Как стать автором
Обновить

«Холодный» запуск Android-приложения

Разработка под Android
Перевод
Автор оригинала: Pierre-Yves Ricau
Всем приветъ! Давно ничего не писал.

Это будет серия постов о процессе «холодного» запуска Android приложения, с момента нажатия на иконку и до создания процесса приложения.

image

Общая схема


image

Открывая «окно»…


Перед тем как запустить новый процесс приложения, system_server создает стартовое окно используя метод PhoneWindowManager.addSplashScreen():

public class PhoneWindowManager implements WindowManagerPolicy {

  public StartingSurface addSplashScreen(...) {
    ...
    PhoneWindow win = new PhoneWindow(context);
    win.setIsStartingWindow(true);
    win.setType(TYPE_APPLICATION_STARTING);
    win.setTitle(label);
    win.setDefaultIcon(icon);
    win.setDefaultLogo(logo);
    win.setLayout(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT);

    addSplashscreenContent(win, context);

    WindowManager wm = (WindowManager) context.getSystemService(
      WINDOW_SERVICE
    );
    View view = win.getDecorView();
    wm.addView(view, params);
    ...
  }

  private void addSplashscreenContent(PhoneWindow win,
      Context ctx) {
    TypedArray a = ctx.obtainStyledAttributes(R.styleable.Window);
    int resId = a.getResourceId(
      R.styleable.Window_windowSplashscreenContent,
      0
    );
    a.recycle();
    Drawable drawable = ctx.getDrawable(resId);
    View v = new View(ctx);
    v.setBackground(drawable);
    win.setContentView(v);
  }
}

Стартовое окно это то, что пользователь будет видеть пока запускается само приложение. Окно будет отображаться до тех пор пока не будет запущена Activity и не будет отрисован первый кадр. То есть пока не будет завершен «холодный» запуск. Пользователь может видеть данное окно длительное время, поэтому постарайтесь сделать его приятным.

image

Содержимое стартового окна берется из drawable-ресурсов windowSplashscreenContent и windowBackground запускаемого Activity. Банальный пример такого окна:

image

Если пользователь восстанавливает Activity из режима последнего экрана(Recent screen), при этом на нажимая на иконку приложения, то system_server вызывает метод TaskSnapshotSurface.create(), чтобы создать стартовое окно из уже сделанного скриншота.

Как только стартовое окно показано пользователю, system_server готов запустить процесс приложения и вызывает метод ZygoteProcess.startViaZygote():

public class ZygoteProcess {
  private Process.ProcessStartResult startViaZygote(...) {
    ArrayList<String> argsForZygote = new ArrayList<>();
    argsForZygote.add("--runtime-args");
    argsForZygote.add("--setuid=" + uid);
    argsForZygote.add("--setgid=" + gid);
    argsForZygote.add("--runtime-flags=" + runtimeFlags);
    ...
    return zygoteSendArgsAndGetResult(openZygoteSocketIfNeeded(abi),
                                          zygotePolicyFlags,
                                          argsForZygote);
  }
}

В коде видно, что метод ZygoteProcess.zygoteSendArgsAndGetResult() отправляет аргументы запуска через сокет Zygote-процессу.

«Разделение» Zygote-ы


Согласно документации Android-а об управлении памятью следует:
Каждый процесс приложения запускается с помощью форкания(разделения) от существующего Zygote-процесса…
Вкратце об этом я писал в предыдущей статье про запуск Android-а. А теперь давайте посмотрим поглубже на происходящие процессы.

Когда система загружается процесс Zygote стартует и выполняет метод ZygoteInit.main():

public class ZygoteInit {

  public static void main(String argv[]) {
    ...
    if (!enableLazyPreload) {
        preload(bootTimingsTraceLog);
    }
    // The select loop returns early in the child process after
    // a fork and loops forever in the zygote.
    caller = zygoteServer.runSelectLoop(abiList);
    // We're in the child process and have exited the
    // select loop. Proceed to execute the command.
    if (caller != null) {
      caller.run();
    }
  }

  static void preload(TimingsTraceLog bootTimingsTraceLog) {
    preloadClasses();
    cacheNonBootClasspathClassLoaders();
    preloadResources();
    nativePreloadAppProcessHALs();
    maybePreloadGraphicsDriver();
    preloadSharedLibraries();
    preloadTextResources();
    WebViewFactory.prepareWebViewInZygote();
    warmUpJcaProviders();
  }
}

Как вы видите метод ZygoteInit.main() делает 2 важные вещи:

  • Подгружает все необходимые системные библиотеки и ресурсы Android-фреймворка. Подобная предзагрузка не только экономит память но еще и экономит время запуска приложений.
  • Далее он запускает метод ZygoteServer.runSelectLoop(), который в свою очередь запускает сокет и начинает слушать вызовы данного сокета.

