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Android 7.0 ActivityManagerService(2) 启动Activity的过程:一

从这一篇博客开始,我们将阅读AMS启动一个Activity的代码流程。
自己对Activity的启动过程也不是很了解,这里就初步做一个代码阅读笔记,为以后的迭代打下一个基础。

一、基础知识
在分析Activity的启动过程前,有必要先了解一下Activity相关的基础知识。

1、Task和Activity的设计理念
关于Android中Task和Activity的介绍,个人觉得《深入理解Android》中的例子不错。
我们就借鉴其中的例子,进行相应的说明:

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上图列出了用户在Android系统上想干的三件事,分别用A、B、C表示。
在Android中,每一件事可以被看作是一个Task;一个Task可以被细分成多个子步骤,每个子步骤可以被看作是一个Activity。
从上图可以看出,A、B两个Task使用了不同的Activity来完成相应的任务,即A、B两个Task的Activity之间没有复用。
但是在Task C中,分别使用了Task A中的A1、Task B中的B2。

这么设计的原因是:用户想做的事情(Task)即使完全不同,但是当细分Task为Activity时,就可能出现Activity功能类似的情况。
当Task A和Task B中已经有能满足需求的Activity时,Task C就会优先复用而不是重新创建Activity。
通过重用Activity可以节省一定的开销,同时为用户提供一致的界面和用户体验。

对Android的设计理念有一定的了解后,我们看看Android是如何组织Task及它所包含的Activity。

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上图为一个比较经典的示例:图中的Task包含4个Activity。用户可以单击按钮跳转到下一个Activity。同时,通过返回键可以回到上一个Activity。
图中虚线下方为Activity的组织方式。从图中可以看出,Android是以Stack的方式来管理Activity的。
先启动的Activity成为栈底成员,被启动的Activity将作为栈顶成员显示在界面上。
当按返回键时,栈顶成员出栈,前一个Activity成为栈顶显示在界面上。

以上是一个Task的情况。当有多个Task时,Android系统只支持一个处于前台的Task,其余的Task均处于后台。
这些后台Task内部Activity保持顺序不变。用户可以一次将整个Task挪到后台或置为前台,如下图所示:

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在AMS中,将用ActivityRecord来作为Activity的记录者、TaskRecord作为Task的记录者,TaskRecord中有对应的ActivityStack专门管理ActivityRecord。

2、启动模式
Android定义了4种Activity的启动模式,分别为Standard、SingleTop、SingleTask和SingleInstance。

Standard模式
我们平时直接创建的Activity都是这种模式。
这种模式的Activity的特点是:只要你创建并启动了Activity实例,Android就会向当前的任务栈中加入新创建的实例。退出该Activity时,Android就会在任务栈中销毁该实例。
因此,一个Task中可以有多个相同类型的Activity(类型相同,但不是同一个对象)。

Standard模式启动Activity的栈结构如下图所示:
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SingleTop模式
这种模式会考虑当前要激活的Activity实例在任务栈中是否正处于栈顶。
如果处于栈顶则无需重新创建新的实例,将重用已存在的实例,
否则会在任务栈中创建新的实例。

SingleTop模式启动Activity的栈结构如下图所示:
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注意:当用SingleTop模式启动位于栈顶的Activity时,并不会创建新的Activity,但栈顶Activity的onNewIntent函数将被调用。

SingleTask模式
在该种模式下,只要Activity在一个栈中存在,那么多次启动此Activity都不会重新创建实例。和SingleTop一样,系统也会回调其onNewIntent。

具体一点,当一个具有singleTask模式的Activity A请求启动后,系统先会寻找是否存在A想要的任务栈。
如果不存在对应任务栈,就重新创建一个任务栈,然后创建A的实例后,把A放到任务栈中。
如果存在A所需的任务栈,那么系统将判断该任务栈中是否有实例A。
如果有实例A,那么系统就将A调到栈顶并调用其onNewIntent方法(会清空A之上的Activity)。
如果没有实例A,那么系统就创建实例A并压入栈中。

SingleTask模式启动Activity的栈结构如下图所示:
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SingleInstance模式
SingleInstance模式是一种加强版的SingleTask模式,它除了具有SingleTask所有的特性外,还加强了一点,那就是具有此模式的Activity只能单独地位于一个任务栈中。

3、Intent Flags
启动模式主要是配置在xml文件中的,例如:

<activity android:name=".TestActivity"
    android:launchMode="singleTask"
>

除了启动模式外,Android在用Intent拉起Activity时,还可以使用Intent Flags控制Activity及Task之间的关系。
Intent Flags数量非常多,这里只列举其中的一部分:

Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK
默认的跳转类型,将目标Activity放到一个新的Task中。

Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK
当用这个FLAG启动一个Activity时,系统会先把与该Activity有关联的Task释放掉,然后启动一个新的Task,并把目标Activity放到新的Task。
该标志必须和Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK一起使用。

FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP
这个FLAG就相当于启动模式中的singleTop。
例如:原来栈中结构是A B C D。现在,在D中启动D,那么栈中的结构还是A B C D。

FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP
这个FLAG类似于启动模式中的SingleTask。
这种FLAG启动的Activity会其之上的Activity全部弹出栈空间。
例如:原来栈中的结构是A B C D ,从D中跳转到B,栈中的结构就变为了A B了。

FLAG_ACTIVITY_NO_HISTORY
用这个FLAG启动的Activity,一旦退出,就不会存在于栈中。
例如:原来栈中的结构是A B C,现在用这个FLAG启动D。然后在D中启动E,栈中的结构为A B C E。

对这些基础知识有了一定的了解后,我们来看看AMS启动Activity的代码级流程。

在这一篇博客中,我们对代码流程的分析,将截止于启动Activity对应的进程。
于是,这部分流程中大部分的内容,将围绕Activity如何选择对应的Task来展开,
由于Task的选择还要涉及对启动模式、Intent Flags等的判断,
因此整个代码将极其的琐碎,需要很有耐心才能较仔细地看完。

二、am命令
我们将看看利用am命令如何启动一个Activity。

之所以选择从am命令入手,是因为当我们从一个Activity拉起另一个Activity时,
当前Activity对应的进程需要和AMS进行交互,
这就要求我们需要对进程中与AMS交互的对象比较了解时,才比较容易分析。

而从am入手分析,当被启动Activity被创建后,代码流程自然就会涉及到这个进程与AMS的交互,
整个逻辑的顺序很容易理解。

当我们利用adb shell进入到手机的控制台后,可以利用am命令启动Activity、Service等。
具体的格式类似于:

am start -W -n 包名(package)/包名.activity名称

例如,启动浏览器的命令是:

am start -W -n com.android.browser/com.android.browser.BrowserActivity

上面命令中的-W是一个可选项,表示等待目标activity启动后,am才返回结果;
-n ,表示后接COMPONENT。
am命令可接的参数有很多种,有兴趣可以研究一下,此处不再一一列举。

如同之前介绍pm安装apk的流程中提及的,pm命令是一个执行脚本。
am与pm一样,同样是定义于手机中的执行脚本。
am脚本的文件路径是frameworks/base/cms/am,其内容如下:

#!/system/bin/sh
#
# Script to start "am" on the device, which has a very rudimentary
# shell.
#
base=/system
export CLASSPATH=$base/framework/am.jar
exec app_process $base/bin com.android.commands.am.Am "$@"

与调用pm命令类似,调用am命令同样最终会调用到Am.java(frameworks/base/cmds/am/src/com/android/commands/am)的main函数。
这里的调用过程可以参考Android7.0 PackageManagerService (3) APK安装的第二部分。

现在我们直接看看Am.java的main函数:

/**
* Command-line entry point.
*
* @param args The command-line arguments
*/
public static void main(String[] args) {
    //创建一个Am对象,然后执行run函数
    (new Am()).run(args);
}

Am继承自BaseCommand,上面的run函数定义于BaseCommand中:

/**
* Call to run the command.
*/
public void run(String[] args) {
    ..........
    //将字符串封装到对象中,mArgs的类型为ShellCommand
    mArgs.init(null, null, null, null, args, 0);
    ..........
    try {
        //子类实现
        onRun();
    } catch (IllegalArgumentException e) {
        ......
    } catch (Exception e) {
        ......
    }
}

现在进入到Am.java的onRun函数:

public void onRun() throws Exception {
    mAm = ActivityManagerNative.getDefault();
    ..............
    mPm = IPackageManager.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("package"));
    ...............
    //从父类的mArgs中中取出第一个参数
    String op = nextArgRequired();

    if (op.equals("start")) {
        runStart();
    } else if (op.equals("startservice")) {
        runStartService();
    } .........
    ...........
}

