Android App启动流程深度解析（一）：从Activity.startActivity开始

前言

在Android应用开发中，启动流程是最基础也是最重要的机制之一。作为一名Android开发者，理解应用启动的完整流程对于性能优化、问题排查和架构设计都至关重要。本系列文章将从最上层的Activity.startActivity()方法开始，自上而下深入分析Android应用启动的完整流程。

版本说明

本文分析的代码基于Android 10（API 29）及以上版本。在Android 10中，Google对Activity管理架构进行了重大调整：

• Android 9及之前：所有Activity相关功能由ActivityManagerService（AMS）统一管理
• Android 10及之后：将Activity和Task管理功能拆分到新的ActivityTaskManagerService（ATMS），AMS保留其他核心功能

这个变更有以下背景：

1. 解耦Activity管理与系统其他核心功能
2. 为多窗口、自由形态窗口等新特性提供更好的支持
3. 改善系统服务的模块化程度

从Activity.startActivity开始

让我们从最常见的场景出发——一个Activity启动另一个Activity。开发者最熟悉的调用方式就是startActivity()方法。

Activity.startActivity()

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

这是Activity类中最简单的startActivity重载方法。可以看到它调用了另一个重载方法，并传入了一个null的Bundle参数。

Activity.startActivity(Intent, Bundle)

public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) {if (options != null) {startActivityForResult(intent, -1, options);} else {startActivityForResult(intent, -1);}
}

这个方法检查是否有附加的options Bundle，然后调用startActivityForResult()方法。注意这里传入的requestCode是-1，表示我们不需要返回结果。

Activity.startActivityForResult()

public void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode,@Nullable Bundle options) {// 检查是否有父Activityif (mParent == null) {options = transferSpringboardActivityOptions(options);// 关键调用Instrumentation.ActivityResult ar =mInstrumentation.execStartActivity(this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,intent, requestCode, options);if (ar != null) {mMainThread.sendActivityResult(mToken, mEmbeddedID, requestCode, ar.getResultCode(),ar.getResultData());}if (requestCode >= 0) {mStartedActivity = true;}cancelInputsAndStartExitTransition(options);} else {// 如果有父Activity，则通过父Activity启动if (options != null) {mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode, options);} else {mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode);}}
}

这个方法有几个关键点：

1. 首先检查是否有父Activity，如果没有则继续流程，否则通过父Activity启动
2. 使用Instrumentation的execStartActivity方法执行实际的启动操作
3. 如果有返回结果，则通过ActivityThread发送结果
4. 处理Activity过渡动画

Instrumentation.execStartActivity()

public ActivityResult execStartActivity(Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,Intent intent, int requestCode, Bundle options) {// 获取IApplicationThread对象IApplicationThread whoThread = (IApplicationThread) contextThread;// 记录来源Activityif (mActivityMonitors != null) {synchronized (mSync) {final int N = mActivityMonitors.size();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(who);// 关键调用：通过ActivityTaskManager启动Activityint result = ActivityTaskManager.getService().startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,requestCode, 0, null, options);// 检查启动结果checkStartActivityResult(result, intent);} catch (RemoteException e) {throw new RuntimeException("Failure from system", e);}return null;
}

这个方法做了以下几件事：

1. 处理ActivityMonitor（用于测试）
2. 准备Intent数据
3. 通过ActivityTaskManager.getService()获取AMS的代理对象，调用startActivity方法
4. 检查启动结果

ActivityTaskManager.getService()

public static IActivityTaskManager getService() {return IActivityTaskManagerSingleton.get();
}private static final Singleton<IActivityTaskManager> IActivityTaskManagerSingleton =new Singleton<IActivityTaskManager>() {@Overrideprotected IActivityTaskManager create() {// 获取ActivityTaskManagerService的代理对象final IBinder b = ServiceManager.getService(Context.ACTIVITY_TASK_SERVICE);return IActivityTaskManager.Stub.asInterface(b);}};

这里通过Binder机制获取了系统服务ActivityTaskManagerService的代理对象。ATMS是Android 10之后从AMS中拆分出来的专门管理Activity和Task的服务。

checkStartActivityResult()

public static void checkStartActivityResult(int res, Object intent) {switch (res) {case ActivityManager.START_INTENT_NOT_RESOLVED:case ActivityManager.START_CLASS_NOT_FOUND:throw new ActivityNotFoundException("Unable to find explicit activity class "+ ((Intent)intent).getComponent().toShortString()+ "; have you declared this activity in your AndroidManifest.xml?");case ActivityManager.START_PERMISSION_DENIED:throw new SecurityException("Not allowed to start activity "+ ((Intent)intent).getComponent().toShortString());// 其他错误处理...}
}

这个方法将ATMS返回的结果转换为相应的异常，开发者常见的"Activity未在Manifest中声明"的错误就是在这里抛出的。

流程概览

到目前为止，我们看到的调用流程如下：

1. Activity.startActivity()
2. Activity.startActivity(Intent, Bundle)
3. Activity.startActivityForResult()
4. Instrumentation.execStartActivity()
5. ActivityTaskManager.getService().startActivity()

这个流程已经从应用进程进入了系统进程（system_server），后续的处理将在ATMS中进行。

为什么需要Instrumentation？

你可能注意到在流程中有一个Instrumentation类参与其中。Instrumentation是Android测试框架的核心部分，但它也参与正常的Activity启动流程。它的主要作用有：

1. 提供一种监控系统与应用交互的机制
2. 在测试中可以替换组件行为
3. 在正常运行时作为Activity生命周期回调的中间层

小结

本文从最常用的Activity.startActivity()方法开始，逐步深入分析了Android应用启动的前半段流程。我们了解到：

1. 启动请求最终通过Instrumentation转发到系统服务
2. 通过Binder机制与系统服务ActivityTaskManagerService交互
3. 基本的错误检查和处理机制

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附：关键差异对比表

组件/版本	Android 9及之前	Android 10及之后
核心服务	ActivityManagerService (AMS)	ActivityTaskManagerService (ATMS)
获取服务方式	ActivityManager.getService()	ActivityTaskManager.getService()
管理范围	包含Activity管理在内的所有功能	专注Activity和Task管理
Binder接口	IActivityManager	IActivityTaskManager

兼容性说明

虽然架构发生了变化，但上层API保持了兼容：

// 这两种写法在Android 10+上效果相同，但后者是推荐的新方式
startActivity(intent); // 仍然可用
ActivityTaskManager.getService().startActivity(...); // 新方式

系统通过兼容层处理了API差异，因此开发者无需修改现有代码。

为什么需要拆分ATMS？

在Android 10的架构变更中，拆分ATMS的主要考虑包括：

1. 职责单一化：

   • AMS原本承担了太多职责（内存管理、进程管理、Activity管理等）
   • 拆分后ATMS专注于Activity和Task管理

2. 多窗口支持：

   • 新的多窗口模式需要更复杂的Activity栈管理
   • 独立服务可以更灵活地实现这些功能

3. 性能优化：

   • 减少AMS的锁竞争
   • 并行处理Activity相关操作

代码路径差异

在分析启动流程时，需要注意不同版本的代码路径差异：

Android 9及之前：

// 老版本通过AMS启动Activity
ActivityManager.getService().startActivity(...)

Android 10及之后：

// 新版本通过ATMS启动Activity
ActivityTaskManager.getService().startActivity(...)