Android系统开机动画的一辈子

时间 2020-04-21

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前言

在上篇文章【Android从上电到加载launcher，都发生了啥】中，简单介绍了Android系统从上电到加载launcher的流程，但比较粗略，特别是init以后，开机动画如何启动，又如何结束的，丝毫没有涉及，这篇文章就来好好说说。java

概述

先放上一张流程图，须要说明的是，下图中init所作的事不止下图所展现的，这里只是画出跟开机动画相关的流程。android

系统上电后，经过内置的rom_code将uboot映像从flash中加载到内存中运行，以后跳转到uboot执行，作一些硬件外设参数的初始化工做，而后从flash中加载kernel到内存中运行并跳转到kernel执行。微信

init进程是kernel的第一个进程，也是Android系统的第一个进程。而跟开机动画有关的，主要是init中作的两件事，一件事是启动surfaceflinger进程,开机动画的启动就是在这里触发；另一件事是启动zygote进程，zygote进程起来后就fork出了system_server，system_server主要是启动系统服务，如AMS,WMS,PMS等。等待一些关键服务ready后，就开始加载launcher，launcher加载好就触发结束开机动画的操做，从而进入到launcher界面。框架

bootanimation的开启

开机动画是在surfaceflinger中触发,而surfaceflinger进程是在init.rc中启动的，以下：async

service surfaceflinger /system/bin/surfaceflinger
复制代码

这里须要说明的是，在高版本的Android上，如AndroidP，surfaceflinger进程并非直接在init.rc文件中启动的，而是经过Android.bp文件去包含启动surfaceflinger.rc文件，而后在该文件中再去启动surfaceflinger:函数

AOSP/frameworks/native/services/surfaceflinger/Android.bp
...
init_rc: ["surfaceflinger.rc"],
...
AOSP/frameworks/native/services/surfaceflinger/surfaceflinger.rc
service surfaceflinger /system/bin/surfaceflinger
...
复制代码

surfaceflinger启动了，就会跑到它的main函数：oop

AOSP/frameworks/native/services/surfaceflinger/main_surfaceflinger.cpp

int main(int, char**) {
    ...
    // instantiate surfaceflinger
    sp<SurfaceFlinger> flinger = new SurfaceFlinger(); 
    ...
    flinger->init();
    ...
    flinger->run();
}
复制代码

这里建立一个SurfaceFlinger实例，而后执行了init(),看看它的实现：post

AOSP/frameworks/native/services/surfaceflinger/surfaceflinger.cpp
void SurfaceFlinger::init() {
    ...
    mStartPropertySetThread = new StartPropertySetThread();
    mStartPropertySetThread->Start();
    ...
}
复制代码

surfaceflinger完成初始化后，会直接实例化一个StartPropertySetThread，而后启动，咱们来看下：动画

bool StartPropertySetThread::threadLoop() {
// Set property service.sf.present_timestamp, consumer need check its readiness
property_set(kTimestampProperty, mTimestampPropertyValue ? "1" : "0");
// Clear BootAnimation exit flag
property_set("service.bootanim.exit", "0");
// Start BootAnimation if not started
property_set("ctl.start", "bootanim");
// Exit immediately
#ifdef MTK_BOOT_PROF
    SurfaceFlinger::bootProf(1);
#endif
    return false;
}
复制代码

这里设置属性【service.bootanim.exit】并采用【ctl.start】的方式启动开机动画：this

service bootanim /system/bin/bootanimation
复制代码

在这以后，开机动画就会启动，由bootanimation进程实现具体动画播放。

bootanimation的实现流程

先看下bootanimation进程的入口：

AOSP/frameworks/base/cmds/bootanimation_main.cpp
int main()
{
    setpriority(PRIO_PROCESS, 0, ANDROID_PRIORITY_DISPLAY);

    bool noBootAnimation = bootAnimationDisabled();
    ALOGI_IF(noBootAnimation,  "boot animation disabled");
    if (!noBootAnimation) {

        sp<ProcessState> proc(ProcessState::self());
        ProcessState::self()->startThreadPool();

        waitForSurfaceFlinger();

