Android Framework学习(四)之Launcher启动流程解析

在之前的博客中，我们学习了init进程、Zygote进程和SyetemServer进程的启动过程，我们知道SystemServer进程主要用于启动系统的各种服务，二者其中就包含了负责启动Launcher的服务，LauncherAppService，本篇博客我们将一起学习Launcher相关的知识。

Launcher概述

Launcher程序就是我们平时看到的桌面程序，它其实也是一个Android应用程序，只不过这个应用程序是系统默认第一个启动的应用程序，Android系统启动的最后一步就是启动Launcher程序，应用程序Launcher在启动过程中会请求PackageManagerService返回系统中已经安装的应用程序的信息，并将这些信息封装成一个快捷图标列表显示在系统屏幕上，这样用户可以通过点击这些快捷图标来启动相应的应用程序。

Launcher启动流程

SystemServer进程的启动过程中会调用其main静态方法，开始执行整个SystemServer的启动流程，在其中通过调用三个内部方法分别启动boot service、core service和other service。在调用startOtherService方法中就会通过调用mActivityManagerService.systemReady()方法，而这个ActivityManagerService的systemReady函数就是启动Launcher的入口。

frameworks/base/services/Java/com/android/server/SystemServer.java

private void startOtherServices() {
...
mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Slog.i(TAG, "Making services ready");
mSystemServiceManager.startBootPhase(
SystemService.PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY);

...
}
...
}

可以发现这个方法传递了一个Runnable参数，里面执行了各种其他服务的systemReady方法，这里不是我们关注的重点，我们看一下在ActivityManagerService中systemReady方法的具体实现

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

public void systemReady(final Runnable goingCallback) {
...
// Start up initial activity.
mBooting = true;
startHomeActivityLocked(mCurrentUserId, "systemReady");
...
}

重点是在这个方法体中调用了startHomeActivityLocked方法，看其名字就是说开始执行启动homeActivity的操作

boolean startHomeActivityLocked(int userId, String reason) {
if (mFactoryTest == FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL
&& mTopAction == null) {//1
return false;
}
Intent intent = getHomeIntent();//2
ActivityInfo aInfo = resolveActivityInfo(intent, STOCK_PM_FLAGS, userId);
if (aInfo != null) {
intent.setComponent(new ComponentName(aInfo.applicationInfo.packageName, aInfo.name));
aInfo = new ActivityInfo(aInfo);
aInfo.applicationInfo = getAppInfoForUser(aInfo.applicationInfo, userId);
ProcessRecord app = getProcessRecordLocked(aInfo.processName,
aInfo.applicationInfo.uid, true);
if (app == null || app.instrumentationClass == null) {//3
intent.setFlags(intent.getFlags() | Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
mActivityStarter.startHomeActivityLocked(intent, aInfo, reason);//4
}
} else {
Slog.wtf(TAG, "No home screen found for " + intent, new Throwable());
}

return true;
}

注释1处的mFactoryTest代表系统的运行模式，系统的运行模式分为三种，分别是非工厂模式、低级工厂模式和高级工厂模式，mTopAction则用来描述第一个被启动Activity组件的Action，它的值为Intent.ACTION_MAIN。因此注释1的代码意思就是mFactoryTest为FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL（低级工厂模式）并且mTopAction=null时，直接返回false，然后是调用getHomeIntent()方法

Intent getHomeIntent() {
Intent intent = new Intent(mTopAction, mTopData != null ? Uri.parse(mTopData) : null);
intent.setComponent(mTopComponent);
if (mFactoryTest != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) {
intent.addCategory(Intent.CATEGORY_HOME);
}
return intent;
}

getHomeIntent函数中创建了Intent，并将mTopAction和mTopData传入。mTopAction的值为Intent.ACTION_MAIN，并且如果系统运行模式不是低级工厂模式则将intent的Category设置为Intent.CATEGORY_HOME。Launcher的Intent对象中添加了Intent.CATEGORY_HOME常量，这个其实是一个launcher的标志，一般系统的启动页面Activity都会在androidmanifest.xml中配置这个标志。

我们再回到ActivityManagerService的startHomeActivityLocked函数，假设系统的运行模式不是低级工厂模式，在注释3处判断符合Action为Intent.ACTION_MAIN，Category为Intent.CATEGORY_HOME的应用程序是否已经启动，如果没启动则调用注释4的方法启动该应用程序。

startHomeActivityLocked方法中，经过一系列的判断逻辑之后最后调用了mStackSupervisor.startHomeActivity方法

void startHomeActivity(Intent intent, ActivityInfo aInfo, String reason) {
moveHomeStackTaskToTop(HOME_ACTIVITY_TYPE, reason);
startActivityLocked(null /* caller */, intent, null /* resolvedType */, aInfo,
null /* voiceSession */, null /* voiceInteractor */, null /* resultTo */,
null /* resultWho */, 0 /* requestCode */, 0 /* callingPid */, 0 /* callingUid */,
null /* callingPackage */, 0 /* realCallingPid */, 0 /* realCallingUid */,
0 /* startFlags */, null /* options */, false /* ignoreTargetSecurity */,
false /* componentSpecified */,
null /* outActivity */, null /* container */,  null /* inTask */);
if (inResumeTopActivity) {
// If we are in resume section already, home activity will be initialized, but not
// resumed (to avoid recursive resume) and will stay that way until something pokes it
// again. We need to schedule another resume.
scheduleResumeTopActivities();
}
}

