Android 面试必备 - 系统、App、Activity 启动过程

我就是我 2021-11-06 01:34 338阅读 0赞

## 前言 ##

最近准备更新 Android 面试必备基础知识系列，有兴趣的可以关注我的微信公众号 **stormjun94**，有更新时，第一时间会在微信公众号上面发布，同时，也会同步在 GitHub 上面更新，如果觉得对你有所帮助的话，请帮忙 star。

[Android 面试必备 - http 与 https 协议][Android _ - http _ https]

[Android 面试必备 - 计算机网络基本知识（TCP，UDP，Http，https）][Android _ - _TCP_UDP_Http_https]

[Android 面试必备 - 线程][Android _ -]

[Android 面试必备 - JVM 及 类加载机制][Android _ - JVM _]

[Android 面试必备 - 系统、App、Activity 启动过程][Android _ - _App_Activity]

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## Android 系统启动过程 ##

从系统层看：

1.  linux 系统层
2.  Android系统服务层
3.  Zygote

从开机启动到Home Launcher：

1.  启动bootloader （小程序；初始化硬件）
2.  加载系统内核 （先进入实模式代码在进入保护模式代码）
3.  启动init进程（用户级进程 ，进程号为1）
4.  启动Zygote进程（初始化Dalvik VM等）
5.  启动Runtime进程
6.  启动本地服务（system service）
7.  启动 HomeLauncher

### 详细解析 ###

Android系统完整的启动过程，从系统层次角度可分为Linux系统层、Android系统服务层、Zygote进程模型三个阶段；从开机到启动Home Launcher完成具体的任务细节可分为七个步骤，下面就从具体的细节来解读Android系统完整的初始化过程。

一、启动BootLoader

Android 系统是基于Linux操作系统的，所以它最初的启动过程和Linux一样。当设备通电后首先执行BootLoader引导装载器，BootLoader是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境引导进入合适的状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的运行环境。

而Linux系统启动时：

1.  首先要加载BIOS的硬件信息，并获取第一个启动设备的代号
2.  读取第一个启动设备的MBR的引导加载程序（lilo、grub等）的启动信息。
3.  加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并且尝试驱动所有的硬件设备。

…………

在嵌入式系统中，通常不会有像BIOS那样的固件程序，因此整个系统的加载任务都是通过BootLoader完成的。

二、加载系统内核

Linux内核映像通常包括两部分代码，分别为实模式代码和保护模式代码。当BootLoader装载内核映像到代码段内存时，分别放置实模式代码和保护模式代码到不同的位置，然后进入实模式代码执行，实模式代码执行完成后转入保护模式代码。

实模式和保护模式的概念再次不做过多解释，读者可以自行查阅资料。

三、启动Init进程

当系统内核加载完成之后，会首先启动Init守护进程，它是内核启动的第一个用户级进程，它的进程号总是1。 Init进程启动完成之后，还负责启动其他的一些重要守护进程，包括：

Usbd进程（USB Daemon）：USB连接后台进程，负责管理USB连接。

adbd 进程（Android Debug Bridge Daemon）：ADB连接后台进程，负责管理ADB连接。

debuggerd 进程(Debugger Daemon) ：调试器后台进程，负责管理调试请求及调试过程。

rild进程 (Radio Interface Layer Daemon)： 无线接口层后台进程，负责管理无线通信服务。

四、启动Zygote进程

Init进程和一些重要的守护进程启动完成之后，系统启动Zygote 进程。Zygote 进程启动后，首先初始化一个Dalvik VM实例，然后为它加载资源与系统共享库，并开启Socket监听服务，当收到创建Dalvik VM实例请求时，会通过COW（copy on write）技术最大程度地复用自己，生成一个新的Dalvik VM实例。Dalvik VM实例的创建方法基于linux系统的fork原理。

其实，我个人理解，Zygote进程就相当于Linux系统中的fork进程。由它可以在系统运行期间，接收到创建虚拟机请求时，孵化Dalvik VM实例。Zygote进程孵化Dalvik VM实例流程如下图所示：

![image][]

图1 Zygote进程孵化Dalvik VM实例流程

五 、启动Runtime进程

在Zygote进程启动完成之后，Init进程会启动Runtime进程。Runtime进程首先初始化服务管理器（Service Manager），并把它注册为绑定服务（Binder services）的默认上下文管理器，负责绑定服务的注册与查找。然后Runtime进程会向Zygote进程发送启动系统服务（System Service）的请求，Zygote进程收到请求后，会“孵化”出一个新的Dalvik VM实例并启动系统服务进程。Runtime进程的启动流程如下图所示：