        // create the boot animation object
        sp<BootAnimation> boot = new BootAnimation(new AudioAnimationCallbacks());
        ALOGV("Boot animation set up. Joining pool.");

        IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
    }
    ALOGV("Boot animation exit");
    return 0;
}
复制代码

new了一个BootAnimation实例，而后建立了一个binder线程池，用于显示动画时，与surfaceflinger进程通讯用。接下来看看BootAnimation的实现：

AOSP/frameworks/base/cmds/bootanimation.cpp
BootAnimation::BootAnimation(sp<Callbacks> callbacks)
        : Thread(false), mClockEnabled(true), mTimeIsAccurate(false),
        mTimeFormat12Hour(false), mTimeCheckThread(NULL), mCallbacks(callbacks) {
    mSession = new SurfaceComposerClient();
    ...
}
复制代码

这里建立了SurfaceComposerClient，用于与surfaceflinger通信。接下来就到了onFirstRef:

void BootAnimation::onFirstRef() {
    status_t err = mSession->linkToComposerDeath(this);
    ALOGE_IF(err, "linkToComposerDeath failed (%s) ", strerror(-err));
    if (err == NO_ERROR) {
        run("BootAnimation", PRIORITY_DISPLAY);
    }
}
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这里先注册surfaceflinger的死亡消息通知书【linkToComposerDeath】，只要surfaceflinger挂掉了，bootanimation进程就会收到通知，从而执行以下代码：

void BootAnimation::binderDied(const wp<IBinder>&)
{
    // woah, surfaceflinger died!
    ALOGD("SurfaceFlinger died, exiting...");

    // calling requestExit() is not enough here because the Surface code
    // might be blocked on a condition variable that will never be updated.
    kill( getpid(), SIGKILL );
    requestExit();
}
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直接退出，等待surfaceflinger的下一次重启，若是还有来生的话。

onFirstRef在建立了死亡通知书后，还作了一件事，那就是run bootanimation,个中细节不在这里列出，bootanimation重写了readyToRun和threadLoop，咱们直接看threadLoop：

bool BootAnimation::threadLoop()
{
    bool r;
    // We have no bootanimation file, so we use the stock android logo
    // animation.
    if (mZipFileName.isEmpty()) {
        r = android();
    } else {
        r = movie();
    }

    eglMakeCurrent(mDisplay, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_SURFACE, EGL_NO_CONTEXT);
    eglDestroyContext(mDisplay, mContext);
    eglDestroySurface(mDisplay, mSurface);
    mFlingerSurface.clear();
    mFlingerSurfaceControl.clear();
    eglTerminate(mDisplay);
    eglReleaseThread();
    IPCThreadState::self()->stopProcess();
    return r;
}
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这里会根据有无定制的开机动画包，若是没有，则默认播放Android的那个经典动画，若是有，则进入movie播放开机动画：

bool BootAnimation::movie()
{
    ...
    playAnimation(*animation);
    ...
}

bool BootAnimation::playAnimation(const Animation& animation)
{
    ...
    //代码太长，就不贴出了，主要就是作动画播放的相关代码
    ...
    checkExit();
    ...
}
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开机动画开始播放了，那什么时候才结束播放呢？答案在checkExit方法中：

static const char EXIT_PROP_NAME[] = "service.bootanim.exit";
void BootAnimation::checkExit() {
    // Allow surface flinger to gracefully request shutdown
    char value[PROPERTY_VALUE_MAX];
    property_get(EXIT_PROP_NAME, value, "0");
    int exitnow = atoi(value);
    if (exitnow) {
        requestExit();
        mCallbacks->shutdown();
    }
}
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这里会一直检测【service.bootanim.exit】的值，当属性值为1的时候，则开机动画会requestExit,从而结束开机动画。那是谁给【service.bootanim.exit】的属性值设置为1呢？