发现其调用的是scheduleResumeTopActivities()方法，这个方法中就是Activity的启动流程的逻辑了，此处不展开。

Launcher启动的Intent是一个隐士的Intent，所以我们会启动在androidmanifest.xml中配置了相同catogory的activity，android M中配置的这个catogory就是LauncherActivity。

LauncherActivity继承与ListActivity，我们看一下其Layout布局文件：

<FrameLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
>

<ListView
android:id="@android:id/list"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
/>

<TextView
android:id="@android:id/empty"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
android:gravity="center"
android:text="@string/activity_list_empty"
android:visibility="gone"
android:textAppearance="?android:attr/textAppearanceMedium"
/>

</FrameLayout>

可以看到我们现实的桌面其实就是一个ListView控件，通过intent,应用程序Launcher就会被启动起来，并执行它的onCreate函数。

Launcher中应用图标显示流程

packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/Launcher.java

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
...
LauncherAppState app = LauncherAppState.getInstance();//1
mDeviceProfile = getResources().getConfiguration().orientation
== Configuration.ORIENTATION_LANDSCAPE ?
app.getInvariantDeviceProfile().landscapeProfile
: app.getInvariantDeviceProfile().portraitProfile;

mSharedPrefs = Utilities.getPrefs(this);
mIsSafeModeEnabled = getPackageManager().isSafeMode();
mModel = app.setLauncher(this);//2
....
if (!mRestoring) {
if (DISABLE_SYNCHRONOUS_BINDING_CURRENT_PAGE) {
mModel.startLoader(PagedView.INVALID_RESTORE_PAGE);//2
} else {
mModel.startLoader(mWorkspace.getRestorePage());
}
}
...
}

注释1处获取LauncherAppState的实例并在注释2处调用它的setLauncher函数并将Launcher对象传入

packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/LauncherAppState.java

LauncherModel setLauncher(Launcher launcher) {
getLauncherProvider().setLauncherProviderChangeListener(launcher);
mModel.initialize(launcher);//1
mAccessibilityDelegate = ((launcher != null) && Utilities.ATLEAST_LOLLIPOP) ?
new LauncherAccessibilityDelegate(launcher) : null;
return mModel;
}

注释1处会调用LauncherModel的initialize函数：

public void initialize(Callbacks callbacks) {
synchronized (mLock) {
unbindItemInfosAndClearQueuedBindRunnables();
mCallbacks = new WeakReference<Callbacks>(callbacks);
}
}

在initialize函数中会将Callbacks，也就是传入的Launcher 封装成一个弱引用对象。因此我们得知mCallbacks变量指的就是封装成弱引用对象的Launcher，这个mCallbacks后文会用到它。

再回到Launcher的onCreate函数，在注释2处调用了LauncherModel的startLoader函数：

packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/LauncherModel.java

...
@Thunk static final HandlerThread sWorkerThread = new HandlerThread("launcher-loader");//1
static {
sWorkerThread.start();
}
@Thunk static final Handler sWorker = new Handler(sWorkerThread.getLooper());//2
...
public void startLoader(int synchronousBindPage, int loadFlags) {s
InstallShortcutReceiver.enableInstallQueue();
synchronized (mLock) {
synchronized (mDeferredBindRunnables) {
mDeferredBindRunnables.clear();
}
if (mCallbacks != null && mCallbacks.get() != null) {
stopLoaderLocked();
mLoaderTask = new LoaderTask(mApp.getContext(), loadFlags);//3
if (synchronousBindPage != PagedView.INVALID_RESTORE_PAGE
&& mAllAppsLoaded && mWorkspaceLoaded && !mIsLoaderTaskRunning) {
mLoaderTask.runBindSynchronousPage(synchronousBindPage);
} else {
sWorkerThread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
sWorker.post(mLoaderTask);//4
}
}
}
}

注释1处创建了具有消息循环的线程HandlerThread对象。注释2处创建了Handler，并且传入HandlerThread的Looper。Hander的作用就是向HandlerThread发送消息。在注释3处创建LoaderTask，在注释4处将LoaderTask作为消息发送给HandlerThread 。

