App execution process (Android)

사용자가 디바이스에서 플러터로 개발한 앱을 실행했을때, Android OS 에서 어떻게 동작하는지에 대해 알아보자.

Android

1. 앱 클릭

사용자가 디바이스에서 앱 아이콘을 클릭하게 되면, Android 런처가 AndroidManifest.xml의 <intent-filter> 를 기준으로 앱의 진입점을 탐색/판단 후, 시스템 서버로 전달한다.

🐳 시스템 서버: 안드로이드 부팅시, Zygote를 복사해서 만든 별도의 시스템 프로세스.

• 안드로이드 운영체제의 핵심 서비스들이 동작하는 곳.

  • 앱 설치/삭제

  • UI 윈도우 배치 등

// MainActivity가 실행
<activity android:name=".MainActivity">
  <intent-filter>
    // MAIN 행동을 할수 있는 LAUNCHER에 뜨는 앱 => 앱 아이콘 눌렀을때 실행되도록 허용
    <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
    <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
  </intent-filter>
</activity>

🐳 intent-filter: 앱이 어떤 실행 요청을 받아들일수 있는지 명시한 것.

• 안드로이드는 앱 간 통신, 실행 요청을 intent라는 메시지 객체로 표현한다.

• 따라서, 앱이 intent로 표현된 요청을 받아들일 수 있도록, AndroidManifest.xml에 명시해야한다.

2. Zygote 프로세스 생성

Zygote은 안드로이드의 운영체제 프로세스이다.

시스템 서버는 클릭한 앱이 현재 프로세스로 실행되고 있는지 확인한다. 만약 실행중인 프로세스가 없다면, Zygote를 복제해 실행될 앱의 독립적인 프로세스가 생성한다. 생성된 프로세스 안의 ART가 1번에서 탐색한 앱의 진입점인 MainActivity를 로딩하고 인스턴스를 생성해 메모리에 적재한다.

🐳 Zygote: 안드로이드에서 실행되는 모든 프로세스의 부모 프로세스

• 안드로이드 OS 부팅시, 가장 먼저 실행됨.

• 안드로이드는 리눅스 기반이기 때문에, 앱을 실행할때마다 독립된 프로세스가 필요하다.

• 이때, 앱마다 JVM 등의 초기화를 실시하면 앱 속도 저하로 이어짐

• 따라서 Zygote 라는 기본 프로세스를 띄운후, 앱이 실행 될때마다 Zygote를 복사해 새로운 프로세스를 생성한

  • Zygote에서는 이미 실행중인 JVM이 있기 때문에 초기화 비용을 줄일수 있음.

3. MainActivity 실행

Flutter를 사용한 앱의 경우, MainActivity는 내부적으로 FlutterActivity를 상속하고 있다.

즉, MainActivity 실행 ⇒ ART가 MainActivity 인스턴스(FlutterActivity를 상속한) 생성 및 메모리 적재 인 것이다.

그렇다면 FlutterActivity는 어떤 동작을 하는지 알아보자.

FlutterActivity는 내부적으로 libflutter.so라는 Flutter 엔진 객체를 생성한다. 이후 Dart VM을 생성하고 Dart의 EntryPoint인 main.dart를 실행하게 되는데, 이때부터 우리가 작성한 dart코드가 적용되는 것이다.

🐳 Flutter 엔진을 ART가 실행해서 띄운다 라는 표현을 조금 더 자세하게 살펴보자

• FlutterActivity 내부에서는 JNI를 사용해서 네이티브 코드인 libflutter.so를 호출한다.

  • 🐳 JNI: Java에서 C++ 함수를 불러올수 있게 해주는 브릿지 역할

• 불러온 libflutter.so로 인해, Flutter 엔진이 메모리에 올라가며 실행되는 것이다.

• 그런데 ART는 Java 영역을 관리하고, C++ 영역은 ART와 별개로 JNI를 사용해서 직접 불러서 실행해야한다.

• 즉, 호출 자체는 ART가 했지만, Flutter 엔진은 C++ 런타임에서 실행되기 때문에 ART와 병렬적으로 실행된다. (ART는 Java 런타임)

4. UI 렌더링

void main() {
  runApp(MyApp());
}

실행된 Flutter 엔진 내부에서 Dart VM이 실행되는데, 최초 EntryPoint인 main.dart의 main 함수를 실행해 Flutter 앱 렌더링 파이프 라인이 실행된다. (Flutter의 렌더링 파이프 라인은 따로 포스팅할 예정이다)