Android APK 安裝與 Activity 啟動機(jī)制詳解

一、APK 安裝流程詳解

1.1 安裝步驟全解析

APK 的安裝可總結(jié)為以下 7 個(gè)關(guān)鍵步驟，無論 APK 是通過 adb 安裝（存儲于 PC 磁盤）還是通過應(yīng)用市場安裝（存儲于設(shè)備），流程一致：

步驟 1：臨時(shí)拷貝

  • APK 首先被拷貝到 /data/app/xxx.tmp 目錄下；
  • 其中 xxx 是一個(gè)隨機(jī)生成的字符串。

步驟 2：驗(yàn)證與重命名

  • 經(jīng)過重重驗(yàn)證與校驗(yàn)（包括簽名、版本號等）；
  • /data/app/xxx.tmp 目錄會被重命名為： 
    /data/app/[randomStrA]/[packageName]-[randomStrB]
  • 被拷貝的 APK 最終路徑為： 
    /data/app/[randomStrA]/[packageName]-[randomStrB]/base.apk
  • 同時(shí)會為 APK 生成一個(gè)唯一的 ID，又稱 appid。

步驟 3：Manifest 解析與 PMS 注冊

  • 解析 APK 的 AndroidManifest.xml 中的內(nèi)容為 ParsedPackage；
  • ParsedPackage 中的權(quán)限等信息經(jīng)過驗(yàn)證通過后，傳遞給 PMS（PackageManagerService）；
  • 這樣其他系統(tǒng)服務(wù)（如 ActivityManagerService）就可以從 PMS 獲取剛安裝 APK 的信息。

步驟 4：持久化安裝信息

  • 剛安裝的 APK 的安裝信息（如包名、版本、簽名證書、安裝時(shí)間等）會存儲到 PackageSetting；
  • PackageSetting 會傳遞給 Settings；
  • Settings 會將其持久化到 packages.xml 文件中。

步驟 5：創(chuàng)建 App Data 根目錄

  • 創(chuàng)建 app data 根目錄，該目錄是 APK 運(yùn)行期間數(shù)據(jù)存儲的根目錄；
  • 權(quán)限控制：只有當(dāng)前 APK 程序擁有該目錄的讀、寫、執(zhí)行權(quán)限，其他應(yīng)用沒有任何權(quán)限。

步驟 6：DEX 優(yōu)化（可選但推薦）

  • 對 APK 的 DEX 文件進(jìn)行優(yōu)化（如生成 OAT 文件）；
  • 注意：優(yōu)化即使不成功也不影響 APK 的安裝；
  • DEX 優(yōu)化可顯著提升 App 運(yùn)行性能。

步驟 7：發(fā)送安裝成功廣播

  • 系統(tǒng)發(fā)送 ACTION_PACKAGE_ADDED 等安裝成功廣播，通知其他組件。

【補(bǔ)充】
安裝耗時(shí)主要取決于 APK 大小和內(nèi)容復(fù)雜度。APK 越大、包含的 .so 庫越多，安裝時(shí)間越長。主要耗時(shí)體現(xiàn)在：

  • 拷貝 APK 文件；
  • 提取 native libraries（.so 文件）；
  • DEX 優(yōu)化（如 ART 編譯）。

1.2 參考資料與圖示

系統(tǒng)啟動流程
Android啟動流程
啟動流程圖
啟動流程圖
Framework源碼解析

【補(bǔ)充】
上述圖片雖標(biāo)題為“啟動流程”，但實(shí)際展示了 Android 系統(tǒng)從 Zygote 到 AMS/PMS 初始化的完整鏈路，與 APK 安裝密切相關(guān)，因安裝過程依賴 PMS 和 Installer 服務(wù)。

二、Activity 啟動流程（Framework 層調(diào)用鏈）

2.1 啟動調(diào)用棧（自上而下）

Activity#startActivity
Activity#startActivityForResult
Instrumentation#execStartActivity()
ActivityManagerService#startActivity()
ActivityTaskManagerService#startActivity()
ActivityTaskManagerService#startActivityAsUser()
ActivityStarter#execute()
ActivityStarter#startActivityMayWait()
ActivityStarter#startActivity()
ActivityStarter#startActivityUnchecked()
RootActivityContainer#startActivityLocked()
ActivityStack#resumeTopActivityUncheckedLocked()
ActivityStack#resumeTopActivityInnerLocked()

