Android性能优化之【启动优化】

我们都知道，现在的App已经由增量阶段转化为存量阶段。所以做好一款App是比做出一款App更重要的事情，这也是我写性能优化这个专栏的初衷。我先大概讲一下性能优化我准备讲那几块，大家都知道性能优化的方向有很多，不可能都去讲解。删繁就简就显得尤为重要，大家不管是看源码还是学技术，学到核心才是最关键的，这也是我最近一段时间才逐渐领悟到的。

本次性能优化专题准备分为4块：

• 启动优化
• 内存优化
• 崩溃优化
• 卡顿优化

文章更新的顺序也会按这个顺序来，我个人感觉性能优化掌握这几块通用的基本差不太多，如果后面有从事性能优化专项工作的同学可以在这个基础上深入。话不多说，我们开始启动优化的学习旅程吧。

学习启动优化前，我们应该先弄清楚手机从开机到App启动到底做了哪些事。如果不清楚Framework层的同学我建议可以先去看一本书《Android进阶揭秘》，然后再去下载一个版本的Android源码配合着看看，可能一开始看会比较痛苦，坚持一段时间后我相信你会大有收获。下面的内容默认同学们有这方面基础了。

这个流程我们再细分为3个方面：

• 从开机到显示应用列表
• 从点击应用图标到Activity创建成功
• 从Activity创建成功到画面显示

从开机到显示应用列表

我们先来看一张流程图：

开机加电后，CPU先执行预设代码 、加载ROM中的引导程序 Bootloader 和Linux内核到RAM内存中去，然后初始化各种软硬件环境、加载驱动程序、挂载根文件系统，执行 init进程 。

init进程会启动各种系统本地服务，如 SM （ServiceManager）、MS（Media Server）、bootanim（开机动画）等，然后init进程会在解析init.rc文件后fork()出 Zygote进程 。

Zygote会启动Java虚拟机，通过jni进入Zygote的java代码中，并创建 socket 实现IPC进程通讯，然后启动 SS （SystemServer）进程。

SS进程负责启动和管理整个Framework，包括 AMS （ActivityManagerService）、 WMS （WindowManagerService）、PMS（PowerManagerService）等服务、同时启动binder线程池，当SS进程将系统服务启动就绪以后，就会通知AMS启动Home。

AMS通过Intent隐式启动的方式启动 Launcher ，Launcher根据已安装应用解析对应的xml、通过findBiewById()获得一个RecycleView、加载应用图标、最后成功展示App列表。

解释

• 预设代码 ：cpu制造厂商会预设一个地址，这个地址是各厂家约定统一的，Android手机会将固态存储设备ROM预先映射到该地址上； 

• Bootloader ：类似BIOS，在系统加载前，用以初始化硬件设备，建立内存空间的映像图，为最终调用系统内核准备好环境； 

• init进程 ：init进程时Android系统中用户进程的鼻祖进程，主要作用是启动系统本地服务、fork出Zygote进程； 

• SM ：ServiceManager是一个守护进程，它维护着系统服务和客户端的binder通信； 

• Zygote进程 ：Zygote进程是所有Java进程的父进程，我们的APP都是由Zygote进程fork出来的； 

• socket ：一种独立于协议用于两个应用程序之间的数据传输的网络编程接口，是IPC中的一种；（但是在Android中一般使用Binder来实现IPC，这里使用socket的原因后面有写到） 

• SS ：Framework两大重要进程之一（另一个是Zygote），载着framework的核心服务，系统里面重要的服务都是SS开启的； 

• AMS ：服务端对象，负责系统中所有Activity的生命周期，打开App、Activity的开启、暂停、关闭都需要AMS来控制； 

• WMS ：窗口管理服务，窗口的启动、添加、删除、大小、层级都是由WMS管理；（下面会解释什么是窗口） 

• Launcher ：Launcher就是系统桌面，主要用来启动应用桌面，同时管理快捷方式和其他组件，本质上也是一个应用程序，和我们的App一样，也是继承自Activity，有自己的AndroidManifest；（所以才可以被AMS用Intent启动） 

Question 1：Zygote进程为什么使用Socket而不是Binder？ fork不允许存在多线程，而Binder通讯恰巧就是多线程；

Question 2：什么是窗口？ Android系统中的窗体是屏幕上的一块用于绘制各种UI元素并能够响应应用户输入的一个矩形区域，从原理上来讲，窗体的概念是独自占有一个Surface实例的显示区域，比如Dialog、Activity的界面、壁纸、状态栏以及Toast等都是窗体。

简而言之：开机时，芯片会将手机磁盘中预定位置的引导代码加载到内存中，启动init进程，init进程会通过解析init.rc启动zygote进程，zygote进程fork出systemserver进程，systemserver进程里面又启动了AMS，WMS，PMS等服务。Launcher本质上是一个Activity，由AMS启动管理。