从代码可以看出,am命令的功能很多,此处我们主要看看start相关的runStart函数:

private void runStart() throws Exception {
    //makeIntent会解析参数,得到对应的Intent
    //主要是结合Intent的parseCommandArgs函数和Am内部定义的CommandOptionHandler解析字符串
    //比较简单,不做深入分析
    Intent intent = makeIntent(UserHandle.USER_CURRENT);
    ..........
    //获取mimeType
    String mimeType = intent.getType();
    if (mimeType == null && intent.getData() != null
            && "content".equals(intent.getData().getScheme())) {
        //如果是"content"类型的数据,那么利用AMS获取对应的mimeType
        mimeType = mAm.getProviderMimeType(intent.getData(), mUserId);
    }
    ..........
    do {
        if (mStopOption) {
            //处理-S选项,即先停止对应的Activity,再启动它
            //这些变量,均是makeIntent函数解析参数得到的
            ...............
        }
        ............
        //通过am命令启动的Activity,附加了标志FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK
        intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
        ............
        if (mProfileFile != null) {
            //处理-P选项,用于性能统计
            .............
        }
        .............
        //通过添加参数--stack,可以指定Activity加入到特定的Task中
        //此处就是将对应的Stack Id将被写入到options中
        //与脚本命令中的 -W 一样,--stack是一个可选项
        ActivityOptions options = null;
        if (mStackId != INVALID_STACK_ID) {
            options = ActivityOptions.makeBasic();
            options.setLaunchStackId(mStackId);
        }

        if (mWaitOption) {
            //如果有-W选项,进入该分支
            result = mAm.startActivityAndWait(null, null, intent, mimeType,
                    null, null, 0, mStartFlags, profilerInfo,
                    options != null ? options.toBundle() : null, mUserId);
            res = result.result;
        } else {
            //不等待activity启动,直接返回
            res = mAm.startActivityAsUser(null, null, intent, mimeType,
                    null, null, 0, mStartFlags, profilerInfo,
                    options != null ? options.toBundle() : null, mUserId);
        }
        //判断am命令是否执行成功,成功时会break
        ..........
        mRepeat--;
        .........
    }while (mRepeat > 1);
}

从上面的代码可以看出,am最终将调用AMS的startActivityAndWait或startActivityAsUser函数,来启动参数指定的Activity。
我们以startActivityAndWait为例进行分析。

三、startActivityAndWait流程
startActivityAndWait的参数比较多,先来大致看一下参数的含义:

public final WaitResult startActivityAndWait(
//在多数情况下,一个Activity的启动是由一个应用进程发起的
//IApplicationThread是应用进程和AMS交互的通道
//通过am启动Activity时,该参数为null
IApplicationThread caller, 

//应用进程对应的pacakge
String callingPackage,

//启动使用的Intent和resolvedType
Intent intent, String resolvedType, 

//均是给Activity.java中定义的startActivityForResult使用的
//resultTo用于接收返回的结果,resultWho用于描述接收结果的对象
//requestCode由调用者定义
IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,

//Intent携带的start activity对应的flag
int startFlags,

//性能统计有关
ProfilerInfo profilerInfo, 

//用于指定Activity的一些选项
//从前面调用的代码来看,应该是指定Activity需要加入的Task
Bundle bOptions,

//表示调用的用户ID
int userId) {
    ..................
}

现在我们看看startActivityAndWait函数的具体内容:

public final WaitResult startActivityAndWait(....) {
    //进行权限检查相关的工作
    .............

    //用于存储处理结果
    WaitResult res = new WaitResult();

    //进入ActivityStarter中的流程
    mActivityStarter.startActivityMayWait(caller, -1, callingPackage, intent, resolvedType,
            null, null, resultTo, resultWho, requestCode, startFlags, profilerInfo, res, null,
            bOptions, false, userId, null, null);

    return res;
}

上面代码中的ActivityStarter初始化于AMS的构造函数中,专门负载启动Activity相关的工作。
当我们通过am命令启动一个Activity时,假设系统之前没有启动过该Activity,那么从功能的角度来看,ActivityStarter调用artActivityMayWait函数后,系统将完成以下工作:
1、上文提及在Am.java中,为Intent增加了标志位FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK,因此系统将为Activity创建ActivityRecord和对应的TaskRecord。
2、系统需要启动一个新的应用进程以加载并运行该Activity。
3、还需要停止当前正在显示的Activity。

接下来,我们跟进一下ActivityStarter的startActivityMayWait函数。
我们可以将该函数分为三部分进行分析:

1 第一部分

final int startActivityMayWait(............) {
    ...............
    //判断是否指定了组件名
    boolean componentSpecified = intent.getComponent() != null;
    ...............

    //利用PKMS解析满足Intent等参数要求的信息
    ResolveInfo rInfo = mSupervisor.resolveIntent(intent, resolvedType, userId);
    ...............

    // Collect information about the target of the Intent.
    // mSupervisor的类型为ActivityStackSupervisor, 负责管理Activity和对应Task之间的关系
    // 此处,ActivityStackSupervisor实际仅从ResolveInfo中取出对应的ActivityInfo
    ActivityInfo aInfo = mSupervisor.resolveActivity(intent, rInfo, startFlags, profilerInfo);

    //得到options,其中可能指定了Activity需要加入的Task
    ActivityOptions options = ActivityOptions.fromBundle(bOptions);

    ActivityStackSupervisor.ActivityContainer container =
            (ActivityStackSupervisor.ActivityContainer)iContainer;
    synchronized (mService) {
        //从am启动时,container为null
        if (container != null && container.mParentActivity != null &&
                container.mParentActivity.state != RESUMED) {
            // Cannot start a child activity if the parent is not resumed.

            //如果从一个Activity启动另一个Activity,从此处代码可以看出,
            //要求父Activity已经执行过onResume
            return ActivityManager.START_CANCELED;
        }

        final int realCallingPid = Binder.getCallingPid();
        final int realCallingUid = Binder.getCallingUid();
        ....................

        //以下代码是决定启动Activity时的Task
        final ActivityStack stack;
        if (container == null || container.mStack.isOnHomeDisplay()) {
            //am启动,或Home来启动Activity
            //stack为前台栈
            stack = mSupervisor.mFocusedStack;
        } else {
            //当从一个Activity启动另一个Activity时,
            //启动栈为父Activity的Task
            stack = container.mStack;
        }

        //am启动时config == null
        stack.mConfigWillChange = config != null && mService.mConfiguration.diff(config) != 0;
        .................

        //正常情况下,当一个Application退到后台时,系统会为它保存状态;当调度其到前台时,恢复它之前的状态,以保证用户体验的连续性
        //AndroidManifest.xml中的Application标签可以申明一个CANT_SAVE_STATE属性
        //设置了该属性的Application将不享受系统提供的状态保存/恢复功能,被称为heavy-weight process
        if (aInfo != null &&
                (aInfo.applicationInfo.privateFlags
                        & ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_CANT_SAVE_STATE) != 0) {
            ............................
        }
        ...................
    }
}

从上面的代码来看,startActivityMayWait在第一阶段最主要的工作其实就是:
1、解析出与Intent相匹配的ActivityInfo。
2、得到启动该Activity的Task,即父Activity的Task或前台Task。

2 第二部分

..................
//用于保存启动Activity后,对应的ActivityRecord
final ActivityRecord[] outRecord = new ActivityRecord[1];

//调用startActivityLocked函数,进行实际的启动工作
int res = startActivityLocked(...............);
..................

这一部分中,涉及到了启动Activity的核心函数startActivityLocked。该函数比较复杂,我们在后面单独分析。
当该函数成功执行完毕后,Activity将会被启动,并形成对应的ActivityRecord被AMS统一管理。

我们先看看startActivityMayWait函数第三部分的工作。

3 第三部分

...................
//outResult不等于null,表示等待启动结果
//目标Activity要运行在一个新的应用进程中,因此需要等待应用进程正常启动并处理相关请求
if (outResult != null) {
    outResult.result = res;
    if (res == ActivityManager.START_SUCCESS) {
        mSupervisor.mWaitingActivityLaunched.add(outResult);
        do {
            try {
                //一直等待,直到outResult显示Activity对应的Task成为front task
                mService.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        } while (outResult.result != START_TASK_TO_FRONT
                && !outResult.timeout && outResult.who == null);

        if (outResult.result == START_TASK_TO_FRONT) {
            res = START_TASK_TO_FRONT;
        }
    }

    if (res == START_TASK_TO_FRONT) {
        //Activity对应的task拉到前台后,一直要等到该界面被加载
        ActivityRecord r = stack.topRunningActivityLocked();
        if (r.nowVisible && r.state == RESUMED) {
            outResult.timeout = false;
            outResult.who = new ComponentName(r.info.packageName, r.info.name);
            outResult.totalTime = 0;
            outResult.thisTime = 0;
        } else {
            outResult.thisTime = SystemClock.uptimeMillis();
            mSupervisor.mWaitingActivityVisible.add(outResult);
            do {
                try {
                    mService.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            } while (!outResult.timeout && outResult.who == null);
        }
    }
}
...............

