Android9啟動Activity原理和優化建議

啟動Activity1111.png

Android在從9.0版本開始修改了啟動Activity流程, 跟以往版本的主要區別在于使用了Transaction。

Android9.0代碼:clientTransaction.addCallback函數傳入了LaunchActivityItem。

final boolean realStartActivityLocked(ActivityRecord r, ProcessRecord app,
            boolean andResume, boolean checkConfig) throws RemoteException {
         ......
         
             // Create activity launch transaction.   
                final ClientTransaction clientTransaction = ClientTransaction.obtain(app.thread,
                        r.appToken);
                clientTransaction.addCallback(LaunchActivityItem.obtain(new Intent(r.intent),
                        System.identityHashCode(r), r.info,
                        // TODO: Have this take the merged configuration instead of separate global
                        // and override configs.
                        mergedConfiguration.getGlobalConfiguration(),
                        mergedConfiguration.getOverrideConfiguration(), r.compat,
                        r.launchedFromPackage, task.voiceInteractor, app.repProcState, r.icicle,
                        r.persistentState, results, newIntents, mService.isNextTransitionForward(),
                        profilerInfo));

                // Set desired final state.
                final ActivityLifecycleItem lifecycleItem;
                if (andResume) {
                    lifecycleItem = ResumeActivityItem.obtain(mService.isNextTransitionForward());
                } else {
                    lifecycleItem = PauseActivityItem.obtain();
                }
                clientTransaction.setLifecycleStateRequest(lifecycleItem);

                // Schedule transaction.
                mService.getLifecycleManager().scheduleTransaction(clientTransaction);
          ......

Android9.0以下版本代碼會向ActivityThread的mH發送LAUNCH_ACTIVITY消息。

 final boolean realStartActivityLocked(ActivityRecord r, ProcessRecord app,
           boolean andResume, boolean checkConfig) throws RemoteException {

       ......

        app.thread.scheduleLaunchActivity(new Intent(r.intent), r.appToken,
                   System.identityHashCode(r), r.info,
                   // TODO: Have this take the merged configuration instead of separate global and
                   // override configs.
                   mergedConfiguration.getGlobalConfiguration(),
                    mergedConfiguration.getOverrideConfiguration(), r.compat,
                    r.launchedFromPackage, task.voiceInteractor, app.repProcState, r.icicle,
                    r.persistentState, results, newIntents, !andResume,
                    mService.isNextTransitionForward(), profilerInfo);

        ......

運行時執行startActivity后在主線程MessageQueue新增what等于100的Message, 這也是啟動Activity是異步的原因; 下圖為Android8.0在startActivity后的消息隊列截圖。

消息隊列.png

Android9.0及后續版本AndroidQ在新增what等于159即EXECUTE_TRANSACTION的消息, 且obj是ClientTransaction類對象。
Android9.0及后續版本.png

因為Android消息是個隊列, 當啟動Activity時會向隊列尾部新增一條Message, 如果消息隊列中有耗時操作的Message會導致啟動Activity時機延后。


調整啟動Activity消息的時序.png

安卓Looper會循環消費MessageQueue中的Message(注意:并不是真正的先入先出,原因是異步消息可以插隊), 想讓某個Message提前執行可以動態調整它在隊列中的位置。

消息循環.png

由于Linux的epoll機制, 保證了Looper.loop的死循環獲取消息時并不會阻塞主線程。 當前主線程無消息時進入睡眠狀態并阻塞等待nativePollOnce函數, 有消息時喚醒nativePollOnce函數并繼續向下執行。


Looper死循環不阻塞的原因.png

調整啟動Activity對應Message的測試代碼:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
 
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        findViewById(R.id.btn_ok).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override public void onClick(View v) {
              //new Handler().post(new Runnable() {
              //  @Override public void run() {
              //    try {
              //      //模擬主線程MessagQueue中有耗時的Message,導致startActivity運行時機被延后
              //      Thread.sleep(200);
              //    } catch (InterruptedException ex) {
              //      ex.printStackTrace();
              //    }
              //  }
              //});
                Log.d("brycegao", "------------------queue111111111");