【補(bǔ)充】
自 Android 10 起，Activity 管理職責(zé)從 ActivityManagerService（AMS）部分遷移到新的 ActivityTaskManagerService（ATMS），以支持更復(fù)雜的多窗口和分屏場景。

三、Task 與回退棧機(jī)制

3.1 Task 的基本概念

  • 當(dāng)用戶點(diǎn)擊桌面上的 App 圖標(biāo)時(shí)，App 的默認(rèn) Activity（即配置了 MAIN + LAUNCHER intent-filter 的 Activity）會被啟動；
  • 該 Activity 會被放入系統(tǒng)剛創(chuàng)建的一個(gè) Task 中。

3.2 最近任務(wù)切換的本質(zhì)

  • 用戶通過“最近任務(wù)鍵”在多個(gè) App 之間切換，實(shí)質(zhì)是在多個(gè) Task 之間切換；
  • 每個(gè) Task 都有一個(gè)自己的回退棧（back stack），按順序記錄用戶打開的每個(gè) Activity；
  • 按返回鍵時(shí)，系統(tǒng)按倒序依次關(guān)閉這些 Activity。

3.3 Task 的生命周期與“殘影”

  • 當(dāng)回退棧中最后一個(gè) Activity 被關(guān)閉，Task 的生命結(jié)束；
  • 但該 Task 不會立即從最近任務(wù)列表消失；
  • 系統(tǒng)保留一個(gè)“殘影”供用戶“切回去”；
  • 此時(shí)“切回去”實(shí)為重新啟動 App，因?yàn)樵?Task 已銷毀；
  • 結(jié)論：在最近任務(wù)里看見的 Task，未必還活著。

3.4 Task 的疊加行為

  • 不僅 Activity 可在 Task 內(nèi)部疊成棧，不同的 Task 之間也可以疊加；
  • 限制：Task 的疊加只適用于前臺 Task；
  • 一旦前臺 Task 進(jìn)入后臺（如按 Home 鍵或最近任務(wù)鍵），疊加的多個(gè) Task 會立即被拆開。

四、Activity LaunchMode 詳解

4.1 Standard（默認(rèn)模式）

  • 每次啟動都會創(chuàng)建新實(shí)例，并加入當(dāng)前 Task 棧頂。

4.2 SingleTop

  • 行為與 Standard 類似，唯一區(qū)別：
    • 如果棧頂?shù)?Activity 恰好是要啟動的 Activity，則不新建，而是調(diào)用其 onNewIntent() 方法。

4.3 SingleTask

  • 任務(wù)棧中唯一：
    • 啟動同一個(gè) Activity 時(shí)，會清除其上方的所有 Activity；
    • 常用于應(yīng)用首頁。
  • 全局唯一性保證：
    • 保證“只有一個(gè) Task 里有這個(gè) Activity”；
    • 且“這個(gè) Task 里最多只有一個(gè)這個(gè) Activity”；
    • 因此，盡管名為 singleTask，實(shí)質(zhì)上限制了該 Activity 在全局只有一個(gè)對象。
  • 跨 App 行為：
    • 當(dāng)被其他 App 啟動時(shí)，不會進(jìn)入啟動者的 Task；
    • 而是在屬于它自己的 Task 中創(chuàng)建，并置于棧頂；
    • 然后將整個(gè) Task 被系統(tǒng)標(biāo)記為處于前臺，也可以理解為壓在啟動者 Task 之上。

4.4 SingleInstance

  • 系統(tǒng)唯一：
    • 整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)任務(wù)棧，且只有一個(gè) Activity 實(shí)例；
    • 常用于來電顯示等全局獨(dú)占場景。
  • 啟動行為：
    • 啟動新 Activity 時(shí)，由于 singleInstance 限制，新 Activity 不會進(jìn)入當(dāng)前 Task；
    • 而是被放入另一個(gè)獨(dú)立的 Task，并隨該 Task 一起被系統(tǒng)標(biāo)記為處于前臺。
  • 返回鍵行為差異（vs SingleTask）：
    • singleInstance：按返回鍵會直接回到原先的 App；
    • singleTask：在自己的 App 內(nèi)回退。
  • 桌面啟動行為差異：
    • singleInstance：從桌面再次點(diǎn)開 App 時(shí)，看不到該 Activity（它仍在后臺某個(gè) Task 中）；
      • 并未被殺死，再次啟動會回到前臺，并收到 onNewIntent() 回調(diào)。
    • standard/singleTop：Activity 依然在棧頂可見。