从上面的代码可以看出,第三阶段的工作就是根据返回值做一些处理。
由于我们在输入的命令时,指定了-W选项,因此将进入wait状态等待Activity界面被显示。

四、startActivityLocked流程
接下来,我们看看上面提及到的核心函数startActivityLocked:

final int startActivityLocked(..............) {
    //err用于保存错误信息
    int err = ActivityManager.START_SUCCESS;

    //用于保存启动Activity对应的进程信息
    ProcessRecord callerApp = null;

    //如果参数中的调用者不为空,则从AMS中找到对应的ProcessRecord,目的是得到调用者的pid和uid
    //当利用am命令启动时,caller等于null
    if (caller != null) {
        callerApp = mService.getRecordForAppLocked(caller);
        if (callerApp != null) {
            callingPid = callerApp.pid;
            callingUid = callerApp.info.uid;
        } else {
            ................
        } 
    }

    final int userId = aInfo != null ? UserHandle.getUserId(aInfo.applicationInfo.uid) : 0;
    .........................
    //sourceRecord用于保存父Activity的信息
    ActivityRecord sourceRecord = null;

    //resultRecord用于保存接收启动结果的Activity
    ActivityRecord resultRecord = null;

    //对于startActivityForResult才有意义
    if (resultTo != null) {
        //利用ActivityStackSupervisor判断是否有resultTo对应的ActivityRecord
        //这里的隐含条件是,resultTo的对象就是父Activity
        sourceRecord = mSupervisor.isInAnyStackLocked(resultTo);
        .................
        if (sourceRecord != null) {
            if (requestCode >= 0 && !sourceRecord.finishing) {
                resultRecord = sourceRecord;
            }
        }
    }

    //得到启动Activity使用的标志位
    final int launchFlags = intent.getFlags();

    if ((launchFlags & Intent.FLAG_ACTIVITY_FORWARD_RESULT) != 0 && sourceRecord != null) {
        // Transfer the result target from the source activity to the new
        // one being started, including any failures.
        //以这个标签启动的Activity,将接收原本发往父Activity的result
        //这部分代码没细看,感觉没什么用吧。。。
        ....................
    }

    //检查一些条件是否满足,修改err的状态
    .....................

    //得到接收启动结果的Task
    final ActivityStack resultStack = resultRecord == null ? null : resultRecord.task.stack;

    if (err != START_SUCCESS) {
        if (resultRecord != null) {
            //如果存在err,需要返回错误信息
            resultStack.sendActivityResultLocked(
                    -1, resultRecord, resultWho, requestCode, RESULT_CANCELED, null);
        }
        ActivityOptions.abort(options);
        return err;
    }

    //检查权限
    boolean abort = !mSupervisor.checkStartAnyActivityPermission(.............);

    //根据IntentFirewall判断Intent是否满足要求
    abort |= !mService.mIntentFirewall.checkStartActivity(.............);

    //通过接口,可以为AMS设置一个IActivityController类型的监听者;AMS进行操作时,将会回调该监听者
    //例如进行Monkey测试的时候,Monkey会设置该回调对象
    if (mService.mController != null) {
        try {
            Intent watchIntent = intent.cloneFilter();

            //交给回调对象处理,判断能否进行后续流程
            //进行Monkey测试时,可以设置黑名单,处于黑名单中的Activity将不能启动
            abort |= !mService.mController.activityStarting(watchIntent,
                    aInfo.applicationInfo.packageName);
        } catch (RemoteException e) {
            mService.mController = null;
        }
    }
    ................
    //以上任一条件不满足时,进行通知
    if (abort) {
        if (resultRecord != null) {
            resultStack.sendActivityResultLocked(-1, resultRecord, resultWho, requestCode,
                    RESULT_CANCELED, null);
        }
        // We pretend to the caller that it was really started, but
        // they will just get a cancel result.
        ActivityOptions.abort(options);
        return START_SUCCESS;
    }

    // If permissions need a review before any of the app components can run, we
    // launch the review activity and pass a pending intent to start the activity
    // we are to launching now after the review is completed.
    //在必要时,再检查一下权限,代码未细看,暂时觉得没有必要看
    if (Build.PERMISSIONS_REVIEW_REQUIRED && aInfo != null) {
        ................
    }
    ..............
    //创建一个ActivityRecord对象
    ActivityRecord r = new ActivityRecord(.........);
    if (outActivity != null) {
        outActivity[0] = r;
    }
    .........................
    final ActivityStack stack = mSupervisor.mFocusedStack;
    if (voiceSession == null && (stack.mResumedActivity == null
            || stack.mResumedActivity.info.applicationInfo.uid != callingUid)) {
        //检查调用进程是否有权限切换Activity
        if (!mService.checkAppSwitchAllowedLocked(callingPid, callingUid,
                realCallingPid, realCallingUid, "Activity start")) {

            //如果调用进程没有权限进行切换,则将本次Activity的启动请求保存起来
            //后续有机会再进行启动
            PendingActivityLaunch pal =  new PendingActivityLaunch(r,
                    sourceRecord, startFlags, stack, callerApp);
            mPendingActivityLaunches.add(pal);
            ActivityOptions.abort(options);
            return ActivityManager.START_SWITCHES_CANCELED;
        }
    }

    //用于控制app switch
    if (mService.mDidAppSwitch) {
        mService.mAppSwitchesAllowedTime = 0;
    } else {
        mService.mDidAppSwitch = true;
    }

    //启动处于pending状态的Activity
    doPendingActivityLaunchesLocked(false);

    try {
        //WindowManager延迟绘制
        //个人觉得可能是为了优化性能,比如当前界面还有细节未绘制完,但要拉起一个新的界面,那么此时就不需要绘制了)
        mService.mWindowManager.deferSurfaceLayout();

        //调用startActivityUnchecked
        err = startActivityUnchecked(r, sourceRecord, voiceSession, voiceInteractor, startFlags,
                true, options, inTask);
    } finally {
        //WindowManager重新开始绘制(绘制当前的前台界面)
        mService.mWindowManager.continueSurfaceLayout();
    }
    ...................
    return err;
}

startActivityLocked函数比较长,但主干比较清晰,只是添加许多条件判断。

从代码来看主要工作包括:
1、处理sourceRecord和resultRecord。
sourceRecord表示发起本次请求的Activity,即父Activity对应的信息;
resultRecord表示接收处理结果的Activity。
在一般情况下,sourceRecord和resultRecord应指向同一个Activity。

2、处理app switch。
如果AMS当前禁止app switch,那么AMS会将本次请求保存起来,以待允许app switch时再进行处理。

从代码可以看出,当AMS可以进行app switch时,在处理本次的请求前,会先调用doPendingActivityLaunchesLocked函数。
doPendingActivityLaunchesLocked函数将启动之前因系统禁止app switch而保存的请求。

3、调用startActivityUnchecked处理本次Activity的启动请求。

在分析接下来的流程前,我们先看看app switch相关的内容。
在AMS中,提供了两个函数stopAppSwitches和resumeAppSwitches,用于暂时禁止App切换及恢复切换。
这种需求的考虑是:当某些重要的Activity处于前台时,不希望系统因为用户操作之外的原因切换Activity。

1、stopAppSwitches
先来看看stopAppSwitches:

public void stopAppSwitches() {
    //检查调用进程是否有STOP_APP_SWITCHES权限
    ..............

    synchronized(this) {
        //设置了一个超时时间,目前为5s
        //过了该时间,AMS可以重新切换App
        mAppSwitchesAllowedTime = SystemClock.uptimeMillis()
                + APP_SWITCH_DELAY_TIME;
        mDidAppSwitch = false;

        //发送一个延迟消息,触发允许App Switch的操作
        mHandler.removeMessages(DO_PENDING_ACTIVITY_LAUNCHES_MSG);
        Message msg = mHandler.obtainMessage(DO_PENDING_ACTIVITY_LAUNCHES_MSG);
        mHandler.sendMessageDelayed(msg, APP_SWITCH_DELAY_TIME);
    }
}

对于上面的代码,需要注意两点:
1、此处的控制机制名为app switch,而不是Activity switch。
这是因为如果从受保护的Activity中启动另一个Activity,那么这个新的Activity的目的应该是针对同一个任务。
于是这次的启动就不应该受app switch的制约。

2、执行stopAppSwitches后,应用程序应该调用resumeAppSwitches以允许app switch。
为了防止应用程序有意或者无意没调用resumeAppSwitches,在stopAppSwitches中设置了一个超时时间,过了此超时时间,系统会发送一个消息触发App Switch的操作。