bootanimation的结束

init启动zygote进程以后，由zygote孵化出了system_server，而后system_server启动了各类各类的系统所需的服务，其中就有AMS，AMS启动并ready后，会执行startHomeActivityLocked：

public void systemReady(final Runnable goingCallback, TimingsTraceLog traceLog) {
    ...
    startHomeActivityLocked(currentUserId, "systemReady");
    ...
}

boolean startHomeActivityLocked(int userId, String reason) {
    ...
    Intent intent = getHomeIntent();
    ActivityInfo aInfo = resolveActivityInfo(intent, STOCK_PM_FLAGS, userId);
    final String myReason = reason + ":" + userId + ":" + resolvedUserId;
    mActivityStartController.startHomeActivity(intent, aInfo, myReason);
    ...
}
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launcher在这里开始加载启动，在launcher的主线程处于空闲时，就会向ActivityManagerService发送一个activityIdle的消息：

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public final void activityIdle(IBinder token, Configuration config, boolean stopProfiling) {
    ...
    ActivityRecord r =
                    mStackSupervisor.activityIdleInternalLocked(token, false /* fromTimeout */,
                            false /* processPausingActivities */, config);

    ...
}
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这里经过activityIdleInternalLocked获取到ActivityRecord实例，咱们看看具体实现：

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java
final ActivityRecord activityIdleInternalLocked(final IBinder token, boolean fromTimeout,
        boolean processPausingActivities, Configuration config) {
        
    ....
    //Slog.i(TAG, "IDLE: mBooted=" + mBooted + ", fromTimeout=" + fromTimeout);
    if (isFocusedStack(r.getStack()) || fromTimeout) {
        booting = checkFinishBootingLocked();
    }
    ....
}
复制代码

这里会检测开机是否结束：

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java
private boolean checkFinishBootingLocked() {
    final boolean booting = mService.mBooting;
    boolean enableScreen = false;
    mService.mBooting = false;
    if (!mService.mBooted) {
        mService.mBooted = true;
        enableScreen = true;
 }
    if (booting || enableScreen) {
        mService.postFinishBooting(booting, enableScreen);
    }
    return booting;
}
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这里会直接进入到postFinishBooting方法中执行：

//AMS
void postFinishBooting(boolean finishBooting, boolean enableScreen) {
    mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage(FINISH_BOOTING_MSG,
            finishBooting ? 1 : 0, enableScreen ? 1 : 0));
}
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这里直接发一条消息【FINISH_BOOTING_MSG】，咱们看看具体handler的处理：

case FINISH_BOOTING_MSG: {
    if (msg.arg1 != 0) {
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "FinishBooting");
        finishBooting();
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
    }
    if (msg.arg2 != 0) {
        enableScreenAfterBoot();
    }
    break;
复制代码

最终执行到了enableScreenAfterBoot方法：

void enableScreenAfterBoot() {
    ...
    mWindowManager.enableScreenAfterBoot();
    ...
}
复制代码

这里调用了WMS的方法【enableScreenAfterBoot】，咱们跳入看看：

public void enableScreenAfterBoot() {

    ...
    performEnableScreen();
    ...
}

private void performEnableScreen() {
    ...
    if (!mBootAnimationStopped) {
        Trace.asyncTraceBegin(TRACE_TAG_WINDOW_MANAGER, "Stop bootanim", 0);
        // stop boot animation
        // formerly we would just kill the process, but we now ask it to exit so it
        // can choose where to stop the animation.
        SystemProperties.set("service.bootanim.exit", "1");
        mBootAnimationStopped = true;
    }
    
    ...
}
复制代码

到了这里，最终经过设置【service.bootanim.exit】的值，stop掉了开机动画，接着来的就是发出了开机广播。

结语

本篇文章简单介绍了开机动画从开始到结束的流程，涉及到的surfaceflinger进程，这个是开机动画可以显示的基础，若是它挂掉，开机动画也活不了。还有AMS等服务，在launcher加载完后，就设置属性【service.bootanim.exit】，结束开机动画，从而进入到launcher的界面。

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