深入排查 FLAG 导致的 Activity 无法正常启动

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深入源码排查 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 导致的 Activity 无法正常启动

引言

众所周知 Android 中 Activity 有四种启动模式,决定了是否创建新的 Activity 实例或复用当前实例。但是实际上 Activity 的启动十分复杂,不单单是 android:launchMode 就能决定的,多个 Intent Flag 都能改变启动的行为模式,除此之外还会根据 android:taskAffinity 的值来判断对应任务栈是否存在。

基本 LaunchMode 行为模式

首先复习一下最基本的 LaunchMode 行为模式:

这是我们最熟知的启动模式,但是需要注意的是:上述行为模式仅限于未添加任何 Flag,并且没有改变 taskAffinity 的前提下。

Service 启动 Activity

如前所述,如果单纯的 Activity 启动 Activiy 且不添加任何 Flag 是没问题的,但是如果我们使用 Service 启动 Activity 就会遇到一个异常,在 Framework(本文 Framework 源码均来自 Android 11 版本)的源码中会抛出异常:

//android.app.ContextImpl
@Override
public void startActivity(Intent intent, Bundle options) {
    ……
    if ((intent.getFlags() & Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) == 0
            && (targetSdkVersion < Build.VERSION_CODES.N || targetSdkVersion >= Build.VERSION_CODES.P)
            && (options == null || ActivityOptions.fromBundle(options).getLaunchTaskId() == -1)) {
        throw new AndroidRuntimeException(
                "Calling startActivity() from outside of an Activity "
                        + " context requires the FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK flag."
                        + " Is this really what you want?");
    }
    ……
}

所以在 Service 中启动 Activity 必须添加 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK,原因也很简单,每个 Activity 启动都需要一个任务栈,非 Activity 的 context 存在后台启动的可能,而此时前台是其他 App 的任务栈,甚至我们的 App 根本没有创建过任务栈,为了防止这些无法预料的情况出现,被强制要求添加这个 Flag。

standard 是四种启动模式中最简单也最常见的,其他三种各有各的流程,唯独 standard 直接简单粗暴创建一个新的实例放到栈顶。那么问题来了,是否所有的 standard 都能创建一个新的实例呢?

无法启动的 standard Activity

复现流程

将所有不影响异常的业务代码删除之后得到的最精简复现流程如下:

  1. Service 附加 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 启动 A_Activity:
  startActivity(Intent(this, AActivity::class.java).apply { addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) })
  1. A_Activity 启动 B_Activity:
  startActivity(Intent(this, BActivity::class.java))
  1. Service 附加 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 启动 A_Activity:
  startActivity(Intent(this, AActivity::class.java).apply { addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) })

会发现 A_Activity 无法被启动,A_Activity 和 B_Activity 均未回调 onCreateonResume 或者 onNewIntent 等生命周期函数,也没有任何 Crash 或者 ANR 的日志发生,点击 B_Activity 可以正常操作。

原因推测

首先排除 Service 的 Context 的原因,因为我们可以构造如下流程,实验会发现 A_Activity 依然无法启动:

  1. MainActivity 中先 finish 后附加 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 启动 A_Activity:
  finish()
startActivity(Intent(this, AActivity::class.java).apply { addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) })
  1. A_Activity 启动 B_Activity:
  startActivity(Intent(this, BActivity::class.java))
  1. B_Activity 附加 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 启动 A_Activity:
  startActivity(Intent(this, AActivity::class.java).apply { addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) })

那么从使用排除法得到 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 有可能是原因了。另外细心观察上面的步骤,会发现第一步先 finishstartActivity,如果去掉 finish 做实验会发现其实可以成功启动 A_Activity,那么另一个原因应该就是 finish 了。

源码追踪

startActivityInner

Framework 的 Activity 启动源码非常繁杂,但是真正对 Activity 栈进行操作的函数是 ActivityStarter#startActivityInner,所以我们将着重分析这个方法。

//com.android.server.wm.ActivityStarter
int startActivityInner(final ActivityRecord r, ActivityRecord sourceRecord,
        IVoiceInteractionSession voiceSession, IVoiceInteractor voiceInteractor,
        int startFlags, boolean doResume, ActivityOptions options, Task inTask,
        boolean restrictedBgActivity, NeededUriGrants intentGrants) {
    setInitialState(r, options, inTask, doResume, startFlags, sourceRecord, voiceSession,
            voiceInteractor, restrictedBgActivity);

