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android系统启动框架、Activity界面显示过程详解
一、Android系统框架
android的系统架构和其操作系统一样,采用了分层的架构。从架构图看,android分为四个层,从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和linux核心层。盗图如下:
具体每层的功能介绍如下:
(1) 应用程序层
该层提供一些核心应用程序包,例如电子邮件、短信、日历、地图、浏览器和联系人管理等。同时,开发者可以利用Java语言设计和编写属于自己的应用程序,而这些程序与那些核心应用程序彼此平等、友好共处。
(2)应用程序框架层
该层是Android应用开发的基础,开发人员大部分情况是在和她打交道。应用程序框架层包括活动管理器、窗口管理器、内容提供者、视图系统、包管理器、电话管理器、资源管理器、位置管理器、通知管理器和XMPP服务十个部分。在Android平台上,开发人员可以完全访问核心应用程序所使用的API框架。并且,任何一个应用程序都可以发布自身的功能模块,而其他应用程序则可以使用这些已发布的功能模块。基于这样的重用机制,用户就可以方便地替换平台本身的各种应用程序组件。
(3) 系统库和Android运行时
系统库包括九个子系统,分别是图层管理、媒体库、SQLite、OpenGLEState、FreeType、WebKit、SGL、SSL和libc。Android运行时包括核心库和Dalvik虚拟机,前者既兼容了大多数Java语言所需要调用的功能函数,又包括了Android的核心库,比如android.os、android.net、android.media等等。后者是一种基于寄存器的java虚拟机,Dalvik虚拟机主要是完成对生命周期的管理、堆栈的管理、线程的管理、安全和异常的管理以及垃圾回收等重要功能。
(4) Linux内核
Android核心系统服务依赖于Linux2.6内核,如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型。Linux内核也是作为硬件与软件栈的抽象层。驱动:显示驱动、摄像头驱动、键盘驱动、WiFi驱动、Audio驱动、flash内存驱动、Binder(IPC)驱动、电源管理等。
Android的系统架构采用分层架构的思想,架构清晰,层次分明,协同工作。因此,若想从事Android应用开发,则研究研究Android的应用框架层和应用程序层;若想从事Android系统开发,那研究下Android系统库和Android运行时;若想从事Android驱动开发,那试着看看Android的Linux内核。下面分别介绍android系统启动流程和Activity界面显示流程:
二、Android系统启动流程
众所周知,在Linux中,它的启动可以归为一下几个流程: Boot Loader——>初始化内核——>创建init进程——>根据inittable文件执行其他的启动项——>..... 。
由此可知,当初始化内核之后,就会启动一个相当重要的祖先进程,也就是init进程,在Linux中所有的进程都是由init进程直接或间接fork出来的。而对于Android来说,前面的流程都是一样的:
(1)当init进程创建之后,会fork出一个Zygote进程,这个进程是所有Java进程的父进程。我们知道,Linux是基于C的,而Android是基于Java的(当然底层也是C);
(2)然后fork出一个Zygote Java进程用来fork出其他的进程。当Zygote(孵化进程)被初始化的时候,会fork出System Server进程,这个进程在整个的Android进程中是非常重要的一个,地位和Zygote等同,它是属于Application Framework层的,Android中的所有服务,例如AMS, WindowsManager, PackageManagerService等等都是由这个SystemServer fork出来的。所以它的地位可见一斑;
(3)当System Server进程开启的时候,就会初始化AMS,同时,会加载本地系统的服务库,创建系统上下文,创建ActivityThread及开启各种服务等等。而在这之后,就会开启系统的Launcher程序,完成系统界面的加载与显示;
(4)系统启动完成后,当我们点击屏幕时,触摸屏的两层电极会连接在一起,也就产生了一个电压并通过对应的驱动把当前按压点的XY坐标传给android系统。系统在获取到XY值的时候,就会对按压点的范围进行一个判断,如果确定按压点处于一个APP图标或者是Button等等的范围中时,操作系统也就会认为用户当前已经点击了这个东西,启动对应的监听。而当系统判断我们点击的是APP图标时,该App就由Launcher开始启动了;
(5)当开始启动时,Launcher进程会采用Binder的方式向AMS(Activity Manager Server)发出startActivity请求;
(6)AMS在接收到请求之后,就会通过Socket向Zygote进程发送创建进程的请求;
(7)Zygote进程会fork出新的子进程(APP进程);
(8)随后APP进程会再向AMS发起一次请求,AMS收到之后经过一系列的准备工作再回传请求;
(9)APP进程收到AMS返回的请求后,会利用Handler向主线程(即UI线程)发送LAUNCH_ACTIVITY消息;
注:主线程(也即ActivityThread)里面存在一个main()方法,这也是APP的真正入口,当APP启动时,就会启动ActivityThread中的main方法,在main方法中系统会通过Looper.prepareMainLooper()来创建主线程的Looper以及MessageQueue,并通过Looper.loop来开启消息循环。
(10)主线程在收到消息之后,就创建目标Activity,并回调onCreate()/onStart()/onResume()等方法,UI渲染结束后便可以看到App主界面。
三、界面显示流程
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