2、resumeAppSwitches
现在我们看看resumeAppSwitches的代码:

public void resumeAppSwitches() {
    //同样是进行权限检查
    .............

    synchronized(this) {
        // Note that we don‘t execute any pending app switches... we will
        // let those wait until either the timeout, or the next start
        // activity request.
        mAppSwitchesAllowedTime = 0;
    }
}

从代码可以看出,resumeAppSwitches只设置了mAppSwitchesAllowedTime的值为0,它并不处理在stop和resume这段时间内积攒起的Pending请求。
根据前面startActivityLocked函数,我们知道如果在执行resume app switch后,又有新的请求需要处理,则先调用doPendingActivityLaunchesLocked处理那些pending的请求。
此外,resumeAppSwitches函数中并没有撤销stopAppSwitches函数中设置的超时消息,所以当该消息被处理时,同样会触发处理pending请求的流程。

五、startActivityUnchecked流程
顺着请求的处理流程,我们接下来看看startActivityUnchecked函数。
startActivityUnchecked函数比较长,我们分段看一下。

Part-I

第一部分如下代码所示,主要用于判断是否需要为新的Activity创建一个Task。

private int startActivityUnchecked(.......) {
    //根据参数重新设置类的成员变量
    //将存储当前Activity对应的启动模式等信息
    setInitialState(............);

    computeLaunchingTaskFlags();

    computeSourceStack();

    mIntent.setFlags(mLaunchFlags);
...................

我们依次看看上述代码中的几个函数:
1、setInitialState

private void setInitialState(.........) {
    //重置当前类的成员变量
    reset();

    //用于保存当前准备启动的Activity
    mStartActivity = r;

    mIntent = r.intent;
    ...........
    mSourceRecord = sourceRecord;
    ...........

    mLaunchSingleTop = r.launchMode == LAUNCH_SINGLE_TOP;
    mLaunchSingleInstance = r.launchMode == LAUNCH_SINGLE_INSTANCE;
    mLaunchSingleTask = r.launchMode == LAUNCH_SINGLE_TASK;
    ................

    // We‘ll invoke onUserLeaving before onPause only if the launching
    // activity did not explicitly state that this is an automated launch.
    //判断是否需要调用因本次Activity启动,而被系统移到后台的当前Activity的onUserLeaveHint函数
    mSupervisor.mUserLeaving = (mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NO_USER_ACTION) == 0;
    ................

    if (mOptions != null && mOptions.getLaunchTaskId() != -1 && mOptions.getTaskOverlay()) {
        r.mTaskOverlay = true;
        final TaskRecord task = mSupervisor.anyTaskForIdLocked(mOptions.getLaunchTaskId());
        final ActivityRecord top = task != null ? task.getTopActivity() : null;
        if (top != null && !top.visible) {

            // The caller specifies that we‘d like to be avoided to be moved to the front, so be
            // it!
            // 从代码来看,这一处有些奇怪
            // 如果启动参数中指定了Activity需要加入的Task,但该Task的top Activity当前是不可见的
            // 那么新启动的Activity也将不可见
            mDoResume = false;
            mAvoidMoveToFront = true;
        }
    }
    ............................
    mNoAnimation = (mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NO_ANIMATION) != 0;
}

上面的这部分代码,有些参数的用途目前还不太清楚,没有进行记录,以后重新阅读时,再进行添加和修改。

Activity启动时,Intent可以选择的Flag太多了,setInitialState对于一些不太常用的Flag也进行了判断。
因此,如果需要真正弄懂这一部分,还是要看看关于Intent中Flag相关的文档。

2、computeLaunchingTaskFlags

private void computeLaunchingTaskFlags() {
    // If the caller is not coming from another activity, but has given us an explicit task into
    // which they would like us to launch the new activity, then let‘s see about doing that.

    //mSourceRecord == null,意味着新启动的Activity没有Activity
    //mInTask != null && mInTask.stack != null, 意味着该请求指定了对应的希望加入的Task
    //这些参数都是setInitialState解析函数输入参数得到的
    if (mSourceRecord == null && mInTask != null && mInTask.stack != null) {
        final Intent baseIntent = mInTask.getBaseIntent();
        final ActivityRecord root = mInTask.getRootActivity();
        .......................

        // If this task is empty, then we are adding the first activity -- it
        // determines the root, and must be launching as a NEW_TASK.
        //如果以SingleInstance或SingleTask启动,判断一些条件是否满足
        //从代码来看,如果参数指定Activity启动在某个Task中,同时启动模式又定义为SingleInstance或SingleTask
        //那么对应的Task必须是空的,否则会报错
        if (mLaunchSingleInstance || mLaunchSingleTask) {
            .....................
        }

        // If task is empty, then adopt the interesting intent launch flags in to the
        // activity being started.
        if (root == null) {
            //重新调整一下flag
            ......................
            mIntent.setFlags(mLaunchFlags);
            mInTask.setIntent(mStartActivity);

            //表示将加入到指定的Task中
            mAddingToTask = true;

            // If the task is not empty and the caller is asking to start it as the root of
            // a new task, then we don‘t actually want to start this on the task. We will
            // bring the task to the front, and possibly give it a new intent.
        } else if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) != 0) {
            //如果指定Task不为空,同时启动参数携带了FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK
            //那么最终这个Activity还是会启动在一个新创建的Task内,因此mAddingToTask为false
            mAddingToTask = false;
        } else {
            mAddingToTask = true;
        }

        //mInTask不为null时,说明要复用
        mReuseTask = mInTask;
    } else {
        //这一部分才是我们比较常见的,即不指定启动Task的情况

        mInTask = null;

        // Launch ResolverActivity in the source task, so that it stays in the task bounds
        // when in freeform workspace.
        // Also put noDisplay activities in the source task. These by itself can be placed
        // in any task/stack, however it could launch other activities like ResolverActivity,
        // and we want those to stay in the original task.

        //参考上面注释和下面代码,可以看出这是对特殊情况的处理
        //当被启动的Activity是ResolverActivity或不需要显示的Activity时,
        //如果父Activity存在且有足够的空间,那么这类Activity无条件地启动在父Activity所在的Task中
        if ((mStartActivity.isResolverActivity() || mStartActivity.noDisplay) && mSourceRecord != null
                && mSourceRecord.isFreeform())  {
            mAddingToTask = true;
        }
    }

    //如果还没有找到待启动Activity对应的Task
    //在下列情况下,为Activity添加FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK标志
    //参考注释和代码,比较容易理解
    if (mInTask == null) {
        if (mSourceRecord == null) {
            // This activity is not being started from another...  in this
            // case we -always- start a new task.
            if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) == 0 && mInTask == null) {
                ...............
                mLaunchFlags |= FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK;
            }
        } else if (mSourceRecord.launchMode == LAUNCH_SINGLE_INSTANCE) {
            // The original activity who is starting us is running as a single
            // instance...  this new activity it is starting must go on its
            // own task.
            mLaunchFlags |= FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK;
        } else if (mLaunchSingleInstance || mLaunchSingleTask) {
            // The activity being started is a single instance...  it always
            // gets launched into its own task.
            mLaunchFlags |= FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK;
        }
    }
}

如同函数名一样,这部分代码主要用于决策是否在LaunchFlags中添加FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK。
主要的思想可以简化为:
1、如果参数中,指定了希望Activity加入的Task,同时这个Task确实可用(不与当前的LaunchFlags矛盾),那么mInTask和mReuseTask的值不为null,不需要添加FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK。
2、如果不满足1中的条件,即没有指定希望Activity加入的Task,或者指定的Task无法使用,在满足条件的情况下,会为LaunchFlags添加FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK。

简单的一句话就是:在正常情况下,若现存Task中,没有待启动Activity可以使用的,就重新为其创建一个。

3、computeSourceStack

private void computeSourceStack() {
    if (mSourceRecord == null) {
        //无父Activity,对应的TaskRecord为null
        mSourceStack = null;
        return;
    }
    if (!mSourceRecord.finishing) {
        //有父Activity,同时该Activity没有finishing,则记录对应的TaskRecord
        mSourceStack = mSourceRecord.task.stack;
        return;
    }

    // If the source is finishing, we can‘t further count it as our source. This is because the
    // task it is associated with may now be empty and on its way out, so we don‘t want to
    // blindly throw it in to that task.  Instead we will take the NEW_TASK flow and try to find
    // a task for it. But save the task information so it can be used when creating the new task.
    // 阅读注释即可
    if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) == 0) {
        ................
        mLaunchFlags |= FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK;
        mNewTaskInfo = mSourceRecord.info;
        mNewTaskIntent = mSourceRecord.task.intent;
    }
    mSourceRecord = null;
    mSourceStack = null;
}

