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深浅模式

Android 应用启动流程 ​

1. 启动场景概览 ​

  • 冷启动（Cold Start）：进程不存在，系统需从 Zygote 派生新进程，完成资源装载与首帧绘制，耗时最长。
  • 热启动（Hot Start）：进程、Activity 均在前台待机，仅需恢复界面，耗时最短。
  • 温启动（Warm Start）：进程常驻但界面被销毁，需要重新创建 Activity 并恢复状态。

在性能分析中，冷启动最具挑战性，Google Play 的核心指标 Time To Full Display 以冷启动为主要评估对象。

2. 系统底层准备 ​

  1. Zygote 预热：
  • 系统开机时启动 Zygote 进程，预加载核心类库（如 core-libart.jar、framework.jar）、资源与 JNI 库。
  • 注册 Zygote Socket，等待系统请求派生新进程。
  1. System Server 启动：
  • Zygote fork 出 system_server 进程，初始化 ActivityManagerService（AMS）、PackageManagerService 等核心服务。
  • ActivityTaskManagerService (ATMS) 与 WindowManagerService (WMS) 准备好调度 Activity 与窗口的能力。

3. 启动入口：用户点击图标 ​

  1. Launcher 发送意图：用户点击桌面图标或其他入口，Launcher 通过 startActivity 向 ATMS 发送 Intent。
  2. 任务栈决策：ATMS 判断是否已有目标任务栈，决定复用栈顶 Activity 还是创建新任务。
  3. 进程存在性检查：AMS 查询目标应用进程是否在运行。
  • 存在：直接调度 Activity 生命周期。
  • 不存在：进入进程创建流程。

4. 进程创建流程（冷启动核心） ​

  1. ProcessRecord 构建：AMS 构建应用的 ProcessRecord，准备进程启动参数（进程名、UID、SELinux 策略、bindApplication 数据等）。
  2. 向 Zygote 发起请求：
  • 调用 Process.start() → 通过 ZygoteProcess 将启动命令写入 Zygote Socket。
  • 命令包含：进程名、nice name、targetSdk、runtime flags、GID 列表、调试标志等。
  1. Zygote fork 子进程：
  • Zygote 收到命令后执行 fork()。
  • 子进程重置进程状态（UID、GID、SELinux context、nice 值），并加载应用进程入口 ActivityThread。
  1. ActivityThread main：
  • 子进程调用 ActivityThread.main()，创建主线程（UI 线程）Looper，并向 AMS 发送 attachApplication。
  • 注册 ApplicationThread Binder 接口，供 AMS 回调。
  1. AMS 绑定应用：
  • AMS 收到 attachApplication 后，完成与进程的双向通信绑定。
  • 触发 Instrumentation.bindApplication，后续通过 scheduleTransaction 驱动组件生命周期。

5. 应用初始化顺序 ​

  1. ContentProvider 初始化：
  • AMS 在主线程调用 ActivityThread.installProvider，每个 Provider 执行 onCreate。
  • 注意：此阶段发生在 Application onCreate 之前，耗时 Provider 会阻塞启动。
  1. Application 创建：
  • 调用 LoadedApk.makeApplication → 执行 Application.attach、onCreate。
  • 常见初始化操作（SDK 注册、日志系统、DI 容器）在此发生，需控制耗时与主线程阻塞。
  1. Activity 启动事务：
  • AMS 发出 LaunchActivityItem 事务。
  • ActivityThread 解析事务，利用 Instrumentation.newActivity 反射实例化 Activity。
  • 执行 Activity.attach、onCreate、onStart、onResume，间穿插 Fragment 生命周期。

