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  • 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:

    1. package shy.luo.activity;  
    2.   
    3. import shy.luo.activity.R;  
    4.   
    5. import android.app.Activity;  
    6. import android.content.Intent;  
    7. import android.os.Bundle;  
    8. import android.util.Log;  
    9. import android.view.View;  
    10. import android.view.View.OnClickListener;  
    11. import android.widget.Button;  
    12.   
    13. public class MainActivity extends Activity  implements OnClickListener {  
    14.     private final static String LOG_TAG = "shy.luo.activity.MainActivity";  
    15.   
    16.     private Button startButton = null;  
    17.   
    18.     @Override  
    19.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
    20.         super.onCreate(savedInstanceState);  
    21.         setContentView(R.layout.main);  
    22.   
    23.         startButton = (Button)findViewById(R.id.button_start);  
    24.         startButton.setOnClickListener(this);  
    25.   
    26.         Log.i(LOG_TAG, "Main Activity Created.");  
    27.     }  
    28.   
    29.     @Override  
    30.     public void onClick(View v) {  
    31.         if(v.equals(startButton)) {  
    32.             Intent intent = new Intent("shy.luo.activity.subactivity");  
    33.             startActivity(intent);  
    34.         }  
    35.     }  
    36. }  

            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:

    1. package shy.luo.activity;  
    2.   
    3. import android.app.Activity;  
    4. import android.os.Bundle;  
    5. import android.util.Log;  
    6. import android.view.View;  
    7. import android.view.View.OnClickListener;  
    8. import android.widget.Button;  
    9.   
    10. public class SubActivity extends Activity implements OnClickListener {  
    11.     private final static String LOG_TAG = "shy.luo.activity.SubActivity";  
    12.   
    13.     private Button finishButton = null;  
    14.   
    15.     @Override  
    16.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {  
    17.         super.onCreate(savedInstanceState);  
    18.         setContentView(R.layout.sub);  
    19.   
    20.         finishButton = (Button)findViewById(R.id.button_finish);  
    21.         finishButton.setOnClickListener(this);  
    22.           
    23.         Log.i(LOG_TAG, "Sub Activity Created.");  
    24.     }  
    25.   
    26.     @Override  
    27.     public void onClick(View v) {  
    28.         if(v.equals(finishButton)) {  
    29.             finish();  
    30.         }  
    31.     }  
    32. }  

            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:

    1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
    2. <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
    3.     package="shy.luo.activity"  
    4.     android:versionCode="1"  
    5.     android:versionName="1.0">  
    6.     <application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name">  
    7.         <activity android:name=".MainActivity"  
    8.               android:label="@string/app_name">  
    9.             <intent-filter>  
    10.                 <action android:name="android.intent.action.MAIN" />  
    11.                 <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />  
    12.             </intent-filter>  
    13.         </activity>  
    14.         <activity android:name=".SubActivity"  
    15.                   android:label="@string/sub_activity">  
    16.             <intent-filter>  
    17.                 <action android:name="shy.luo.activity.subactivity"/>  
    18.                 <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>  
    19.             </intent-filter>  
    20.         </activity>  
    21.     </application>  
    22. </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:

    1. <activity android:name=".MainActivity"  
    2.       android:label="@string/app_name">  
    3.        <intent-filter>  
    4.         <action android:name="android.intent.action.MAIN" />  
    5.         <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />  
    6.     </intent-filter>  
    7. </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:

    1. <activity android:name=".SubActivity"  
    2.       android:label="@string/sub_activity">  
    3.     <intent-filter>  
    4.         <action android:name="shy.luo.activity.subactivity"/>  
    5.         <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>  
    6.     </intent-filter>  
    7. </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:

    1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
    2. <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
    3.     android:orientation="vertical"  
    4.     android:layout_width="fill_parent"  
    5.     android:layout_height="fill_parent"   
    6.     android:gravity="center">  
    7.         <Button   
    8.             android:id="@+id/button_start"  
    9.             android:layout_width="wrap_content"  
    10.             android:layout_height="wrap_content"  
    11.             android:gravity="center"  
    12.             android:text="@string/start" >  
    13.         </Button>  
    14. </LinearLayout>  

            而sub.xml对应SubActivity的界面:

    1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
    2. <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"  
    3.     android:orientation="vertical"  
    4.     android:layout_width="fill_parent"  
    5.     android:layout_height="fill_parent"   
    6.     android:gravity="center">  
    7.         <Button   
    8.             android:id="@+id/button_finish"  
    9.             android:layout_width="wrap_content"  
    10.             android:layout_height="wrap_content"  
    11.             android:gravity="center"  
    12.             android:text="@string/finish" >  
    13.         </Button>  
    14. </LinearLayout>  

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

    1. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>  
    2. <resources>  
    3.     <string name="app_name">Activity</string>  
    4.     <string name="sub_activity">Sub Activity</string>  
    5.     <string name="start">Start sub-activity</string>  
    6.     <string name="finish">Finish activity</string>  
    7. </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:

    1. LOCAL_PATH:= $(call my-dir)  
    2. include $(CLEAR_VARS)  
    3.   
    4. LOCAL_MODULE_TAGS := optional  
    5.   
    6. LOCAL_SRC_FILES := $(call all-subdir-java-files)  
    7.   
    8. LOCAL_PACKAGE_NAME := Activity  
    9.   
    10. 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:

    1. USER-NAME@MACHINE-NAME:~/Android$ mmm packages/experimental/Activity    
    2. 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:

    1. 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:

    1. Intent intent = new Intent("shy.luo.activity.subactivity");  
    2. 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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