActivityManager getService() { 3 return IActivityManagerSingleton.get(); 4 } 5 private static final Singleton<IActivityManager> IActivityManagerSingleton = 6 new Singleton<IActivityManager>() { 7 @Override 8 protected IActivityManager create() { 9 final IBinder b = ServiceManager.getService(Context.ACTIVITY_SERVICE); 10 final IActivityManager am = IActivityManager.Stub.asInterface(b); 11 return am; 12 } 13 }; 14 15 //=================Singleton.java========= 16 /** 17 * Singleton helper class for lazily initialization. 18 * ...... 19 */ 20 public abstract class Singleton<T> { 21 private T mInstance; 22 23 protected abstract T create(); 24 25 public final T get() { 26 synchronized (this) { 27 if (mInstance == null) { 28 mInstance = create(); 29 } 30 return mInstance; 31 } 32 } 33 }
ActivityManager.getService()这句代码实际上就是通过单例模式获取AMS在Launcher进程中的远程代理，类似这样的代码实现在系统源码种还是比较常见的。
4、从AMS到应用程序进程
先上UML序列图：
这一部分的启动流程调用非常繁琐，可谓是“峰回路转”，笔者在跟进其调用流程时差点昏厥了，大有“山重水复疑无路”的困惑，直到看到下面代码：
1 final boolean realStartActivityLocked(...){ 2 ...... 3 app.thread.scheduleLaunchActivity(...); //代码② 4 ...... 5 }
此时又深感“柳暗花明又一村”了。ApplicationThread是ActivityThread中的一个内部类，也是应用程序进程中的一个服务（Stub），通过Binder方式对外提供服务：
1 //=======ActivityThread.java====== 2 private class ApplicationThread extends IApplicationThread.Stub { 3 ...... 4 public final void scheduleLaunchActivity(...){ 5 ...... 6 } 7 ...... 8 }
这里我们需要重点理解下图中的模型：
每个应用程序都运行在一个独立的进程中（当然也可以声明为多个进程，这里不做讨论），不同进程之间内存等资源是不能直接共享的，只能通过Binder方式来和外界交互。这就好比系统像个大海，应用程序进程就像一座座孤岛，而Binder就是孤岛之间的桥梁或者船只。上图中模拟了应用程序进程与SystemServer进程的交互方式，应用程序进程持有了SystemServer进程中AMS/WMS等系统服务的远程代理Proxy，通过这个Proxy来调用SystemServer进程中的系统服务；SystemServer进程中也持有了应用程序进程中的ApplicationThread的远程代理Proxy，通过这个Proxy来调用应用程序进程中的方法。
代码②处的app.thread就是ApplicationThread在SystemServer端的远程代理（Proxy），正式通过这个远程代理调用根Activity所在应用程序进程中的相关方法的从这里开始，流程就进入到目标应用程序进程了。
由于该部分又繁琐，又没有涉及到直接创建和启动Activity的代码，所以这里就不贴代码了。对于这一部分的流程，个人建议读者没有必要太纠结细节，知道其大概做了些什么就够了。
5、在应用程序进程中创建和启动根Activity
先看看ActivityThread类主要结构
ActivityThread一般被称作主线程（当然它不是真正的线程），它包含两个很重要的内部类，ApplicationThread（前面已经介绍过了）和H。这个H是Handler的子类，拥有主线程的looper，所以其Callback的回调函数handleMessage运行在主现在当中，所以这个H类的作用其实就是将线程切换到主线程。
我们结合上图来看看如下源码：
1 //=======ActivityThread.java====== 2 private class ApplicationThread extends IApplicationThread.Stub { 3 ...... 4 public final void scheduleLaunchActivity(...){ 5 ActivityClientRecord r = new ActivityClientRecord(); 6 ...... 7 r.intent = intent; 8 ...... 9 sendMessage(H.LAUNCH_ACTIVITY, r); 10 } 11 ...... 12 } 13 14 private void sendMessage(int what, Object obj) { 15 sendMessage(what, obj, 0, 0, false); 16 } 17 18 private void sendMessage(int what, Object obj, int arg1, int arg2, boolean async) { 19 ...... 20 Message msg = Message.obtain(); 21 msg.what = what; 22 msg.obj = obj; 23 msg.arg1 = arg1; 24 msg.arg2 = arg2; 25 ...... 26 mH.sendMessage(msg); 27 } 28 29 final H mH = new H(); 30 private class H extends Handler { 31 public static final int LAUNCH_ACTIVITY = 100; 32 public void handleMessage(Message msg) { 33 switch (msg.what) { 34 case LAUNCH_ACTIVITY: { 35 ...... 36 handleLaunchActivity(r, null, "LAUNCH_ACTIVITY");//代码③ 37 ...... 38 } 39 } 40 ...... 41 }
这样就明确了，此时的流程，又由ApplicationThread经过Handler进入到了主线程（ActivityThread）中了。