    // 计算 Activity 的启动 Flag
    computeLaunchingTaskFlags();
    ……
    // 确定是否将新 Activity 插入现有任务栈中,如果是则返回对应的 ActivityRecord,否则返回 null
    final Task reusedTask = getReusableTask();
    ……
    // 计算是否存在可用的任务栈
    final Task targetTask = reusedTask != null ? reusedTask : computeTargetTask();
    final boolean newTask = targetTask == null;
    mTargetTask = targetTask;

    computeLaunchParams(r, sourceRecord, targetTask);

    // 检查是否允许在给定任务栈或者新栈上启动 Activity
    int startResult = isAllowedToStart(r, newTask, targetTask);
    if (startResult != START_SUCCESS) {
        return startResult;
    }

    final ActivityRecord targetTaskTop = newTask ? null : targetTask.getTopNonFinishingActivity();
    if (targetTaskTop != null) {
        // 为了这次启动回收目标任务栈
        startResult = recycleTask(targetTask, targetTaskTop, reusedTask, intentGrants);
        if (startResult != START_SUCCESS) {
            return startResult;
        }
    } else {
        mAddingToTask = true;
    }
    ……
}

由于 startActivityInner 方法依然比较长,所以将只看几个可能产生影响的地方,对任务栈有影响的关键方法是 getReusableTaskrecycleTask

getReusableTask

首先先看看 getReusableTask 的源码:

//com.android.server.wm.ActivityStarter
private Task getReusableTask() {
    // 新 Activity 放到现有任务栈中的条件:
    // 1. Flags 包含 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 但是不包含 FLAG_ACTIVITY_MULTIPLE_TASK
    // 2. launchMode 是 singleInstance 或 singleTask
    boolean putIntoExistingTask = ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) != 0 &&
            (mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_MULTIPLE_TASK) == 0)
            || isLaunchModeOneOf(LAUNCH_SINGLE_INSTANCE, LAUNCH_SINGLE_TASK);
    putIntoExistingTask &= mInTask == null && mStartActivity.resultTo == null;
    ActivityRecord intentActivity = null;
    if (putIntoExistingTask) {
        if (LAUNCH_SINGLE_INSTANCE == mLaunchMode) {
            // singleInstance 相关
            intentActivity = mRootWindowContainer.findActivity(mIntent, mStartActivity.info,
                    mStartActivity.isActivityTypeHome());
        } else if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_LAUNCH_ADJACENT) != 0) {
            // 分屏相关
            intentActivity = mRootWindowContainer.findActivity(mIntent, mStartActivity.info,
                    !(LAUNCH_SINGLE_TASK == mLaunchMode));
        } else {
            // 除上述情况之外的情况寻找最合适的任务栈
            intentActivity =
                    mRootWindowContainer.findTask(mStartActivity, mPreferredTaskDisplayArea);
        }
    }
    ……
    return intentActivity != null ? intentActivity.getTask() : null;
}

根据上述源码,由于我们的 Flags 中包含 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 但是不包含 FLAG_ACTIVITY_MULTIPLE_TASK,所以会从现有的任务栈中寻找一个最合适的任务栈并将待启动的 Activity 插入其中,在我们举的例子中,会获取到 B_Activity 所在的任务栈。

recycleTask

接着来看看 recycleTask 的源码:

//com.android.server.wm.ActivityStarter
int recycleTask(Task targetTask, ActivityRecord targetTaskTop, Task reusedTask,
        NeededUriGrants intentGrants) {
    // 不同用户下不回收任务栈,直接启动 Activity 并添加到任务栈中
    if (targetTask.mUserId != mStartActivity.mUserId) {
        mTargetStack = targetTask.getStack();
        mAddingToTask = true;
        // 第一处 return
        return START_SUCCESS;
    }
    ……
    setTargetStackIfNeeded(targetTaskTop);
    ……
    // START_FLAG_ONLY_IF_NEEDED 表示启动和被启动者是同一个
    if ((mStartFlags & START_FLAG_ONLY_IF_NEEDED) != 0) {
        if (!mMovedToFront && mDoResume) {
            ……
            mTargetStack.moveToFront("intentActivityFound");
        }
        resumeTargetStackIfNeeded();
        // 第二处 return
        return START_RETURN_INTENT_TO_CALLER;
    }