这一部分代码主要用于记录父Activity对应的TaskRecord信息。

如同注释部分,当父Activity Finishing时,此父Activity对应Task不再作为新Activity的sourceStack,因为该Task有可能会被Android系统清理掉。
在这种情况下,Android系统将创建新的Task作为sourceStack,同时使这个新Task的信息与父Activity原有sourceTask信息相同。

至此,startActivityUnchecked的第一部分结束。
在这一部分中,代码主要判断Activity是否需要插入到现有Task中,同时当存在父Activity时,判断sourceTask是否有效。
所有的这些判断,最后都用于决策新启动的Activity是否需要携带FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK标志,即是否需要新建一个Task对象。

Part-II
接下来,我们看看startActivityUnchecked的第二部分。

...................
//决定是否将新的Activity插入到现有的Task中
//返回null表示否
mReusedActivity = getReusableIntentActivity();

//从参数中得到希望Activity加入的Task对应的stackId
final int preferredLaunchStackId =
        (mOptions != null) ? mOptions.getLaunchStackId() : INVALID_STACK_ID;

//以下,皆是当需要将新的Activity插入到现有的Task时,对应的处理过程
if (mReusedActivity != null) {
    //LockTaskMode相关的处理,目前不太懂
    .........

    if (mStartActivity.task == null) {
        //设置待启动Activity的Task
        mStartActivity.task = mReusedActivity.task;
    }

    if (mReusedActivity.task.intent == null) {
        // This task was started because of movement of the activity based on affinity...
        // Now that we are actually launching it, we can assign the base intent.

        //如果复用Activity之前的Task没有Intent,现在重新设置
        mReusedActivity.task.setIntent(mStartActivity);
    }

    // This code path leads to delivering a new intent, we want to make sure we schedule it
    // as the first operation, in case the activity will be resumed as a result of later
    // operations.
    //这里就是之前分析启动模式时提过的,以singleTask等方式启动现有Task中的Activity,将会清空其上的Activity
    if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP) != 0
            || mLaunchSingleInstance || mLaunchSingleTask) {
        // In this situation we want to remove all activities from the task up to the one
        // being started. In most cases this means we are resetting the task to its initial
        // state.

        //这里进行清空操作
        final ActivityRecord top = mReusedActivity.task.performClearTaskForReuseLocked(
                mStartActivity, mLaunchFlags);

        if (top != null) {
            if (top.frontOfTask) {
                // Activity aliases may mean we use different intents for the top activity,
                // so make sure the task now has the identity of the new intent.

                //top Activity将会是待启动的Activity
                top.task.setIntent(mStartActivity);
            }
            ..................
            //这里最后会出发待启动Activity的onNewIntent方法
            top.deliverNewIntentLocked(mCallingUid, mStartActivity.intent,
                    mStartActivity.launchedFromPackage);
        }
    }

    //这里应该是将复用Activity对应的Task移动到前台
    mReusedActivity = setTargetStackAndMoveToFrontIfNeeded(mReusedActivity);
    .......................

    //最后根据复用Activity的信息,修改待加入Task相关的变量
    setTaskFromIntentActivity(mReusedActivity);
    .......................
}

..................

这一段代码主要是针对复用Activity的场景,代码逻辑比较繁杂,但主要目的是:
当判断新启动的Activity可以复用现有Task中的Activity时,则按照Activity的启动模式,对该Activity所在的Task执行相应的操作。

接下来,我们看看其中比较关键的函数。

1、getReusableIntentActivity

getReusableIntentActivity将决定新启动的Activity是否可以复用现有的Activity。

/**
 * Decide whether the new activity should be inserted into an existing task. Returns null
 * if not or an ActivityRecord with the task into which the new activity should be added.
 */

private ActivityRecord getReusableIntentActivity() {
    // We may want to try to place the new activity in to an existing task.  We always
    // do this if the target activity is singleTask or singleInstance; we will also do
    // this if NEW_TASK has been requested, and there is not an additional qualifier telling
    // us to still place it in a new task: multi task, always doc mode, or being asked to
    // launch this as a new task behind the current one.

    //根据标志位和启动模式,决定新启动的Activity是否要放入到已有的Task中,参看注释
    boolean putIntoExistingTask = ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) != 0 &&
            (mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_MULTIPLE_TASK) == 0)
            || mLaunchSingleInstance || mLaunchSingleTask;

    // If bring to front is requested, and no result is requested and we have not been given
    // an explicit task to launch in to, and we can find a task that was started with this
    // same component, then instead of launching bring that one to the front.
    putIntoExistingTask &= mInTask == null && mStartActivity.resultTo == null;

    //保存返回结果
    ActivityRecord intentActivity = null;

    //如果启动参数中指定了TaskId,那么优先使用对应的Task
    if (mOptions != null && mOptions.getLaunchTaskId() != -1) {
        //ActivityStackSupervisor统一管理Task和Activity的组织关系
        final TaskRecord task = mSupervisor.anyTaskForIdLocked(mOptions.getLaunchTaskId());
        intentActivity = task != null ? task.getTopActivity() : null;
    } else if (putIntoExistingTask) {
        if (mLaunchSingleInstance) {
            // There can be one and only one instance of single instance activity in the
            // history, and it is always in its own unique task, so we do a special search.

            intentActivity = mSupervisor.findActivityLocked(mIntent, mStartActivity.info, false); 
        } else if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_LAUNCH_ADJACENT) != 0) {
            // For the launch adjacent case we only want to put the activity in an existing
            // task if the activity already exists in the history.

            intentActivity = mSupervisor.findActivityLocked(mIntent, mStartActivity.info,
                    !mLaunchSingleTask);
        } else {
            // Otherwise find the best task to put the activity in.
            intentActivity = mSupervisor.findTaskLocked(mStartActivity);
        }
    }

    return intentActivity;
}

这段代码参照注释,不难理解它的意思:
当我们启动一个Activity时,优先是想进行复用。因此,需要寻找匹配该Activity的Task。

如果在启动参数中,指定了目标Task,那么显然需要利用ActivityStackSupervisor找到指定的Task。
如果指定的Task存在,那么新启动的Activity将插入到该Task的Top位置。

如果启动参数未指定启动Task,那么就需要根据Activity信息,利用ActivityStackSupervisor在当前的Task中进行匹配了。
具体的匹配规则,在这里就不做进一步展开了。

2、setTargetStackAndMoveToFrontIfNeeded

这一部分代码应该是,当可以进行Activity复用时,在必要的情况下,将待启动Activity所在的Task移动到前台。

private ActivityRecord setTargetStackAndMoveToFrontIfNeeded(ActivityRecord intentActivity) {
    //保存待移动的ActivityStack
    //这里也可以看出,每个Task有对应的ActivityStack,用于管理运行在其中的Activity
    mTargetStack = intentActivity.task.stack;
    mTargetStack.mLastPausedActivity = null;

    // If the target task is not in the front, then we need to bring it to the front...
    // except...  well, with SINGLE_TASK_LAUNCH it‘s not entirely clear. We‘d like to have
    // the same behavior as if a new instance was being started, which means not bringing it
    // to the front if the caller is not itself in the front.

    //得到前台栈的top Activity
    final ActivityStack focusStack = mSupervisor.getFocusedStack();
    ActivityRecord curTop = (focusStack == null)
            ? null : focusStack.topRunningNonDelayedActivityLocked(mNotTop);

    //条件满足时,需要进行移动到前台的操作
    if (curTop != null
            && (curTop.task != intentActivity.task || curTop.task != focusStack.topTask())
            && !mAvoidMoveToFront) {
        //添加对应的标志位
        mStartActivity.intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_BROUGHT_TO_FRONT);

        //觉得这里的判断是指,当父Activity存在时,才说明原来存在一个前台栈,才需要进行栈的移动
        if (mSourceRecord == null || (mSourceStack.topActivity() != null &&
                mSourceStack.topActivity().task == mSourceRecord.task)) {
            // We really do want to push this one into the user‘s face, right now.

            //mLaunchTaskBehind由特殊的标志决定
            if (mLaunchTaskBehind && mSourceRecord != null) {
                intentActivity.setTaskToAffiliateWith(mSourceRecord.task);
            }

            mMovedOtherTask = true;

            // If the launch flags carry both NEW_TASK and CLEAR_TASK, the task‘s activities
            // will be cleared soon by ActivityStarter in setTaskFromIntentActivity().
            // So no point resuming any of the activities here, it just wastes one extra
            // resuming, plus enter AND exit transitions.
            // Here we only want to bring the target stack forward. Transition will be applied
            // to the new activity that‘s started after the old ones are gone.