从代码③处开始，流程就由主线程ActivityThread来处理了，还是先上UML序列图：
参照该图和如下源码，来看看应用程序进程是如何创建和启动Activity的：
1 //=======ActivityThread.java======= 2 private void handleLaunchActivity(...）{ 3 ...... 4 WindowManagerGlobal.initialize();//代码④ 5 ...... 6 Activity a = performLaunchActivity(r, customIntent);//代码⑤ 7 if (a != null) { 8 handleResumeActivity(...);//代码⑫ 9 } 10 ...... 11 }
代码④，其作用是通过单例模式获取一个WMS在应用程序进程中的远程代理Proxy，我们知道，后面Activity中setContentView加载的layout文件，就需要通过WMS添加到Window中来显示。该方法代码比较简单：
1 //========WindowManagerGlobal.java====== 2 ...... 3 private static IWindowManager sWindowManagerService; 4 ...... 5 public static void initialize() { 6 getWindowManagerService(); 7 } 8 ...... 9 public static IWindowManager getWindowManagerService() { 10 synchronized (WindowManagerGlobal.class) { 11 if (sWindowManagerService == null) { 12 sWindowManagerService = IWindowManager.Stub.asInterface( 13 ServiceManager.getService("window")); 14 ...... 15 } 16 return sWindowManagerService; 17 } 18 }
进入到代码⑤处：
1 //===========ActivityThread.java======= 2 private Activity performLaunchActivity(...){ 3 ...... 4 Activity activity = null; 5 try { 6 java.lang.ClassLoader cl = appContext.getClassLoader(); 7 activity = mInstrumentation.newActivity( 8 cl, component.getClassName(), r.intent);//代码⑥ 9 ...... 10 } catch (Exception e) { 11 ...... 12 } 13 try { 14 Application app = r.packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);//代码⑦ 15 ...... 16 activity.attach(...); 17 ...... 18 if (r.isPersistable()) { 19 mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state, r.persistentState); //代码⑩-1 20 } else { 21 mInstrumentation.callActivityOnCreate(activity, r.state);//代码⑩-2 22 } 23 ...... 24 if (!r.activity.mFinished) { 25 activity.performStart();//代码⑪ 26 ...... 27 } 28 ...... 29 } catch (Exception e) { 30 ...... 31 } 32 ...... 33 }
代码⑥处，以ClassLoader的方式创建Activity实例：
1 //================Instrumentation.java===== 2 /** 3 * Perform instantiation of the process's {@link Activity} object. 4 * ...... 5 * @return The newly instantiated Activity object. 6 */ 7 public Activity newActivity(ClassLoader cl, String className, 8 Intent intent) 9 throws InstantiationException, IllegalAccessException, 10 ClassNotFoundException { 11 return (Activity)cl.loadClass(className).newInstance(); 12 }
从代码⑦处深入，该代码的作用在于处理Application相关的业务：
1 //=========LoadedApk.java========= 2 public Application makeApplication(...）{ 3 if (mApplication != null) { 4 return mApplication; 5 } 6 ...... 7 Application app = null; 8 ...... 9 try { 10 java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader(); 11 ...... 12 app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication( 13 cl, appClass, appContext); //代码⑧ 14 ...... 15 } catch (Exception e) { 16 ...... 17 } 18 mActivityThread.mAllApplications.add(app); 19 mApplication = app; 20 if (instrumentation != null) { 21 try { 22 instrumentation.callApplicationOnCreate(app);//代码⑨ 23 } catch (Exception e) { 24 ...... 25 } 26 } 27 ...... 28 }
代码⑧处，也是以ClassLoader方式创建Application实例：