    complyActivityFlags(targetTask,
            reusedTask != null ? reusedTask.getTopNonFinishingActivity() : null, intentGrants);
    ……
    if (mAddingToTask) {
        // 第三处 return
        return START_SUCCESS;
    }
    ……
    resumeTargetStackIfNeeded();
    mLastStartActivityRecord =
            targetTaskTop.finishing ? targetTask.getTopNonFinishingActivity() : targetTaskTop;
    // 第四处 return
    return mMovedToFront ? START_TASK_TO_FRONT : START_DELIVERED_TO_TOP;
}

根据单步调试,我们可以知道 recycleTask 返回的结果是 START_DELIVERED_TO_TOP,在 startActivityInnerrecycleTask 部分的相关代码是:

//com.android.server.wm.ActivityStarter#startActivityInner
startResult = recycleTask(targetTask, targetTaskTop, reusedTask, intentGrants);
if (startResult != START_SUCCESS) {
    return startResult;
}

即根本没有运行 startActivityInner 后半部分代码,启动失败原因就在于此,因此不再逐一解析 recycleTask,而是着眼于为何没有返回 START_SUCCESS,可以逐一寻找 recycleTask 中所有 return 的地方:

  1. 同一用户环境下,因此不会返回 START_SUCCESS
  2. START_FLAG_ONLY_IF_NEEDED 表示启动和被启动者是同一个 Activity,因此不会返回 START_RETURN_INTENT_TO_CALLER
  3. 根据 mAddingToTask 是否为 true 来确定是否返回 START_SUCCESS,关联方法是 complyActivityFlags,此处需要分析一下为何 mAddingToTaskfalse
  4. 根据 mMovedToFront 判断返回为 START_TASK_TO_FRONT 还是 START_DELIVERED_TO_TOP,关联的方法是 setTargetStackIfNeeded,由于上一步已经断绝了返回 START_SUCCESS 的可能,无法正常创建一个 Activity 实例了,就不再分析此方法。

complyActivityFlags

//com.android.server.wm.ActivityStarter
private void complyActivityFlags(Task targetTask, ActivityRecord reusedActivity,
        NeededUriGrants intentGrants) {
    ActivityRecord targetTaskTop = targetTask.getTopNonFinishingActivity();
    final boolean resetTask =
            reusedActivity != null && (mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_RESET_TASK_IF_NEEDED) != 0;
    if (resetTask) {
        targetTaskTop = mTargetStack.resetTaskIfNeeded(targetTaskTop, mStartActivity);
    }

    if ((mLaunchFlags & (FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK | FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK))
            == (FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK | FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK)) {
        // 如果设置了 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 和 FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK
        // 清除目标任务栈上所有的 Activity,并将待启动 Activity 的 intent 信息设置给目标任务栈
        targetTask.performClearTaskLocked();
        targetTask.setIntent(mStartActivity);
        mAddingToTask = true;
    } else if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP) != 0
            || isDocumentLaunchesIntoExisting(mLaunchFlags)
            || isLaunchModeOneOf(LAUNCH_SINGLE_INSTANCE, LAUNCH_SINGLE_TASK)) {
        // 如果设置了 FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP;文档模式;launchMode 是 singleInstance 或 singleTask
        // 清除待启动 Activity 在任务栈之上的所有 Activity
        final ActivityRecord top = targetTask.performClearTaskForReuseLocked(mStartActivity,
                mLaunchFlags);

        if (targetTaskTop.getTask() == null) {
            targetTask.addChild(targetTaskTop);
        }

