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明修"栈"道——越过Android启动栈陷阱

2023-04-13  微信公众号  vivo互联网技术
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一、问题及背景

应用间相互联动、相互跳转，是实现系统整体性、体验一致性的重要手段，也是最简单的一种方法。

当我们用最常用的方法去startActivity时，竟也会遇到失败的情况。在真实业务中，就遇到了这样一例异常：用户点击某个按钮时，想要“简简单单”跳转另一个应用，却没有任何反应。

经验丰富的你，脑海中是否涌现出了各种猜想：是不是目标Activity甚至目标App不存在？是不是目标Activty没有对外开放？是不是有权限的限制或者跳转的action/uri错了……

真实的原因被flag、launchMode、Intent等特性层层藏匿，可能超出你此时的思考。

本文将从源码出发，探究前因后果，展开讲讲在startActivity()真正准备启动一个Activity前，需要经过哪些“磨难”，怎样有据可依地解决由栈问题导致的启动异常。

1.1 业务中遇到的问题

业务中的场景是这样的，存在A、B、C三个应用。

（1）从应用A-Activity1跳转至应用B-Activity2；

（2）应用B-Activity2继续跳转到应用C-Activity3；

（3）C内某个按钮，会再次跳转B-Activity2，但点击后没有任何反应。如果不经过前面A到B的跳转，C直接跳到B是可以的。

 

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1.2 问题代码

3个Activity的Androidmanifest配置如下，均可通过各自的action拉起，launchMode均为标准模式。

<!--应用A--> 
      <activity
            android:name=".Activity1"
            android:exported="true">
            <intent-filter>
                <action android:name="com.zkp.task.ACTION_TO_A_PAGE1" />
                <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
            </intent-filter>
        </activity>
<!--应用B-->
        <activity
            android:name=".Activity2"
            android:exported="true">
            <intent-filter>
                <action android:name="com.zkp.task.ACTION_TO_B_PAGE2" />
                <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
            </intent-filter>
        </activity>
<!--应用C-->
        <activity
            android:name=".Activity3"
            android:exported="true">
            <intent-filter>
                <action android:name="com.zkp.task.ACTION_TO_C_PAGE3" />
                <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
            </intent-filter>
        </activity>

A-1到B-2的代码，指定flag为

FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK

private void jumpTo_B_Activity2_ByAction_NewTask() {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setAction("com.zkp.task.ACTION_TO_B_PAGE2");
    intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
    startActivity(intent);
}

B-2到C-3的代码，未指定flag

private void jumpTo_C_Activity3_ByAction_NoTask() {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setAction("com.zkp.task.ACTION_TO_C_PAGE3");
    startActivity(intent);
}

C-3到B-2的代码，与A-1到B-2的完全一致，指定flag为 FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK

private void jumpTo_B_Activity2_ByAction_NewTask() {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setAction("com.zkp.task.ACTION_TO_B_PAGE2");
    intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
    startActivity(intent);
}

1.3 代码初步分析

仔细查看问题代码，在实现上非常简单，有两个特征：

（1）如果直接通过C-3跳B-2，没有任何问题，但A-1已经跳过B-2后，C-3就失败了。

（2）在A-1和C-3跳到B-2时，都设置了flag为FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK。

依据经验，我们推测与栈有关，尝试将跳转前栈的状态打印出来，如下图。

 

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由于A-1跳到B-2时设置了FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK，B-2跳到C-3时未设置，所以1在独立栈中，2、3在另一个栈中。示意如下图。

 

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C-3跳转B-2一般有3种可能的预期，如下图：预想1，新建一个Task，在新Task中启动一个B-2；预想2，复用已经存在的B-2；预想3，在已有Task中新建一个实例B-2。

 

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但实际上3种预期都没有实现，所有Activity的任何声明周期都没有变化，界面始终停留在C-3。

看一下FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK的官方注释和代码注释，如下图：

 

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重点关注这一段：

When using this flag, if a task is already running for the activity you are now starting, then a new activity will not be started; instead, the current task will simply be brought to the front of the screen with the state it was last in.