            //前面介绍flag时,已经提到过当FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK被使用时,
            //被复用的Task整体会被清空,这里就是判断是否需要clear Task
            final boolean willClearTask =
                    (mLaunchFlags & (FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK | FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK))
                            == (FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK | FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK);

            if (!willClearTask) {
                //得到待启动Activity将要加入的ActivityStack
                //正常情况下,launchStack和TargetStack一致
                final ActivityStack launchStack = getLaunchStack(
                        mStartActivity, mLaunchFlags, mStartActivity.task, mOptions);

                if (launchStack == null || launchStack == mTargetStack) {
                    // We only want to move to the front, if we aren‘t going to launch on a
                    // different stack. If we launch on a different stack, we will put the
                    // task on top there.

                    //launchStack和TargetStack一致时,将ActivityStack对应的Task移动到前台
                    mTargetStack.moveTaskToFrontLocked(
                            intentActivity.task, mNoAnimation, mOptions,
                            mStartActivity.appTimeTracker, "bringingFoundTaskToFront");
                    mMovedToFront = true;

                    //以下是对不一致时的处理
                } else if (launchStack.mStackId == DOCKED_STACK_ID
                        || launchStack.mStackId == FULLSCREEN_WORKSPACE_STACK_ID) {
                    if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_LAUNCH_ADJACENT) != 0) {
                        // If we want to launch adjacent and mTargetStack is not the computed
                        // launch stack - move task to top of computed stack.

                        mSupervisor.moveTaskToStackLocked(intentActivity.task.taskId,
                                launchStack.mStackId, ON_TOP, FORCE_FOCUS, "launchToSide",
                                ANIMATE);
                    } else {
                        // We choose to move task to front instead of launching it adjacent
                        // when specific stack was requested explicitly and it appeared to be
                        // adjacent stack, but FLAG_ACTIVITY_LAUNCH_ADJACENT was not set.

                        mTargetStack.moveTaskToFrontLocked(intentActivity.task, mNoAnimation,
                                mOptions, mStartActivity.appTimeTracker,
                                "bringToFrontInsteadOfAdjacentLaunch");
                    }
                    mMovedToFront = true;
                }
                .............
            }
            ....................
        }
    }

    if (!mMovedToFront && mDoResume) {
        ..............
        mTargetStack.moveToFront("intentActivityFound");
    }
    ......................
    return intentActivity;
}

这段代码背后的逻辑还是比较复杂的。
不过从代码来看,在正常的情况下,若待启动的Activity可以被复用,那么对应的Task会被移动到前台。

至此,startActivityUnchecked第二部分代码分析完毕。
这部分代码我略去了很多的细节,但仍然很难一眼就看懂。
目前,我们仅需要记住这段代码的核心目的:当发现待启动的Activity可以复用时,在必要时将对应的Task移动到前台。
至于其它的判断分支,主要依赖于启动模式之类的信息。

Part-III

..............
// If the activity being launched is the same as the one currently at the top, then
// we need to check if it should only be launched once.
// 下面这段代码的功能就是判断,当待启动的Activity已经位于前台栈顶时,是否需要重新启动一个实例
final ActivityStack topStack = mSupervisor.mFocusedStack;
final ActivityRecord top = topStack.topRunningNonDelayedActivityLocked(mNotTop);

final boolean dontStart = top != null && mStartActivity.resultTo == null
        && top.realActivity.equals(mStartActivity.realActivity)
        && top.userId == mStartActivity.userId
        && top.app != null && top.app.thread != null
        //可以粗略的认为,上面的判断是为了确保待启动的Activity与当前的前台Activity一致
        //下面的判断,决定了是否需要重新创建一个实例
        && ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP) != 0
        || mLaunchSingleTop || mLaunchSingleTask);

if (dontStart) {
    ................
    if (mDoResume) {
        //resume top activity
        mSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked();
    }
    ...............
    //调用onNewIntent函数
    top.deliverNewIntentLocked(
            mCallingUid, mStartActivity.intent, mStartActivity.launchedFromPackage);
    ..............
    return START_DELIVERED_TO_TOP;
}

//表示是否创建新的Task
boolean newTask = false;

//得到Affiliate Task,这个具体的含义,不是很懂
final TaskRecord taskToAffiliate = (mLaunchTaskBehind && mSourceRecord != null)
        ? mSourceRecord.task : null;

if (mStartActivity.resultTo == null && mInTask == null && !mAddingToTask
        && (mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) != 0) {
    newTask = true;
    //如果mReuseTask不为null,那么将mStartActivity的Task设置为mReuseTask
    //否则,重新创建一个Task给mStartActivity使用
    setTaskFromReuseOrCreateNewTask(taskToAffiliate);
    ...................
} else if (mSourceRecord != null) {
    ..................
    //待启动的Activity使用父Activity的Task
    //其中在必要时将父Activity的Task移动到前台
    //若待启动的Activity存在于Task中,但不在Task的顶部,还需要将Activity移动到顶部
    final int result = setTaskFromSourceRecord();
    .................
} else if (mInTask != null) {
    ................
    //对应于以指定Task启动Activity的情况
    final int result = setTaskFromInTask();
    ................
} else {
    // This not being started from an existing activity, and not part of a new task...
    // just put it in the top task, though these days this case should never happen.
    //待启动的Activity使用前台Task或重新创建一个Task
    setTaskToCurrentTopOrCreateNewTask();
}
......................
//将待启动的Activity加入到mTargetStack的记录中,同时调用WindowManager准备App切换相关的工作
mTargetStack.startActivityLocked(mStartActivity, newTask, mKeepCurTransition, mOptions);

if (mDoResume) {
    ..................
    final ActivityRecord topTaskActivity = mStartActivity.task.topRunningActivityLocked();

    //待启动的Activity不可见的情况
    if (!mTargetStack.isFocusable()
            || (topTaskActivity != null && topTaskActivity.mTaskOverlay
            && mStartActivity != topTaskActivity)) {
        ..................................
    } else {
        //最终调用resumeFocusedStackTopActivityLocked
        mSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked(mTargetStack, mStartActivity,
                mOptions);
    }
} else {
    .............
}
..............

startActivityUnchecked第三部分代码最核心的内容是:决定是否为待启动的Activity创建对应的Task,同时将Activity和Task关联起来。
最后,调用ActivityStackSupervisor的resumeFocusedStackTopActivityLocked函数。

六、resumeFocusedStackTopActivityLocked流程
顺着代码流程,我们看看ActivityStackSupervisor中的resumeFocusedStackTopActivityLocked函数:

boolean resumeFocusedStackTopActivityLocked(
        ActivityStack targetStack, ActivityRecord target, ActivityOptions targetOptions)) {
    //待启动Activity对应的Task为前台Task时,调用该Task对应ActivityStack的resumeTopActivityUncheckedLocked函数
    if (targetStack != null && isFocusedStack(targetStack)) {
        return targetStack.resumeTopActivityUncheckedLocked(target, targetOptions);
    }

    final ActivityRecord r = mFocusedStack.topRunningActivityLocked();
    if (r == null || r.state != RESUMED) {
        //否则只是调用当前前台栈的resumeTopActivityUncheckedLocked
        mFocusedStack.resumeTopActivityUncheckedLocked(null, null);
    }
    return false;
}

我们跟进ActivityStack的resumeTopActivityUncheckedLocked函数:

boolean resumeTopActivityUncheckedLocked(ActivityRecord prev, ActivityOptions options) {
    ...............
    try {
        ............
        result = resumeTopActivityInnerLocked(prev, options);
    } finally {
        ..........
    }
    .........
}

private boolean resumeTopActivityInnerLocked(ActivityRecord prev, ActivityOptions options) {
    ....................
    // Find the first activity that is not finishing.
    //从当前ActivityStack的记录中,找到第一个待启动的ActivityRecord
    final ActivityRecord next = topRunningActivityLocked();
    ....................
    if (next == null) {
        ..............
        //当前的ActivityStack没有等待启动的Activity时,将启动Home
        return isOnHomeDisplay() &&
                mStackSupervisor.resumeHomeStackTask(returnTaskType, prev, reason);
    }
    ..............
    // The activity may be waiting for stop, but that is no longer
    // appropriate for it.
    // 将待启动的Activity从下面几个队列中移除
    mStackSupervisor.mStoppingActivities.remove(next);
    mStackSupervisor.mGoingToSleepActivities.remove(next);
    next.sleeping = false;
    mStackSupervisor.mWaitingVisibleActivities.remove(next);

    // If we are currently pausing an activity, then don‘t do anything until that is done.
    //如果系统当前正在中断一个Activity,需要先等待那个Activity paus完毕,
    //之后系统会重新调用resumeTopActivityInnerLocked函数,找到下一个要启动的Activity
    if (!mStackSupervisor.allPausedActivitiesComplete()) {
        ...............
        return false;
    }

    mStackSupervisor.setLaunchSource(next.info.applicationInfo.uid);