        if (top != null) {
            if (top.isRootOfTask()) {
                top.getTask().setIntent(mStartActivity);
            }
            deliverNewIntent(top, intentGrants);
        } else {
            mAddingToTask = true;
            if (targetTask.getStack() == null) {
                mTargetStack =
                        getLaunchStack(mStartActivity, mLaunchFlags, null /* task */, mOptions);
                mTargetStack.addChild(targetTask, !mLaunchTaskBehind /* toTop */,
                        (mStartActivity.info.flags & FLAG_SHOW_FOR_ALL_USERS) != 0);
            }
        }
    } else if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP) == 0 && !mAddingToTask
            && (mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_REORDER_TO_FRONT) != 0) {
        // 如果设置了 FLAG_ACTIVITY_REORDER_TO_FRONT、没有设置 FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP 且待启动 Activity 已经在运行中
        // 将待启动 Activity 提到栈顶并回调 onNewIntent
        final ActivityRecord act =
                targetTask.findActivityInHistory(mStartActivity.mActivityComponent);
        if (act != null) {
            final Task task = act.getTask();
            task.moveActivityToFrontLocked(act);
            act.updateOptionsLocked(mOptions);
            deliverNewIntent(act, intentGrants);
            mTargetStack.mLastPausedActivity = null;
        } else {
            mAddingToTask = true;
        }
    } else if (mStartActivity.mActivityComponent.equals(targetTask.realActivity)) {
        // 待启动 Activity 的完整组件名如果和目标栈启动栈的 Activity 相同
        if (targetTask == mInTask) {
            // 目标任务栈和指定任务栈相同
            // 不新建 Activity 实例
        } else if (((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP) != 0
                        || LAUNCH_SINGLE_TOP == mLaunchMode)
                && targetTaskTop.mActivityComponent.equals(mStartActivity.mActivityComponent)
                && mStartActivity.resultTo == null) {
            // singleTop 模式下
            // 回调 onNewIntent
            if (targetTaskTop.isRootOfTask()) {
                targetTaskTop.getTask().setIntent(mStartActivity);
            }
            deliverNewIntent(targetTaskTop, intentGrants);
        } else if (!targetTask.isSameIntentFilter(mStartActivity)) {
            // 目标任务栈和待启动 Activity 的 Intent Filter 不同
            // 新建 Activity 实例
            mAddingToTask = true;
        } else if (reusedActivity == null) {
            // 没用复用的 Activity
            // 新建 Activity 实例
            mAddingToTask = true;
        }
    } else if (!resetTask) {
        // 一般从快捷图标或通知中启动
        // 需要添加新的 Activity 到 Task 最上面
        mAddingToTask = true;
    } else if (!targetTask.rootWasReset) {
        // 希望把待启动 Activity 放到目标任务栈底部,但是现在的代码结构做不到,只把待启动 Activity 的 Intent 设置给目标任务栈
        targetTask.setIntent(mStartActivity);
    }
}

当我们单步调试进 complyActivityFlags 会发现,只设置了 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK,没有设置 FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASKFLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOPFLAG_ACTIVITY_REORDER_TO_FRONT;启动模式是 standard;虽然待启动 Activity 的完整组件名如果和目标栈启动栈的 Activity 相同,但是却又不符合下面的所有判断;虽然可以进入 !resetTask 的分支却被上一个分支截胡……总之完美避过了所有能正常启动的 case。

resumeTopActivityInnerLocked

那么不能创建新的 Activity 实例会发生什么呢,这就需要关注 recycleTask 中的一个方法:resumeTargetStackIfNeeded,位于 complyActivityFlags 之后,用于将目标返回栈栈顶的 Activity 回调 onResume 方法,即虽然没有启动 A_Activity,但是把 B_Activity 给重新可见了。由于调用链路过长不多分析,但是层层调用后有一点需要关注,在 ActivityStack#resumeTopActivityInnerLocked 中:

//com.android.server.wm.ActivityStack#resumeTopActivityInnerLocked
if (mResumedActivity == next && next.isState(RESUMED)
        && taskDisplayArea.allResumedActivitiesComplete()) {
    executeAppTransition(options);
    if (DEBUG_STATES) Slog.d(TAG_STATES,
            "resumeTopActivityLocked: Top activity resumed " + next);
    return false;
}

B_Activity 本身就是 RESUMED 状态,所以会进入这个分支,不再继续 resumeTopActivityInnerLocked 后面的回调 onResume 逻辑直接返回。这就解释了为何 B_Activity 没有生命周期变化。