1 //================Instrumentaion.java========= 2 /** 3 * Perform instantiation of the process's {@link Application} object. 4 * ...... 5 * @return The newly instantiated Application object. 6 */ 7 public Application newApplication(ClassLoader cl, String className, Context context) 8 throws InstantiationException, IllegalAccessException, 9 ClassNotFoundException { 10 return newApplication(cl.loadClass(className), context); 11 } 12 13 /** 14 * Perform instantiation of the process's {@link Application} object. 15 * ...... 16 * @return The newly instantiated Application object. 17 */ 18 static public Application newApplication(Class<?> clazz, Context context) 19 throws InstantiationException, IllegalAccessException, 20 ClassNotFoundException { 21 Application app = (Application)clazz.newInstance(); 22 app.attach(context); 23 return app; 24 }
代码⑨处，调用Application的onCreate方法，在自定义的Application中，重写的onCreate方法开始执行：
1 //=============LoadedApk.java======== 2 /** 3 * Perform calling of the application's {@link Application#onCreate} method. 4 * ...... 5 * @param app The application being created. 6 */ 7 public void callApplicationOnCreate(Application app) { 8 app.onCreate(); 9 } 10 11 //=========Application.java======== 12 @CallSuper 13 public void onCreate() { 14 }
代码⑩（代码⑩-1或代码⑩-2）中，执行Activity的onCreate方法，根Activity中的onCreate方法执行：
1 //==============Instrumentation.java======== 2 /** 3 * Perform calling of an activity's {@link Activity#onCreate} method. 4 * ...... 5 */ 6 public void callActivityOnCreate(Activity activity, Bundle icicle) { 7 prePerformCreate(activity); 8 activity.performCreate(icicle); 9 postPerformCreate(activity); 10 } 11 /** 12 * Perform calling of an activity's {@link Activity#onCreate} method. 13 * ...... 14 */ 15 public void callActivityOnCreate(Activity activity, Bundle icicle, 16 PersistableBundle persistentState) { 17 prePerformCreate(activity); 18 activity.performCreate(icicle, persistentState); 19 postPerformCreate(activity); 20 } 21 22 //==========Activity.java======== 23 final void performCreate(Bundle icicle) { 24 performCreate(icicle, null); 25 } 26 final void performCreate(Bundle icicle, PersistableBundle p 27 ...... 28 if (persistentState != null) { 29 onCreate(icicle, persistentState); 30 } else { 31 onCreate(icicle); 32 } 33 ...... 34 } 35 36 public void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState, 37 @Nullable PersistableBundle persistentState) { 38 onCreate(savedInstanceState); 39 } 40 41 @MainThread 42 @CallSuper 43 protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) { 44 ...... 45 }
代码⑪开始执行Activity的onStart方法，根Activity的onStart方法开始执行：
1 //======Activity.java====== 2 final void performStart() { 3 ...... 4 mInstrumentation.callActivityOnStart(this); 5 ...... 6 } 7 8 //=========Instrumentation.java========= 9 /** 10 * Perform calling of an activity's {@link Activity#onStart} method. 11 * ...... 12 */ 13 public void callActivityOnStart(Activity activity) { 14 activity.onStart(); 15 } 16 17 //======Activity.java====== 18 @CallSuper 19 protected void onStart() { 20 ...... 21 }
代码⑫的handleResumeActivity方法用于处理resume相关的业务：