    // We need to start pausing the current activity so the top one can be resumed...
    final boolean dontWaitForPause = (next.info.flags & FLAG_RESUME_WHILE_PAUSING) != 0;

    //中断后台栈?
    boolean pausing = mStackSupervisor.pauseBackStacks(userLeaving, true, dontWaitForPause);

    //mResumedActivity指向上一次启动的Activity,也就是当前界面显示的Activity
    if (mResumedActivity != null) {
        ..........
        //如果当前界面显示了一个Activity,那么在启动新的Activity之前,必须中断当前的Activity
        pausing |= startPausingLocked(userLeaving, false, true, dontWaitForPause);
    }

    if (pausing) {
        ................
        // At this point we want to put the upcoming activity‘s process
        // at the top of the LRU list, since we know we will be needing it
        // very soon and it would be a waste to let it get killed if it
        // happens to be sitting towards the end.
        if (next.app != null && next.app.thread != null) {
            //在中断当前界面的Activity时,调用待启动Activity所在进程的优先级,保证其不被kill
            mService.updateLruProcessLocked(next.app, true, null);
        }
        ................
        return true;
    } else if (mResumedActivity == next && next.state == ActivityState.RESUMED &&
            mStackSupervisor.allResumedActivitiesComplete()){
        // It is possible for the activity to be resumed when we paused back stacks above if the
        // next activity doesn‘t have to wait for pause to complete.
        // So, nothing else to-do except:
        // Make sure we have executed any pending transitions, since there
        // should be nothing left to do at this point.
        //特殊情况,上面的代码中断后台栈,同时启动模式指定了FLAG_RESUME_WHILE_PAUSING
        mWindowManager.executeAppTransition();
        mNoAnimActivities.clear();
        ..........
        return true;
    }

    // If the most recent activity was noHistory but was only stopped rather
    // than stopped+finished because the device went to sleep, we need to make
    // sure to finish it as we‘re making a new activity topmost.
    //若之前存在未正常结束的Activity,那么要优先结束掉这些Activity
    if (mService.isSleepingLocked() && mLastNoHistoryActivity != null &&
            !mLastNoHistoryActivity.finishing) {
        ................
        requestFinishActivityLocked(mLastNoHistoryActivity.appToken, Activity.RESULT_CANCELED,
                null, "resume-no-history", false);
        mLastNoHistoryActivity = null;
        ................
    }
    ..............
    // Launching this app‘s activity, make sure the app is no longer
    // considered stopped.
    try {
        //通过PKMS,修改待启动Activity对应Package的stop状态
        AppGlobals.getPackageManager().setPackageStoppedState(
                next.packageName, false, next.userId); /* TODO: Verify if correct userid */
    } catch (RemoteException e1) {
    } catch (IllegalArgumentException e) {
        .................
    }
    ...............
    // We are starting up the next activity, so tell the window manager
    // that the previous one will be hidden soon.  This way it can know
    // to ignore it when computing the desired screen orientation.
    // 与WindowManager有关,通知它停止绘画
    if (prev != null) {
        ............
    } else {
        ............
    }

    //处理动画相关的选项
    Bundle resumeAnimOptions = null;
    if (anim) {
        ActivityOptions opts = next.getOptionsForTargetActivityLocked();
        if (opts != null) {
            resumeAnimOptions = opts.toBundle();
        }
        next.applyOptionsLocked();
    } else {
        next.clearOptionsLocked();
    }
    ...............
    if (next.app != null && next.app.thread != null) {
        //如果待启动的Activity已有对应的进程存在,则只需要重启Activity
        ..............
    } else {
        ............
        mStackSupervisor.startSpecificActivityLocked(next, true, true);
        ..............
    }
    .............
    return true;
}

resumeTopActivityInnerLocked函数非常繁琐,但整体来讲应该只有两个比较关键的地方:
1、如果mResumedActivity不为空,则需要先暂停这个Activity。
mResumedActivity代表当前已经存在于界面的Activity。当需要启动一个新的Activity时,需要先停止当前的Activity。
这部分工作由startPausingLocked函数来完成。

当前的Activity被中断后,将重新启动新的Activity。

2、当mResumedActivity为空时,若待启动的Activity对应的应用存在,那么仅需要重新启动该Activity;
否则,需要调用ActivityStackSupervisor的startSpecificActivityLocked函数,启动整个进程。

需要说明的是:
1、当系统启动第一个Activity,即Home时,mResumedActivity的值才会为null。
因此,即使我们以脚本的方式,启动一个Activity,也必须先中断当前的界面,才能进行后续的操作。

2、分析startPausingLocked函数时,将涉及到当前界面对应的进程、新启动Activity所在的进程,与AMS之间的交互,整体比较复杂。
因此还是先从简单的情况入手,看看直接启动新Activity所在进程的startSpecificActivityLocked函数。
从逻辑上看,猜测startPausingLocked函数中断现有Activity后,最终也会调用startSpecificActivityLocked启动新Activity。

七、startSpecificActivityLocked流程
现在我们跟进一下startSpecificActivityLocked函数:

void startSpecificActivityLocked(ActivityRecord r,
        boolean andResume, boolean checkConfig) {
    // Is this activity‘s application already running?
    //从AMS中查询是否已经存在满足要求的进程
    ProcessRecord app = mService.getProcessRecordLocked(r.processName,
            r.info.applicationInfo.uid, true);

    //设置启动时间
    r.task.stack.setLaunchTime(r);

    //如果对应进程已经存在,并向AMS注册过
    if (app != null && app.thread != null) {
        try {
            if ((r.info.flags&ActivityInfo.FLAG_MULTIPROCESS) == 0
                    || !"android".equals(r.info.packageName)) {
                // Don‘t add this if it is a platform component that is marked
                // to run in multiple processes, because this is actually
                // part of the framework so doesn‘t make sense to track as a
                // separate apk in the process.

                //单进程非系统应用,向app中增加activity对应的package信息
                //app中可能已经有对应的package信息了
                app.addPackage(r.info.packageName, r.info.applicationInfo.versionCode,
                        mService.mProcessStats);
            }

            //通知进程启动目标Activity
            realStartActivityLocked(r, app, andResume, checkConfig);
            return;
        } catch() {
            ............
        }
    }

    //如果进程不存在,利用AMS的startProcessLocked函数,创建一个新的进程
    mService.startProcessLocked(r.processName, r.info.applicationInfo, true, 0,
            "activity", r.intent.getComponent(), false, false, true);
}

顺着流程,进入AMS的startProcessLocked函数:

//一大堆的参数,遇到了再分析吧。。。。。
final ProcessRecord startProcessLocked(..........) {
    //转调用
    return startProcessLocked(..........);
}

final ProcessRecord startProcessLocked(......) {
    long startTime = SystemClock.elapsedRealtime();
    ProcessRecord app;

    //isolated为false
    if (!isolated) {
        //根据processName和uid寻找是否已经存在processRecord
        app = getProcessRecordLocked(processName, info.uid, keepIfLarge);
        ..............

        //FLAG_FROM_BACKGROUND表示发起这次启动的Task属于后台任务
        //如果没有设置该标志,那么本次启动请求就是由前台Task触发的
        if ((intentFlags & Intent.FLAG_FROM_BACKGROUND) != 0) {
            // If we are in the background, then check to see if this process
            // is bad.  If so, we will just silently fail.

            //如果一个应用在1分钟内连续崩溃超过两次,AMS就会将其ProcessRecord加入到BadProcesses中
            //正常情况下,一个应用崩溃后,系统会弹出一个警告框以提醒用户

            //但是如果一个后台Task启动BadProcess,然后该Process崩溃,由于用户看不到该Process对应的界面,
            //若弹出一个警告框,用户将觉得奇怪;因此,此处禁止后台Task启动BadProcess
            if (mAppErrors.isBadProcessLocked(info)) {
                ........
                return null;
            }
        } else {
            // When the user is explicitly starting a process, then clear its
            // crash count so that we won‘t make it bad until they see at
            // least one crash dialog again, and make the process good again
            // if it had been bad.
            .........
            //如果用户从界面主动选择启动一个Process,即使该Process是BadProcess,也不能禁止该操作
            //而且还要清空对应Process的“不良”记录