Когда же на сокет приходит команда на форкинг процесса, метод ZygoteConnection.
processOneCommand() обрабатывает аргументы используя метод ZygoteArguments.parseArgs() и запускает метод Zygote.forkAndSpecialize():

public final class Zygote {

  public static int forkAndSpecialize(...) {
    ZygoteHooks.preFork();

    int pid = nativeForkAndSpecialize(...);

    // Set the Java Language thread priority to the default value.
    Thread.currentThread().setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);

    ZygoteHooks.postForkCommon();
    return pid;
  }
}

image

На заметку: Начиная с Android 10 есть оптимизационная фича под названием Unspecialized App Process, которая имеет пул не специализированных Zygote-процессов, для еще более быстрого запуска приложений.

Приложение запустилось!


После форка дочерний процесс запускает метод RuntimeInit.commonInit(), который устанавливает дефолтный UncaughtExceptionHandler. Далее, процесс запускает метод ActivityThread.main():

public final class ActivityThread {

  public static void main(String[] args) {
    Looper.prepareMainLooper();

    ActivityThread thread = new ActivityThread();
    thread.attach(false, startSeq);

    Looper.loop();
  }

  final ApplicationThread mAppThread = new ApplicationThread();

  private void attach(boolean system, long startSeq) {
    if (!system) {
      IActivityManager mgr = ActivityManager.getService();
      mgr.attachApplication(mAppThread, startSeq);
    }
  }
}

Тут происходят две интересные вещи:

  • Метод ActivityThread.main() создает новый поток(Thread) и вызывает метод Looper.loop(), в котором будет запущен новый инстанс Looper-а. Он будет привязан к новому потоку(который становится MainThread-ом aka UiThread) и будет работать(теоретически) бесконечно. Looper привязавшись, будет ожидать сообщений для того чтобы поместить их к своему MessageQueue.
  • Далее, метод ActivityThread.attach() делает IPC-запрос к методу ActivityManagerService.attachApplication() system_server-а, тем самым давая понять, что MainThread нашего приложения запущен и готов к работе.

image

Контроль над приложением


В процессе system_server метод ActivityManagerService.attachApplication() вызывает метод ActivityManagerService.attachApplicationLocked(), который завершает настройку запускаемого приложения:

public class ActivityManagerService extends IActivityManager.Stub {

  private boolean attachApplicationLocked(
      IApplicationThread thread, int pid, int callingUid,
      long startSeq) {
    thread.bindApplication(...);

    // See if the top visible activity is waiting to run
    //  in this process...
    mAtmInternal.attachApplication(...);

    // Find any services that should be running in this process...
    mServices.attachApplicationLocked(app, processName);

    // Check if a next-broadcast receiver is in this process...
    if (isPendingBroadcastProcessLocked(pid)) {
        sendPendingBroadcastsLocked(app);
    }
    return true;
  }
}

Парочка ключевых выводов:

  • Процесс system_server делает IPC-запрос к методу ActivityThread.bindApplication() в процессе нашего приложения, который направляет запрос к методу ActivityThread.handleBindApplication() в MainThread-е приложения.
  • Сразу после этого, system_server планирует запуск Pending Activity, Service и BroadcastReciever-ов нашего приложения.
  • Метод ActivityThread.handleBindApplication() загружает APK-файл и компоненты приложения.
  • Разработчики имеют возможность немного повлиять на процессы перед запуском метода ActivityThread.handleBindApplication(), так что именно здесь должен начаться мониторинг холодного запуска приложения.

image

Давайте немного подробно разберем 3-ий пункт и узнаем что и как происходит при загрузке компонентов и ресурсов приложения. Порядок шагов такой:

  • Загрузка и создание инстанса класса AppComponentFactory.
  • Вызов метода AppComponentFactory.instantiateClassLoader().
  • Вызов метода AppComponentFactory.instantiateApplication() для загрузки и создания инстанса класса Application.
  • Для каждого объявленного ContentProvider-а, в порядке приоритета, вызов метода AppComponentFactory.instantiateProvider() для загрузки его класса и создания инстанса, после вызов метода ContentProvider.onCreate().
  • И наконец, вызов метода Application.onCreate().

Эпилог


Мы начали изучать «холодную» загрузку с очень обще-абстрагированного уровня:

image

Теперь мы знаем, что происходит «под капотом»:

image

Ну что же, это был длинный пост. Но это не все! В следующих постах мы продолжим глубокое погружение в процесс запуска Android-приложения. Оставайтесь с нами!
Теги:android development
Хабы: Разработка под Android
Всего голосов 17: ↑17 и ↓0+17
Просмотры5.6K

Похожие публикации

Лучшие публикации за сутки