1 //========ActivityThread.java====== 2 final void handleResumeActivity(...){ 3 ...... 4 r = performResumeActivity(token, clearHide, reason);//代码⑬ 5 ...... 6 //如下过程将DecorView添加到窗口中 代码段⑯ 7 r.window = r.activity.getWindow(); //PhoneWindow实例 8 View decor = r.window.getDecorView(); //DecorView实例 9 decor.setVisibility(View.INVISIBLE); 10 ViewManager wm = a.getWindowManager(); 11 WindowManager.LayoutParams l = r.window.getAttributes(); 12 a.mDecor = decor; 13 ...... 14 ViewRootImpl impl = decor.getViewRootImpl(); 15 ...... 16 wm.addView(decor, l); 17 ...... 18 }
深入代码⑬中：
1 //======ActivityThread======= 2 public final ActivityClientRecord performResumeActivity(...){ 3 ...... 4 r.activity.performResume(); 5 ...... 6 } 7 8 //======Activity.java===== 9 final void performResume() { 10 performRestart();//代码⑭ 11 ...... 12 mInstrumentation.callActivityOnResume(this);//代码⑮ 13 ...... 14 }
代码⑭用于处理reStart相关的业务，当前场景是新创建根Activity，所以不会走这个流程；如果是从其它界面回退到这个activity，就会走调用onRestart和onStart的流程：
1 //===========Activity.java======== 2 final void performRestart() { 3 ...... 4 if (mStopped) { 5 mStopped = false; 6 ...... 7 mInstrumentation.callActivityOnRestart(this); 8 ...... 9 performStart(); 10 } 11 } 12 13 //============Instrumentation.java=========== 14 /** 15 * Perform calling of an activity's {@link Activity#onRestart} method. 16 * ...... 17 * @param activity The activity being restarted. 18 */ 19 public void callActivityOnRestart(Activity activity) { 20 activity.onRestart(); 21 } 22 23 //===========Activity.java=========== 24 @CallSuper 25 protected void onRestart() { 26 mCalled = true; 27 } 28 29 final void performStart() { 30 ...... 31 mInstrumentation.callActivityOnStart(this); 32 ...... 33 } 34 35 //============Instrumentation.java========== 36 /** 37 * Perform calling of an activity's {@link Activity#onStart} method. 38 * ...... 39 * @param activity The activity being started. 40 */ 41 public void callActivityOnStart(Activity activity) { 42 activity.onStart(); 43 } 44 //==============Activity.java============ 45 @CallSuper 46 protected void onStart() { 47 ...... 48 }
代码⑮处调用acitvity的onResume方法，这样一来根Activity的onResume回调方法就执行了：
1 //========Instrumentation.java========= 2 /** 3 * Perform calling of an activity's {@link Activity#onResume} method. 4 * ...... 5 * @param activity The activity being resumed. 6 */ 7 public void callActivityOnResume(Activity activity) { 8 ...... 9 activity.onResume(); 10 ...... 11 } 12 13 @CallSuper 14 protected void onResume() { 15 ...... 16 }
代码段⑯（对应第7~16行）的作用在于将DecorView添加到Window，并完成界面的绘制流程。我们知道，根Activity在onCreate生命周期回调方法中会通过setContentView方法加载layout布局文件，将其加入到DecorView中，绘制部分详情可以阅读【【朝花夕拾】Android自定义View篇之（一）View绘制流程】。
这样，应用程序进程就完成了根Activity的创建和启动，界面也完成了显示。从上面的UML图和源码分析，可以发现这部分笔者是按照Activity的生命周期为主线来介绍的，实际上读者完全可以结合Activity的生命周期来理解和记忆这部分的主要流程。下图再次总结了这部分的主要流程：
想必读者应该对第4~7步的生命周期顺序非常熟悉了。需要注意的是，第2和第3步可能会和我们平时的认知有些出入，实际上Activity的实例比Application的实例要更早创建。第1和第8步是关于图形界面显示的，也需要重点关心。
6、其它Activity启动场景流程
到目前为止，从Laucher中点击一个快捷图标来启动根Activity的整个流程就介绍完毕了，这个场景搞清楚了，其它场景就不在话下了。比如，从Launcher中启动一个应用程序进程已经启动的应用的根Activity，就在上述流程基础上少了Zytote创建应用程序进程这一步，如下图：
比如，应用程序内部启动另外一个新Activity时，就只需要考虑应用程序进程和SystemSever两个进程，如下图：
还有从其它应用中启动指定某另外应用中的Activity的场景和从Launcher启动的流程类似；再次打开一个已经启动的Activity，就无需走create流程，而是走onRestart-onStart-onResume生命周期流程，等等，这里就不一一列举了。
本文已经尽可能地包含了完整的流程，但同时力求简洁易懂，摒弃大量具体细节，只抽取关键流程。尽管如此，但是这部分内容确实比较复杂，还是花了这么长的篇幅，感谢读者的耐心阅读。由于笔者水平有限，有些描述不准确或者不妥之处，请读者朋友不吝赐教，感谢！
参考资料
【朝花夕拾】Android自定义View篇之（一）View绘制流程
刘望舒《Android进阶解密》