![image][image 1]

图2 Runtime进程启动流程图

六、启动本地服务

System Service会首先启动两个本地服务（由C或C++编写的native服务），Surface Flinger和Audio Flinger，这两个本地系统服务向服务管理器注册成为IPC服务对象，以便在需要它们的时候很容易查找到。然后SystemService 会启动一些 Android 系统管理服务，包括硬件服务和系统框架核心平台服务，并注册它们成为IPC服务对象。本地服务进程的启动流程如下图所示：

![image][image 2]

图3 SystemService启动本地服务流程图

七、启动Home Laucher

当SystemService加载了所有的系统服务后就意味着系统就准备好了，它会向所有服务发送一个系统准备完毕（systemready） 广播。SystemService系统服务进程的启动流程如图1-6所示。当ActivityManagerService 接收到systemready广播后，会向Zygoute进程发送创建Dalvik 虚拟机实例的请求，Zygoute进程会负责生成一个新的Dalvik 虚拟机实例，然后ActivityManagerService在系统中查找具有`<category android:name = "android.intent.category.HOME"/>`属性的Activity，并启动它。ActivityManagerService同时也会使用同样的方法启动Contact（联系人）应用程序。

![image][image 3]

图4 启动Home Laucher流程图

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## APk 安装过程 ##

### Android应用安装有如下四种方式： ###

1.系统应用安装――开机时完成，没有安装界面

2.网络下载应用安装――通过market应用完成，没有安装界面

3.ADB工具安装――没有安装界面。

4.第三方应用安装――通过SD卡里的APK文件安装，有安装界面，由 packageinstaller.apk应用处理安装及卸载过程的界面。

### 应用安装的流程及路径 ###

应用安装涉及到如下几个目录：

system/app ---------------系统自带的应用程序，获得adb root权限才能删除

data/app ---------------用户程序安装的目录。安装时把 apk文件复制到此目录

data/data ---------------存放应用程序的数据

data/dalvik-cache--------将apk中的dex文件安装到dalvik-cache目录下(dex文件是dalvik虚拟机的可执行文件,其大小约为原始apk文件大小的四分之一)

### 安装过程： ###

复制APK安装包到data/app目录下，解压并扫描安装包，把dex文件(Dalvik字节码)保存到dalvik-cache目录，并data/data目录下创建对应的应用数据目录。

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## App 启动过程 ##

这里以启动微信为例子说明

1.  Launcher通知AMS 要启动微信了，并且告诉AMS要启动的是哪个页面也就是首页是哪个页面
2.  AMS收到消息告诉Launcher知道了，并且把要启动的页面记下来
3.  Launcher进入Paused状态，告诉AMS，你去找微信吧

上述就是Launcher和AMS的交互过程

1.  AMS检查微信是否已经启动了也就是是否在后台运行，如果是在后台运行就直接启动，如果不是，AMS会在新的进程中创建一个ActivityThread对象，并启动其中的main函数。
2.  微信启动后告诉AMS，启动好了
3.  AMS通过之前的记录找出微信的首页，告诉微信应该启动哪个页面
4.  微信按照AMS通知的页面去启动就启动成功了。

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## Activity 启动过程 ##

Activity 启动过程是由 ActivityMangerService（amS) 来启动的，底层 原理是 Binder实现的 最终交给 ActivityThread 的 performActivity 方法来启动她

ActivityThread大概可以分为以下五个步骤

1.  通过ActivityClientRecoed对象获取Activity的组件信息
2.  通过Instrument的newActivity使用类加载器创建Activity对象
3.  检验Application是否存在，不存在的话，创建一个，保证 只有一个Application
4.  通过ContextImpl和Activity的attach方法来完成一些初始化操作
5.  调用oncreat方法

想详细了解的可以参考这一篇文章，个人觉得写得还不错。[Activity启动过程分析][Activity]

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![stormjun94][]

[Android _ - http _ https]: https://blog.csdn.net/gdutxiaoxu/article/details/97885526
[Android _ - _TCP_UDP_Http_https]: https://blog.csdn.net/gdutxiaoxu/article/details/97618598
[Android _ -]: https://blog.csdn.net/gdutxiaoxu/article/details/98475465
[Android _ - JVM _]: https://xujun.blog.csdn.net/article/details/98896053
[Android _ - _App_Activity]: https://xujun.blog.csdn.net/article/details/99006458
[Android_interview github]: https://github.com/gdutxiaoxu/Android_interview
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