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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。

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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