【補(bǔ)充】
singleInstance 的 Task 不會出現(xiàn)在最近任務(wù)列表中（或被同 affinity 的其他 Task 排擠），因此用戶“看不見”它，但它依然存活。

五、taskAffinity 機(jī)制

5.1 默認(rèn)行為

  • 一個(gè) App 默認(rèn)只能有一個(gè) Task 顯示在最近任務(wù)列表里；
  • 用于甄別“唯一性”的并非 App 本身，而是 taskAffinity。

5.2 taskAffinity 的取值規(guī)則

  • 默認(rèn)取自 Application 的 taskAffinity；
  • Application 的 taskAffinity 默認(rèn)為 App 的包名。

5.3 Task 的 taskAffinity

  • 每個(gè) Task 的 taskAffinity 取自其棧底 Activity 的 taskAffinity。

5.4 singleTask 與 taskAffinity 的交互

  • 若新 Activity 配置為 singleTask，Android 會檢查：
    • 新 Activity 的 taskAffinity 與當(dāng)前 Task 的 taskAffinity 是否相同；
    • 若相同 → 繼續(xù)入棧；
    • 若不同 → 進(jìn)入與其 taskAffinity 相同的現(xiàn)有 Task，或創(chuàng)建新 Task。

5.5 最近任務(wù)顯示規(guī)則

  • 不同的 Task 會并列展示在最近任務(wù)列表中；
  • 前提：它們的 taskAffinity 必須不同；
  • 同一個(gè) taskAffinity 可創(chuàng)建多個(gè) Task，但最多只有一個(gè)能顯示在最近任務(wù)列表；
  • 這解釋了為何 singleInstance Activity 會從最近任務(wù)中“消失”——被同 affinity 的其他 Task 搶占。
  • 不同 Task 之間：是 “并行存在于系統(tǒng)任務(wù)列表” 的關(guān)系，而非 “堆疊”，系統(tǒng)會記錄哪個(gè) Task 處于前臺。

六、allowTaskReparenting 機(jī)制（Task Reparenting）

6.1 默認(rèn)行為限制

  • Activity 默認(rèn)只歸屬于一個(gè) Task，不會在多個(gè) Task 間跳轉(zhuǎn)。

6.2 啟用 allowTaskReparenting

  • 若將 Activity 的 android:allowTaskReparenting="true"：
    • 當(dāng)從短信 App 打開郵件編寫 Activity 時(shí)，它會進(jìn)入短信 App 的 Task；
    • 但當(dāng)用戶稍后從桌面打開郵件 App 時(shí)，該 Activity 會被自動挪回郵件 App 的 Task，置于棧頂；
    • 切回短信 App 時(shí)，該 Activity 已消失。

6.3 與 singleTask 的對比優(yōu)勢

  • 無感知切換：沒有 Task 切換的夸張入場動畫；
  • 回退路徑連續(xù)：用戶切后臺再回來，不會像 singleTask 那樣被切斷回退路徑。

6.4 兼容性問題

  • 在 Android 9 和 10 上該屬性失效；
  • 在 Android 11 上被修復(fù)，恢復(fù)正常行為。

七、LaunchMode 使用場景總結(jié)

模式 主要用途
standard / singleTop App 內(nèi)部常規(guī)跳轉(zhuǎn)
singleInstance 開放給其他 App 使用的共享 Activity（如來電、支付頁）
singleTask 兼容派：既用于內(nèi)部（如首頁），也用于外部共享

【核心理解】
理解 launchMode 需從多應(yīng)用間的 Activity 跳轉(zhuǎn)入手。在一個(gè)應(yīng)用內(nèi)和多個(gè)應(yīng)用間，它們表現(xiàn)不同，但本質(zhì)統(tǒng)一：

  • Task 的唯一標(biāo)識是 affinity；
  • affinity 取決于棧底 Activity；
  • 系統(tǒng)通過標(biāo)記最近前臺應(yīng)用來處理Task的切換和回退，從感官上實(shí)現(xiàn)Task 內(nèi)部可以疊加 Task，但一旦進(jìn)入后臺會拆開；
  • Task 間的切換會有過場動畫。

八、擴(kuò)展參考資料（原樣保留）

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