6. 首帧呈现流程 ​

  1. setContentView 与视图创建：
  • Activity 在 onCreate 调用 setContentView，加载布局 XML、构建 View 树。
  1. ViewRootImpl 建立：
  • WindowManager 将 DecorView 与 ViewRootImpl 绑定，发起与 WMS 的窗口同步。
  • Choreographer 注册 VSync 回调，准备 UI 绘制。
  1. 三大绘制阶段：
  • measure：计算 View 尺寸。
  • layout：确定位置。
  • draw：生成显示列表，交给 RenderThread 或 GPU。
  1. SurfaceFlinger 合成：
  • RenderThread 输出图像到 Surface。
  • SurfaceFlinger 将窗口合成后交给显示控制器，完成首帧展示。

7. 生命周期细节与关键线程 ​

  • 主线程 (UI 线程)：负责 Activity 生命周期、View 操作、广播接收等，避免超过 16ms 的阻塞操作。
  • Binder 线程池：处理来自系统服务的 Binder 调用（如 AMS）。
  • RenderThread：独立于 UI 线程，执行硬件加速绘制。
  • 其他初始化线程：建议通过 HandlerThread、Executors 分担初始化逻辑，避免主线程阻塞。

8. 性能与优化关键点 ​

  1. Application/ContentProvider 耗时：
  • 延迟初始化非关键组件，可结合 App Startup、Jetpack Startup。
  • 使用 StrictMode、Launch Time Report 监控主线程阻塞。
  1. 资源加载优化：
  • 精简启动 Activity 布局，使用 ViewStub、include 减少层级。
  • 合理使用 VectorDrawable、WebP 优化资源体积。
  1. IO 与网络：
  • 启动期避免同步 IO 或网络请求，必要时降级到后台线程并提供占位 UI。
  1. Dex 与 ClassLoader：
  • 使用 Profile Guided Optimization (PGO)、Baseline Profiles 减少类加载耗时。
  • 对多 Dex 应用提前合并或拆分合理模块。
  1. 进程常驻策略：
  • 合理使用前台服务、WorkManager 保持常驻，但需平衡耗电与策略限制。

9. 启动流程时序概览 ​

User Tap
  ↓
Launcher → ATMS/AMS → (检查或新建任务栈)
  ↓
[进程存在?]
  ├─是：scheduleLaunchActivity → Activity 生命周期
  └─否：
        AMS → Zygote 请求 → Zygote fork 子进程
          ↓
        ActivityThread.main → attachApplication
          ↓
        安装 ContentProvider → Application.onCreate
          ↓
        scheduleLaunchActivity → Activity onCreate/onStart/onResume
          ↓
        setContentView → View 测量布局绘制 → 首帧呈现

10. 监控与工具体系 ​

  • 官方工具：Android Studio Profiler、TraceView、Perfetto、adb shell am start -W、systrace。
  • 日志指标：使用 Logcat 的 ActivityTaskManager、ActivityManager 标签获取调度信息。
  • 第三方方案：埋点统计（如 Firebase Performance）、BlockCanary、Matrix 监控阻塞。

11. 最佳实践清单 ​

  • 保持冷启动首帧 < 2s，目标 700ms 以内。
  • 避免在 Application onCreate 中初始化重量级 SDK（如网络、广告），采用懒加载或后台初始化。
  • 使用 SplashScreen API（Android 12+）统一启动体验，结合过渡动画减少心理等待。
  • 对关键路径建立自动化监控（CI 中通过 macrobenchmark 测量）并设定回归阈值。
  • 定期审查任务栈与 Deep Link 入口，确保特殊场景（通知、ShareSheet）路径一致。

12. 扩展思考 ​

  • 多进程应用：独立进程的 Service/Provider 会触发额外进程启动，需分离初始化逻辑。
  • 模块化架构：Dynamic Feature 模块延迟加载，降低冷启动体积。
  • Compose UI：采用 Jetpack Compose 时关注首帧编译开销，结合 remember、DerivedStateOf 降低重组。
  • 未来趋势：App Startup 库与 Baseline Profiles 将成为启动优化标配；Android 15 引入 Partial Reactivation 以更高效恢复后台进程。

以上内容适用于主流 Android 8.0+ 系统版本，底层实现细节（如 ATMS/AMS 拆分）可能随版本微调，优化策略需结合实际硬件与业务场景验证。