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Android Framework學習(四)之Launcher啟動流程解析

在之前的部落格中，我們學習了init程序、Zygote程序和SyetemServer程序的啟動過程，我們知道SystemServer程序主要用于啟動系統的各種服務，二者其中就包含了負責啟動Launcher的服務，LauncherAppService，本篇部落格我們将一起學習Launcher相關的知識。

Launcher概述

Launcher程式就是我們平時看到的桌面程式，它其實也是一個Android應用程式，隻不過這個應用程式是系統預設第一個啟動的應用程式，Android系統啟動的最後一步就是啟動Launcher程式，應用程式Launcher在啟動過程中會請求PackageManagerService傳回系統中已經安裝的應用程式的資訊，并将這些資訊封裝成一個快捷圖示清單顯示在系統螢幕上，這樣使用者可以通過點選這些快捷圖示來啟動相應的應用程式。

Launcher啟動流程

SystemServer程序的啟動過程中會調用其main靜态方法，開始執行整個SystemServer的啟動流程，在其中通過調用三個内部方法分别啟動boot service、core service和other service。在調用startOtherService方法中就會通過調用mActivityManagerService.systemReady()方法，而這個ActivityManagerService的systemReady函數就是啟動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);

...
}
...
}

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可以發現這個方法傳遞了一個Runnable參數，裡面執行了各種其他服務的systemReady方法，這裡不是我們關注的重點，我們看一下在ActivityManagerService中systemReady方法的具體實作

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");
        ...
    }

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重點是在這個方法體中調用了startHomeActivityLocked方法，看其名字就是說開始執行啟動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;
    }

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注釋1處的mFactoryTest代表系統的運作模式，系統的運作模式分為三種，分别是非工廠模式、低級工廠模式和進階工廠模式，mTopAction則用來描述第一個被啟動Activity元件的Action，它的值為Intent.ACTION_MAIN。是以注釋1的代碼意思就是mFactoryTest為FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL（低級工廠模式）并且mTopAction=null時，直接傳回false，然後是調用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;
    }

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getHomeIntent函數中建立了Intent，并将mTopAction和mTopData傳入。mTopAction的值為Intent.ACTION_MAIN，并且如果系統運作模式不是低級工廠模式則将intent的Category設定為Intent.CATEGORY_HOME。Launcher的Intent對象中添加了Intent.CATEGORY_HOME常量，這個其實是一個launcher的标志，一般系統的啟動頁面Activity都會在androidmanifest.xml中配置這個标志。

我們再回到ActivityManagerService的startHomeActivityLocked函數，假設系統的運作模式不是低級工廠模式，在注釋3處判斷符合Action為Intent.ACTION_MAIN，Category為Intent.CATEGORY_HOME的應用程式是否已經啟動，如果沒啟動則調用注釋4的方法啟動該應用程式。

startHomeActivityLocked方法中，經過一系列的判斷邏輯之後最後調用了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();
        }
    }

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發現其調用的是scheduleResumeTopActivities()方法，這個方法中就是Activity的啟動流程的邏輯了，此處不展開。

Launcher啟動的Intent是一個隐士的Intent，是以我們會啟動在androidmanifest.xml中配置了相同catogory的activity，android M中配置的這個catogory就是LauncherActivity。

LauncherActivity繼承與ListActivity，我們看一下其Layout布局檔案：

<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>

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可以看到我們現實的桌面其實就是一個ListView控件，通過intent,應用程式Launcher就會被啟動起來，并執行它的onCreate函數。

Launcher中應用圖示顯示流程

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());
            }
        }
...
    }

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注釋1處擷取LauncherAppState的執行個體并在注釋2處調用它的setLauncher函數并将Launcher對象傳入

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;
    }

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注釋1處會調用LauncherModel的initialize函數：

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

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在initialize函數中會将Callbacks，也就是傳入的Launcher 封裝成一個弱引用對象。是以我們得知mCallbacks變量指的就是封裝成弱引用對象的Launcher，這個mCallbacks後文會用到它。

再回到Launcher的onCreate函數，在注釋2處調用了LauncherModel的startLoader函數：

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
                }
            }
        }
    }

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注釋1處建立了具有消息循環的線程HandlerThread對象。注釋2處建立了Handler，并且傳入HandlerThread的Looper。Hander的作用就是向HandlerThread發送消息。在注釋3處建立LoaderTask，在注釋4處将LoaderTask作為消息發送給HandlerThread 。

LoaderTask類實作了Runnable接口，當LoaderTask所描述的消息被處理時則會調用它的run函數

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;
            }
        }
   ...     
  }

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Launcher是用工作區的形式來顯示系統安裝的應用程式的快捷圖示，每一個工作區都是來描述一個抽象桌面的，它由n個螢幕組成，每個螢幕又分n個單元格，每個單元格用來顯示一個應用程式的快捷圖示。注釋1處調用loadAndBindWorkspace函數用來加載工作區資訊，注釋2處的loadAndBindAllApps函數是用來加載系統已經安裝的應用程式資訊

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();
    }
}

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如果系統沒有加載已經安裝的應用程式資訊，則會調用注釋1處的loadAllApps函數：

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");
                }
            }
        });
       ...
    }

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在注釋1處會調用callbacks的bindAllApplications函數，在前面我們得知這個callbacks實際是指向Launcher的，是以我們來檢視Launcher的bindAllApplications函數

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);
    }
}

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注釋1處會調用AllAppsContainerView的setApps函數，并将包含應用資訊的清單apps傳進去

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

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

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包含應用資訊的清單apps已經設定到了AllAppsContainerView的AlphabeticalAppsList中，檢視AllAppsContainerView的onFinishInflate函數：

@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);
...
    }

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onFinishInflate函數在加載完xml檔案時就會調用，在注釋1處得到AllAppsRecyclerView用來顯示App清單，并在注釋2處将apps的資訊清單傳進去，并在注釋3處為AllAppsRecyclerView設定Adapter。這樣應用程式快捷圖示的清單就會顯示在螢幕上。

總結

Launcher的啟動流程

Zygote程序 –> SystemServer程序 –> startOtherService方法 –> ActivityManagerService的systemReady方法 –> startHomeActivityLocked方法 –> ActivityStackSupervisor的startHomeActivity方法 –> 執行Activity的啟動邏輯，執行scheduleResumeTopActivities()方法

因為是隐試的啟動Activity，是以啟動的Activity就是在AndroidManifest.xml中配置catogery的值為：

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

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