通俗易懂的讲解:Android系统启动全流程与Launcher诞生记

将用"公司开业筹备"的比喻,结合源码解析Android系统启动流程和Launcher的诞生过程。整个过程就像一家科技公司从通电到正式营业的全过程:


🏢 第一章:公司开业全流程(Android系统启动)

1. ​​通电开机(电源启动)​

  • ​硬件动作​:按下电源键,芯片执行ROM中的引导代码
  • ​比喻​:给公司大楼接通电源
  • ​关键代码​:芯片固件(非Android代码)

2. ​​保安上岗(BootLoader)​

scss 复制代码
c
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// BootLoader伪代码
void main() {
    init_hardware();   // 初始化硬件
    load_kernel();     // 加载Linux内核到内存
    jump_to_kernel();  // 跳转到内核执行
}
  • ​职责​:检查硬件安全,加载操作系统内核
  • ​比喻​:保安检查大楼设施,准备迎接员工
  • ​实际位置​/bootloader/(设备厂商实现)

3. ​​基建完成(Linux内核启动)​

scss 复制代码
c
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// 内核启动流程
start_kernel()
    -> setup_arch()      // 架构初始化
    -> init_IRQ()        // 中断初始化
    -> time_init()       // 时钟初始化
    -> rest_init()       // 启动init进程
  • ​关键动作​​:

    • 初始化内存管理、进程调度
    • 加载驱动程序(显示屏、触摸屏等)
    • 启动第一个用户进程:​init​(PID=1)
  • ​比喻​​:完成大楼水电网络等基础设施建设

4. ​​HR就位(init进程)​

perl 复制代码
bash
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# init.rc 配置文件节选
service zygote /system/bin/app_process -Xzygote...
    class main
    socket zygote stream 660 root system
    onrestart restart surfaceflinger
  • ​核心任务​​:

    1. 初始化属性服务(property_set()

    2. 解析init.rc配置文件

    3. 启动关键进程:

      • ​Zygote​:进程孵化器
      • ​ServiceManager​:Binder管家
  • ​比喻​​:HR部门准备招聘,建立员工档案系统

5. ​​核心部门启动(Zygote & SystemServer)​

scss 复制代码
java
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// ZygoteInit.java
public static void main(String[] args) {
    registerZygoteSocket(); // 创建Socket
    preload();              // 预加载资源
    startSystemServer();    // 启动SystemServer
}
  • ​Zygote的魔法​​:

    • 创建Java虚拟机(Dalvik/ART)
    • 预加载类资源(preloadClasses()
    • 通过socket接收孵化请求
  • ​SystemServer登场​​:

    scss 复制代码
    java
    Copy
    // SystemServer.java
    private void run() {
        startBootstrapServices(); // 启动AMS/PMS等
        startCoreServices();      // 电池/存储服务
        startOtherServices();     // WMS/IMS等
    }
  • ​比喻​​:

    • Zygote:员工孵化中心
    • SystemServer:公司核心管理部门(财务、人事、后勤)

6. ​​前台开业(Launcher启动)​

当所有基础服务就绪后,ActivityManagerService(AMS)启动Launcher:

csharp 复制代码
java
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// ActivityManagerService.java
public void systemReady() {
    mStackSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked();
}

📱 第二章:Launcher诞生记(桌面启动流程)

1. ​​启动指令传递链​

2. ​​寻找Home应用(找前台接待)​

scss 复制代码
java
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// ActivityManagerService.java
boolean startHomeActivityLocked(int userId, String reason) {
    Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_MAIN);
    intent.addCategory(Intent.CATEGORY_HOME); // 关键过滤条件
    
    // 查询符合条件的应用
    ActivityInfo aInfo = resolveActivityInfo(intent, ...);
    