LoaderTask类实现了Runnable接口，当LoaderTask所描述的消息被处理时则会调用它的run函数

private class LoaderTask implements Runnable {
...
public void run() {
synchronized (mLock) {
if (mStopped) {
return;
}
mIsLoaderTaskRunning = true;
}
keep_running: {
if (DEBUG_LOADERS) Log.d(TAG, "step 1: loading workspace");
loadAndBindWorkspace();//1
if (mStopped) {
break keep_running;
}
waitForIdle();
if (DEBUG_LOADERS) Log.d(TAG, "step 2: loading all apps");
loadAndBindAllApps();//2
}
mContext = null;
synchronized (mLock) {
if (mLoaderTask == this) {
mLoaderTask = null;
}
mIsLoaderTaskRunning = false;
mHasLoaderCompletedOnce = true;
}
}
...
}

Launcher是用工作区的形式来显示系统安装的应用程序的快捷图标，每一个工作区都是来描述一个抽象桌面的，它由n个屏幕组成，每个屏幕又分n个单元格，每个单元格用来显示一个应用程序的快捷图标。注释1处调用loadAndBindWorkspace函数用来加载工作区信息，注释2处的loadAndBindAllApps函数是用来加载系统已经安装的应用程序信息

private void loadAndBindAllApps() {
if (DEBUG_LOADERS) {
Log.d(TAG, "loadAndBindAllApps mAllAppsLoaded=" + mAllAppsLoaded);
}
if (!mAllAppsLoaded) {
loadAllApps();//1
synchronized (LoaderTask.this) {
if (mStopped) {
return;
}
}
updateIconCache();
synchronized (LoaderTask.this) {
if (mStopped) {
return;
}
mAllAppsLoaded = true;
}
} else {
onlyBindAllApps();
}
}

如果系统没有加载已经安装的应用程序信息，则会调用注释1处的loadAllApps函数：

private void loadAllApps() {
...
mHandler.post(new Runnable() {
public void run() {
final long bindTime = SystemClock.uptimeMillis();
final Callbacks callbacks = tryGetCallbacks(oldCallbacks);
if (callbacks != null) {
callbacks.bindAllApplications(added);//1
if (DEBUG_LOADERS) {
Log.d(TAG, "bound " + added.size() + " apps in "
+ (SystemClock.uptimeMillis() - bindTime) + "ms");
}
} else {
Log.i(TAG, "not binding apps: no Launcher activity");
}
}
});
...
}

在注释1处会调用callbacks的bindAllApplications函数，在前面我们得知这个callbacks实际是指向Launcher的，因此我们来查看Launcher的bindAllApplications函数

packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/Launcher.java

public void bindAllApplications(final ArrayList<AppInfo> apps) {
if (waitUntilResume(mBindAllApplicationsRunnable, true)) {
mTmpAppsList = apps;
return;
}
if (mAppsView != null) {
mAppsView.setApps(apps);//1
}
if (mLauncherCallbacks != null) {
mLauncherCallbacks.bindAllApplications(apps);
}
}

注释1处会调用AllAppsContainerView的setApps函数，并将包含应用信息的列表apps传进去

packages/apps/Launcher3/src/com/android/launcher3/allapps/AllAppsContainerView.java

public void setApps(List<AppInfo> apps) {
mApps.setApps(apps);
}

包含应用信息的列表apps已经设置到了AllAppsContainerView的AlphabeticalAppsList中，查看AllAppsContainerView的onFinishInflate函数：

@Override
protected void onFinishInflate() {
super.onFinishInflate();
...
// Load the all apps recycler view
mAppsRecyclerView = (AllAppsRecyclerView) findViewById(R.id.apps_list_view);//1
mAppsRecyclerView.setApps(mApps);//2
mAppsRecyclerView.setLayoutManager(mLayoutManager);
mAppsRecyclerView.setAdapter(mAdapter);//3
mAppsRecyclerView.setHasFixedSize(true);
mAppsRecyclerView.addOnScrollListener(mElevationController);
mAppsRecyclerView.setElevationController(mElevationController);
...
}

onFinishInflate函数在加载完xml文件时就会调用，在注释1处得到AllAppsRecyclerView用来显示App列表，并在注释2处将apps的信息列表传进去，并在注释3处为AllAppsRecyclerView设置Adapter。这样应用程序快捷图标的列表就会显示在屏幕上。

总结

Launcher的启动流程

Zygote进程 –> SystemServer进程 –> startOtherService方法 –> ActivityManagerService的systemReady方法 –> startHomeActivityLocked方法 –> ActivityStackSupervisor的startHomeActivity方法 –> 执行Activity的启动逻辑，执行scheduleResumeTopActivities()方法

因为是隐试的启动Activity，所以启动的Activity就是在AndroidManifest.xml中配置catogery的值为：

public static final String CATEGORY_HOME = "android.intent.category.HOME";