原因总结

我们原因推测时猜想 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 可以得到证实,那么猜想 MainActivity 的 finish 是在哪里造成影响的呢?其实是 complyActivityFlags 的分支顺序,如果不 finish,目标任务栈启动栈的 Activity 是 MainActivity,跟 A_Activity 不同名,所以会进入 !resetTask 分支,但是如果 finish 掉 MainActivity,目标任务栈启动栈的 Activity 就是第一次启动的 A_Activity,会被截胡而无法进入 !resetTask 分支。

简单总结一下就是因为启动 Flag,启动模式,现有栈的情况种种机缘巧合,让分支逐一落空导致没有任何 Activity 被启动,既不会回调 onNewIntent 也不会新建一个 Activity 实例。原本会将目标返回栈栈顶的 Activity(即 B_Activity)重新 resume,但是巧合的是 B_Activity 本来就是 RESUMED 状态,所以也就不会回调 B_Activity 的 onResume。种种巧合之下的结果就是看上去什么都没有发生,新启动的 Activity 没有启动,上一个 Activity 的生命周期也不会发生变化。

解决办法

梳理清楚了流程解决方案就很简单了,很多地方都有能打破这种奇葩 case 的可能,让 startActivityInner 正常进行后面的逻辑处理,仅列举几个简单的方法,根据自身的业务自行处理:

再现异常

复现流程

根据我们的业务需求,我们选择的方案如下:

  1. Service 附加 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK | FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK 启动 A_Activity,A_Activity 的 launchMode 为 singleInstance
  startActivity(Intent(this, AActivity::class.java).apply { addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK or Intent.FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK) })
  1. A_Activity 启动 B_Activity:
  finish()//注:此处 finish 和异常无关,仅为业务需求,即使去掉也会发生异常
startActivity(Intent(this, BActivity::class.java))
  1. 同步骤 1 启动 A_Activity。
  2. 同步骤 2 启动 B_Activity。

此时会出现 B_Activity 没有新建实例,而是会回调 onRestart 启动了第一次创建的 B_Activity。

源码追踪

根据上面的分析我们轻车熟路了,这又是某些 case 下没有创建 B_Activity 的实例而直接回调的 onResume 导致的。但是之前无法启动 A_Activity 是因为添加了 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK,然而现在启动 B_Activity 可什么 Flag 都没加,就是最简单的 startActivity,B_Activity的 launchMode 也是最基本的 standard

其实原因依然隐藏在源码中,startActivityInner 会调用 computeLaunchingTaskFlags 来计算启动时的 Flag:

private void computeLaunchingTaskFlags() {
    ……
    if (mInTask == null) {
        if (mSourceRecord == null) {
            if ((mLaunchFlags & FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK) == 0 && mInTask == null) {
                Slog.w(TAG, "startActivity called from non-Activity context; forcing " +
                        "Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK for: " + mIntent);
                mLaunchFlags |= FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK;
            }
        } else if (mSourceRecord.launchMode == LAUNCH_SINGLE_INSTANCE) {
            mLaunchFlags |= FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK;
        } else if (isLaunchModeOneOf(LAUNCH_SINGLE_INSTANCE, LAUNCH_SINGLE_TASK)) {
            mLaunchFlags |= FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK;
        }
    }
}

在不指定启动栈时,三种情况下系统会默认给 Flag 加上 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK:

  1. 没有源 Activity(比如A启动B,则A为源 Activity)
  2. 源 Activity 的 launchMode 是 singleInstance
  3. 待启动 Activity 的 launchMode 是 singleInstancesingleTask

原因就显而易见了,我们的 A_Activity 的 launchMode 是singleInstance,所以系统给 Flag 加上了 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK,于是又回到了之前分析的场景中。

解决办法

解决办法上一个场景中也给出了,启动 B_Activity 时加上 FLAG_ACTIVITY_MULTIPLE_TASK即可:

finish()//注:此处 finish 和异常无关,仅为业务需求
startActivity(
    Intent(this, BActivity::class.java)
        .apply { addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_MULTIPLE_TASK) })

总结

Activity 启动这块是非常复杂的,影响的因素也非常多,上面的两个场景还是属于比较简单的,仅仅是 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK 就造成了这么多的问题,而且看起都非常诡异难以排查,更不用说各种启动模式和 Flag 叠加时可能会遇到更多的坑点,不过一旦遇到了这些神坑,其实深入源码去研究有时候反而能更快得到结论。

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