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。

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        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);
	}


	......
}

        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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