            //对比上面的代码,可以看出这其实是一种安全机制,防止不健全的程序不断启动潜在的崩溃组件,但该机制不限制用户行为
            mAppErrors.resetProcessCrashTimeLocked(info);
            if (mAppErrors.isBadProcessLocked(info)) {
                ........
                mAppErrors.clearBadProcessLocked(info);
                if (app != null) {
                    app.bad = false;
                }
            }
        }
    } else {
        // If this is an isolated process, it can‘t re-use an existing process.
        app = null;
    }
    .........
    // We don‘t have to do anything more if:
    // (1) There is an existing application record; and
    // (2) The caller doesn‘t think it is dead, OR there is no thread
    //     object attached to it so we know it couldn‘t have crashed; and
    // (3) There is a pid assigned to it, so it is either starting or
    //     already running.
    ............
    if (app != null && app.pid > 0) {
        if ((!knownToBeDead && !app.killed) || app.thread == null) {
            // We already have the app running, or are waiting for it to
            // come up (we have a pid but not yet its thread), so keep it.
            ............
            // If this is a new package in the process, add the package to the list
            //这个之前已经做过了,android代码写的比较冗余
            app.addPackage(info.packageName, info.versionCode, mProcessStats);
            ..........
            return app;
        }

        // An application record is attached to a previous process,
        // clean it up now.
        ..............
        //kill bad processes
        .............
        killProcessGroup(app.uid, app.pid);
        handleAppDiedLocked(app, true, true);
        ..............
    }
    ..................
    if (app == null) {
        ..............
        /创建出一个新的Process
        app = newProcessRecordLocked(info, processName, isolated, isolatedUid);
        ..........
        app.crashHandler = crashHandler;
        .............
    } else {
        // If this is a new package in the process, add the package to the list
        app.addPackage(info.packageName, info.versionCode, mProcessStats);
        ............
    }

    // If the system is not ready yet, then hold off on starting this
    // process until it is.
    if (!mProcessesReady
            && !isAllowedWhileBooting(info)
            && !allowWhileBooting) {
        if (!mProcessesOnHold.contains(app)) {
            mProcessesOnHold.add(app);
        }
        ........
        return app;
    }
    .............
    //调用下一个startProcessLocked函数
    startProcessLocked(
            app, hostingType, hostingNameStr, abiOverride, entryPoint, entryPointArgs);
    .......
    return (app.pid != 0) ? app : null;
}

这段代码对是否应该创建新进程进行判断,若需要创建新进程,将进一步调用重载后的startProcessLocked函数。

private final void startProcessLocked(......) {
    .................
    //启动一个进程
    //若AMS之前维持着这个进程的信息,那么现在需要移除
    if (app.pid > 0 && app.pid != MY_PID) {
        ................
        synchronized (mPidsSelfLocked) {
            mPidsSelfLocked.remove(app.pid);
            mHandler.removeMessages(PROC_START_TIMEOUT_MSG, app);
        }
        ...........
        app.setPid(0);
    }
    ..............
    //mProcessesOnHold用于保存那些在系统还没有准备好就提前请求启动的ProcessRecord
    mProcessesOnHold.remove(app);
    ..............
    updateCpuStats();
    .............
    try {
        try {
            final int userId = UserHandle.getUserId(app.uid);
            //通过PKMS检查待启动进程对应的package是否满足启动条件
            AppGlobals.getPackageManager().checkPackageStartable(app.info.packageName, userId);
        } catch (RemoteException e) {
            throw e.rethrowAsRuntimeException();
        }

        int uid = app.uid;
        int[] gids = null;
        int mountExternal = Zygote.MOUNT_EXTERNAL_NONE;
        if (!app.isolated) {
            int[] permGids = null;
            try {
                final IPackageManager pm = AppGlobals.getPackageManager();
                //通过PKMS得到进程对应的Gid
                permGids = pm.getPackageGids(app.info.packageName,
                        MATCH_DEBUG_TRIAGED_MISSING, app.userId);
                MountServiceInternal mountServiceInternal = LocalServices.getService(
                        MountServiceInternal.class);
                //这里应该是判断进程对外部存储设备的访问模式
                mountExternal = mountServiceInternal.getExternalStorageMountMode(uid,
                        app.info.packageName);
            } catch (RemoteException e) {
                ..............
            }

            /*
            * Add shared application and profile GIDs so applications can share some
            * resources like shared libraries and access user-wide resources
            */
            if (ArrayUtils.isEmpty(permGids)) {
                gids = new int[2];
            } else {
                gids = new int[permGids.length + 2];
                //permGid放到23号位置
                System.arraycopy(permGids, 0, gids, 2, permGids.length);
            }

            //得到共享应用的gid信息
            gids[0] = UserHandle.getSharedAppGid(UserHandle.getAppId(uid));
            gids[1] = UserHandle.getUserGid(UserHandle.getUserId(uid));
        }
        ................
        //ABI表示应用程序二进制接口,ABI精确地定义了你的应用程序及其代码期在运行时如何和系统交互
        String requiredAbi = (abiOverride != null) ? abiOverride : app.info.primaryCpuAbi;
        if (requiredAbi == null) {
            requiredAbi = Build.SUPPORTED_ABIS[0];
        }

        String instructionSet = null;
        if (app.info.primaryCpuAbi != null) {
            //得到对应的指令集
           instructionSet = VMRuntime.getInstructionSet(app.info.primaryCpuAbi);
        }

        app.gids = gids;
        app.requiredAbi = requiredAbi;
        app.instructionSet = instructionSet;

        // Start the process.  It will either succeed and return a result containing
        // the PID of the new process, or else throw a RuntimeException.
        ..........................
        //指定反射的className
        if (entryPoint == null) entryPoint = "android.app.ActivityThread";

        //Process.java的start函数,将通过socket发送消息给zygote
        //zygote将派生出一个子进程,子进程将通过反射调用ActivityThread的main函数
        //注意此时传递给zygote的参数并没有包含任何与Activity相关的信息
        Process.ProcessStartResult startResult = Process.start(entryPoint,
                app.processName, uid, uid, gids, debugFlags, mountExternal,
                app.info.targetSdkVersion, app.info.seinfo, requiredAbi, instructionSet,
                app.info.dataDir, entryPointArgs);
        ...................
        //增加电量统计项
        mBatteryStatsService.noteProcessStart(app.processName, app.info.uid);
        ...................
        if (app.persistent) {
            //实际仅判断启动的进程是否为com.android.phone
            //如果是Phone进程,watchdog将保留对应的pid
            //watchdog打印dump日志时,会打印phone对应的dump信息
            Watchdog.getInstance().processStarted(app.processName, startResult.pid);
        }
        ..............
        //利用启动的结果,更新ProcessRecord
        app.setPid(startResult.pid);
        app.usingWrapper = startResult.usingWrapper;
        app.removed = false;
        app.killed = false;
        app.killedByAm = false;
        ...............
        synchronized (mPidsSelfLocked) {
            //AMS以键值对的形式,保存pid和processRecord
            this.mPidsSelfLocked.put(startResult.pid, app);
            if (isActivityProcess) {
                Message msg = mHandler.obtainMessage(PROC_START_TIMEOUT_MSG);
                msg.obj = app;
                //发送一个延迟消息
                //在消息被处理前,若新创建的进程没有和AMS交互,那么该进程启动失败
                //正常延迟时间为10s
                //若通过wrapper(例如valgrind)加载,应用程序将在wrapper的运行环境中工作,耗时较长,延迟时间在N中定义为1200s
                mHandler.sendMessageDelayed(msg, startResult.usingWrapper
                        ? PROC_START_TIMEOUT_WITH_WRAPPER : PROC_START_TIMEOUT);
            }
        }
        ............
    } catch (RuntimeException e) {
        ...............
    }
}

至此,startSpecificActivityLocked函数分析完毕,Android系统开始通过创建zygote创建应用进程。

总结
至此,AMS启动Activity的第一部分分析完毕。
这一部分相对比较杂乱,需要考虑Activity的启动模式、Intent Flags等信息,以决定Activity与Task之间的关系。
这部分代码还需要判断Activity是否复用,是否需要移动对应的Task到前台,及在必要时,按照启动模式和Intent Flags对Task中的内容进行调整。
最后,判断Activity对应的进程是否存在。若对应进程存在,进需要重启Activity;否则,需要发送消息给zygote启动进程。

整体来讲,这部分代码的流程基本可以用下图表示:
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大图地址

自己对AMS的驾驭能力还不够,不能较好地精炼出最核心的流程,因此这部分分析不够简洁,
目前的分析只能算作一个代码阅读笔记,如有不恰当的地方,欢迎指正。

<script type="text/javascript"> $(function () { $(‘pre.prettyprint code‘).each(function () { var lines = $(this).text().split(‘\n‘).length; var $numbering = $(‘
    ‘).addClass(‘pre-numbering‘).hide(); $(this).addClass(‘has-numbering‘).parent().append($numbering); for (i = 1; i <= lines; i++) { $numbering.append($(‘
  • ‘).text(i)); }; $numbering.fadeIn(1700); }); }); </script>

    Android 7.0 ActivityManagerService(2) 启动Activity的过程:一