                Intent intent = new Intent(MainActivity.this, SecondActivity.class);
                startActivity(intent);
                MessageQueue queue = Looper.myQueue();
                changeMsgSequence(queue);
                Log.d("brycegao", "------------------queue22222222");
            }
        });
    }

    private void changeMsgSequence(MessageQueue queue) {
      Class clz = MessageQueue.class;
      try {
        Field field = clz.getDeclaredField("mMessages");
        field.setAccessible(true);
        Object obj = field.get(queue);
        if (obj != null && obj instanceof Message) {
          Message msg = (Message) obj;
          Message newHead; //新的mMessage值
          if (Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.P) {
            newHead = alterMsgOrderBeforeAndroidP(msg);
          } else {
            //Android9及以上版本
            newHead = alterMsgOrderAfterAndroidP(msg);
          }
          field.set(queue, newHead);
        }
      } catch (Exception ex) {
        ex.printStackTrace();
      }

    }

    private Message getNextMessage(Message msg) {
        Class clz = Message.class;
        try {
            Field field = clz.getDeclaredField("next");
            field.setAccessible(true);
            Object object = field.get(msg);
            if (object != null && object instanceof Message) {
                return (Message) object;
            }
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    /**
     * 設置當前Message的下一個為next
     * @param cur
     * @param next
     */
    private void setNextMessage(Message cur, Message next) {
        Class clz = Message.class;
        try {
            Field field = clz.getDeclaredField("next");
            field.setAccessible(true);
            field.set(cur, next);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * Android9及后續版本Q移動activity啟動消息到隊列頭部
     * @param msg, 主線程MessageQueue的mMessages
     * @return
    */
    private Message alterMsgOrderAfterAndroidP(final Message msg) {
      Message head = msg;
      Message destMsg = msg;
      Message last = msg;

      while (head != null) {
        if (head.what == 159 && head.getTarget() != null
            && head.getTarget().getClass().toString().contains("android.app.ActivityThread$H")
            && isObjLaunchActivityItem(head.obj)) {
          Message nextMsg = getNextMessage(head);
          setNextMessage(last, nextMsg);
          setNextMessage(head, msg);
          return head;
        }
        last = head;
        head = getNextMessage(head);
      }
      return destMsg;
    }

  /**
   * 判斷Message的obj參數是否匹配啟動Activity
   * @param object, Message的obj參數
   * @return
   */
    private boolean isObjLaunchActivityItem(Object object) {
      if (object == null || !object.getClass().toString()
          .contains("android.app.servertransaction.ClientTransaction")) {
        return false;
      }

      try {
        Class clz = Class.forName("android.app.servertransaction.ClientTransaction");
        Field field = clz.getDeclaredField("mActivityCallbacks");
        field.setAccessible(true);
        Object data = field.get(object);
        if (data != null && data instanceof List) {
          List items = (List)data;
          if (items.size() > 0) {
            Object tranItem = items.get(0);
            if (tranItem.getClass().toString().endsWith("LaunchActivityItem")) {
               return true;
            }
          }
        }
      } catch (Exception ex) {
        ex.printStackTrace();
      }
      return false;
    }

    private Message alterMsgOrderBeforeAndroidP(final Message msg) {
        Message head = msg;
        Message destMsg = msg;   //新的隊列頭,即啟動activity消息
        Message last = msg;

        while (head != null) {
            if (head.what == 100 && head.getTarget() != null
                && head.getTarget().getClass().toString().contains("android.app.ActivityThread$H")) {
                //判斷是啟動activity的消息
                //{ when=-1m0s908ms what=100 obj=ActivityRecord{672a27c token=android.os.BinderProxy@4392705 {com.brycegao.findview/com.brycegao.findview.SecondActivity}} target=android.app.ActivityThread$H }
                Message nextMsg = getNextMessage(head);
                setNextMessage(last, nextMsg);
                setNextMessage(head, msg);
                return head;
            }

            last = head;
            head = getNextMessage(head);
        }

        return destMsg;
    }

啟動優化建議:
1、如果消息隊里中有耗時操作的Message, 建議運行時修改啟動Activity對應Message在隊列中的位置, 從而達到提前啟動Activity的目的。
2、App冷啟動或啟動Activity時將一部分必須運行在主線程的任務調整到IdleHandler中。

參考:http://www.lxweimin.com/p/aa03c4458b9a

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