从点击应用图标到Activity创建成功

我们来看一张流程图：

//然后点击应用图标后，先检查要打卡的Activity是否存在

--> Launcher.startActivitySafely()--> Launcher.startActivity()--> Activity.startActivity()--> Activity.startActivityForResult()//然后获取AMS的代理AMP--> Instrumentation.execStartActivity()--> ActivityManagerNative.getDefault().startActivity()--> ActivityManagerProxy.startActivity()--> ActivityManagerService.startActivity()--> startActivityAsUser(intent, requestCode, userId)--> ActivityStackSupervisor.startActivityMayWait()--> ActivityStackSupervisor.resolveActivity()--> ActivityStackSupervisor.startActivityLocked()--> new ActivityRecord对象，获取ActivityStack--> 找到ActivityStack后Launcher.onPause()//准备启动进程--> ActivityManagerService.startProcessLocked()//通过socket通知Zygote创建进程--> zygoteSendArgsAndGetResult()//创建ActivityThread--> ActivityThread.main()//告诉AMS我已经创建好了--> ActivityThread.attach()--> ActivityManagerProxy.attachApplication()--> ActivityMangerService.attachApplication()//找到Application实例并初始化--> ActivityMangerService.attachApplicationLocked()--> ApplicationThread.bindApplication()//创建Application--> AcitvityThread.bindApplication()--> Application.oncreate()//启动Activity--> ActivityStackSupervisor.attachApplicationLocked()--> ActivityStackSupervisor.realStartActivityLocked()--> ActivityThread.scheduleLaunchActivity()//进入UI线程--> handleLaunchActivity()--> performLaunchActivity()//创建Activity实例--> Instrumentation.newActivity()--> Activity.onCreate()

解释

• ActivityThread ：App的真正入口。当开启App之后，会调用main()开始运行，开启消息循环队列，这就是传说中的UI线程或者叫主线程。与ActivityManagerServices配合，一起完成Activity的管理工作； 

• ApplicationThread ：用来实现ActivityManagerService与ActivityThread之间的交互。在ActivityManagerService需要管理相关Application中的Activity的生命周期时，通过ApplicationThread的代理对象与ActivityThread通讯； 

• Instrumentation ：可以理解为应用进程的管家，每个应用程序只有一个，每个Activity内都有该对象的引用，ActivityThread要创建或暂停某个Activity时，都需要通过Instrumentation来进行具体的操作； 

• ActivityStack ：Activity在AMS的栈管理，用来记录已经启动的Activity的先后关系，状态信息等。通过ActivityStack决定是否需要启动新的进程； 

• ActivityRecord ：ActivityStack的管理对象，每个Activity在AMS对应一个ActivityRecord，来记录Activity的状态以及其他的管理信息。其实就是服务器端的Activity对象的映像； 

Question 1：如何判断APP是否已经启动？ AMS会保存一个ProcessRecord信息，有两部分构成，“uid + process”，每个应用工程序都有自己的uid，而process就是AndroidManifest.xml中Application的process属性，默认为package名。

每次在新建新进程前的时候会先判断这个 ProcessRecord 是否已存在，如果已经存在就不会新建进程了，这就属于应用内打开 Activity 的过程了。

从Activity创建成功到画面显示

onCreate()方法中先执行setContentView()方法将对应的xml文件传入，之后会去调用window.setContentView()，最终会在这里创建 Decorview 并填充标题栏、状态栏，然后获取 contentParent ，然后调用LayoutInflater.inflate解析xml文件获取根root（ViewRootImpl），通过root.addView()将contentParent添加到 ViewRootImpl 中去，至此onCreate()结束。

开始onResume()阶段，在开始会向H类发送一个消息，然后在ActivityThread中获取之前创建的Decorview并调用windowManager.add()，最后在windowManager中将窗口和窗口的参数传到root.setView()，然后ViewRoot通过Binder调用WMS，使WMS所在的SS进程接收到按键事件时，可以回调到该root，同时ViewRoot会向自己的handler发送一条消息，然后进行处理（performTraversals），之后开始绘制过程（在Surface的canvas上绘制）。

先利用MeasureSpec完成onmeasure()，然后在onlayout()中确定各元素的坐标，ondraw()负责将view画到canvas上，再通过Surface进行跨进程最终调用Native层的 SGL 、openGI，最后再去调用硬件CPU进行渲染操作，最终界面显示在你眼前

解释

• DecorView ：界面的根View，PhoneWindow的内部类 

• contentParent ：所有View的根View，在DecorView里面 

• ViewRootImpl ：ViewRoot是GUI管理系统与GUI呈现系统之间的桥梁， WindowManager 通过 ViewRootImpl 与 DecorView 起联系。并且， View 的绘制流程都是由 ViewRootImpl 发起的

• SGL ：底层的2D图形渲染引擎 

未完待续！