    // 启动Launcher
    mActivityStarter.startHomeActivityLocked(intent, aInfo, reason);
}
  • ​关键Intent​​:

    css 复制代码
    java
    Copy
    Intent {
        Action: "android.intent.action.MAIN"
        Category: "android.intent.category.HOME"
    }
  • ​Launcher的宣言​​(AndroidManifest.xml):

    ini 复制代码
    xml
    Copy
    <activity android:name=".Launcher">
        <intent-filter>
            <action android:name="android.intent.action.MAIN"/>
            <category android:name="android.intent.category.HOME"/>
        </intent-filter>
    </activity>

3. ​​加载应用图标(布置前台)​

Launcher启动后的工作流程:

java 复制代码
java
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// Launcher.java
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    LauncherAppState app = LauncherAppState.getInstance();
    mModel = app.setLauncher(this); // 绑定数据模型
    mModel.startLoader(); // 开始加载应用数据
}

数据加载过程:

4. ​​图标显示原理(布置展台)​

scss 复制代码
java
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// AllAppsContainerView.java
protected void onFinishInflate() {
    mAppsRecyclerView = findViewById(R.id.apps_list_view);
    mAdapter = new AppsAdapter(mApps); // 应用数据适配器
    mAppsRecyclerView.setAdapter(mAdapter);
}

// 当数据加载完成后
public void bindAllApplications(ArrayList<AppInfo> apps) {
    mApps.setApps(apps); // 更新数据
    mAdapter.notifyDataSetChanged(); // 刷新界面
}
  • ​关键技术​​:

    • RecyclerView:高效显示应用列表
    • Loader机制:后台加载数据不阻塞UI
    • AppInfo:封装应用信息(图标、名称、包名)

⚙️ 第三章:核心代码解析

1. ​​Zygote孵化SystemServer​

typescript 复制代码
java
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// ZygoteInit.java
private static void startSystemServer() {
    String args[] = {
        "--setuid=1000",
        "--setgid=1000",
        "--capabilities=" + capabilities,
        "com.android.server.SystemServer"
    };
    Zygote.forkSystemServer(...); // 关键孵化操作
}

2. ​​SystemServer启动服务​

scss 复制代码
java
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// SystemServer.java
private void startOtherServices() {
    // 启动ActivityManagerService
    mActivityManagerService = new ActivityManagerService(...);
    
    // 启动PackageManagerService
    mPackageManagerService = PackageManagerService.main(...);
    
    // 系统准备就绪
    mActivityManagerService.systemReady(() -> {
        // 这里触发Launcher启动!
    });
}

3. ​​Launcher数据加载​

scss 复制代码
java
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// LoaderTask.java (后台线程)
public void run() {
    loadAndBindWorkspace();  // 加载工作区
    loadAndBindAllApps();    // 加载所有应用
}

private void loadAllApps() {
    List<ApplicationInfo> apps = mPackageManager.getInstalledApplications();
    // 转换为AppInfo列表
    for (ApplicationInfo app : apps) {
        mAppInfos.add(new AppInfo(app));
    }
    // 回调主线程更新UI
    mHandler.post(() -> mCallbacks.bindAllApplications(mAppInfos));
}

📊 系统启动时间线

阶段 耗时 关键事件
BootLoader 0.5-2s 硬件初始化
Linux内核 1-3s 驱动加载
init进程 0.5s 启动Zygote
Zygote 1-2s 预加载类资源
SystemServer 3-5s 启动80+系统服务
Launcher 1-2s 加载应用图标

数据参考:Pixel设备实测,系统版本Android 12


💡 总结:Android启动核心四步曲

  1. ​底层准备​​(Linux内核)

    • 硬件初始化
    • 驱动加载
    • 启动init进程
  2. ​系统奠基​​(init → Zygote)

    • 启动属性服务
    • 创建Java虚拟机
    • 孵化SystemServer
  3. ​服务启动​​(SystemServer)

    • 核心服务:AMS、PMS、WMS
    • 硬件服务:SensorService、AudioService
    • 完成时触发systemReady()
  4. ​用户界面​​(Launcher)

    • 查询所有应用信息
    • 构建桌面图标
    • 响应用户交互

通过这个流程,Android系统完成了从冰冷的硬件到交互界面的华丽转变。理解这个流程,就能真正掌握Android系统的启动奥秘!

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