使用此flag时，如果你正在启动的Activity已经在一个Task中运行，那么一个新Activity不会被启动；相反，当前Task将简单地显示在界面的前面，并显示其最后的状态。

——显然，官方文档与代码注释的表述与我们的异常现象是一致的，目标Activity2已经在Task中存在，则不会被启动；Task直接显示在前面，并展示最后的状态。由于目标Activty3就是来源Activity3，所以页面没有任何变化。

看起来官方还是很靠谱的，但实际效果真的能一直与官方描述一致吗？我们通过几个场景来看一下。

二、场景拓展与验证

2.1 场景拓展

在笔者依据官方描述进行调整、复现的过程中，发现了几个比较有意思的场景。

PS：上面业务的案例中，B-2和C-3在不同应用内，又在相同的Task内，但实际上是否是同一个应用，对结果的影响并不大。为了避免不同应用和不同Task造成阅读混乱，同一个栈的跳转，我们都在本应用内进行，故业务中的场景等价于下面的【场景0】

【场景0】把业务中B-2到C-3的应用间跳转改为B-2到B-3的应用内跳转

// B-2跳转B-3
public static void jumpTo_B_3_ByAction_Null(Context context) {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setAction("com.zkp.task.ACTION_TO_B_PAGE3");
    context.startActivity(intent);
}

如下图，A-1设置NEW_TASK跳转B-2，再跳转B-3，最终设置NEW_TASK想跳转B-2。虽然跳C-3改为了跳B-3，但与之前问题的表现一致，没有反应，停留在B-3。

 

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有的读者会指出这样的问题：如果同一个应用内使用NEW_TASK跳转，而不指定目标的taskAffinity属性，实际是无法在新Task中启动的。请大家忽略该问题，可以认为笔者的操作是已经加了taskAffinity的，这对最终结果并没有影响。

【场景1】如果目标Task和来源Task不是同一个，情况是否会如官方文档所说复用已有的Task并展示最近状态？我们改为B-3启动一个新Task的新Activity C-4，再通过C-4跳回B-2

// B-3跳转C-4
public static void jumpTo_C_4_ByAction_New(Context context) {
    Intent intent = new Intent("com.zkp.task.ACTION_TO_C_PAGE4");
    intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
    context.startActivity(intent);
}
// C-4跳转B-2
public static void jumpTo_B_2_ByAction_New(Context context) {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setAction("com.zkp.task.ACTION_TO_B_PAGE2");
    intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
    context.startActivity(intent);
}

如下图，A-1设置NEW_TASK跳转B-2，再跳转B-3，再设置NEW_TASK跳转C-4，最终设置NEW_TASK想跳转B-2。

 

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预想的结果是：不会跳到B-2，而是跳到它所在Task的顶层B-3。

实际的结果是：与预期一致，确实是跳到了B-3。

【场景2】把场景1稍做修改：C-4到B-2时，我们不通过action来跳，改为通过setClassName跳转。

// C-4跳转B-2
public static void jumpTo_B_2_ByPath_New(Context context) {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setClassName("com.zkp.b", "com.zkp.b.Activity2"); // 直接设置classname,不通过action
    intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
    context.startActivity(intent);
}

如下图，A-1设置NEW_TASK跳转B-2，再跳转B-3，再设置NEW_TASK跳转C-4，最终设置NEW_TASK想跳转B-2。

 

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预想的结果是：与场景0一致，会跳到B-2所在Task的已有顶层B-3。

实际的结果是：在已有的Task2中，产生了一个新的B-2实例。

仅仅是改变了一下重新跳转B-2的方式，效果就完全不一样了！这与官方文档中提到该flag与"singleTask" launchMode值产生的行为并不一致！

【场景3】把场景1再做修改：这次C-4不跳栈底的B-2，改为跳转B-3，且还是通过action方式。

// C-4跳转B-3
public static void jumpTo_B_3_ByAction_New(Context context) {
    Intent intent = new Intent();
    intent.setAction("com.zkp.task.ACTION_TO_B_PAGE3");
    intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
    context.startActivity(intent);
}

如下图，A-1设置NEW_TASK跳转B-2，再跳转B-3，再设置NEW_TASK跳转C-4，最终设置NEW_TASK想跳转B-3。

 

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预想的结果是：与场景0一致，会跳到B-2所在Task的顶层B-3。

实际的结果是：在已有的Task2中，产生了一个新的B-3实例。

不是说好的，Activity已经存在时，展示其所在Task的最新状态吗？明明Task2中已经有了B-3，并没有直接展示它，而是生成了新的B-3实例。

【场景4】既然Activity没有被复用，那Task一定会被复用吗？把场景3稍做修改，直接给B-3指定一个单独的affinity。

<activity
    android:name=".Activity3"
    android:exported="true"
    android:taskAffinity="b3.task"><!--指定了亲和性标识-->
    <intent-filter>
        <action android:name="com.zkp.task.ACTION_TO_B_PAGE3" />
        <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
    </intent-filter>
</activity>

如下图，A-1设置NEW_TASK跳转B-2，再跳转B-3，再设置NEW_TASK跳转C-4，最终设置NEW_TASK想跳转B-3。

 

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——这次，连Task也不会再被复用了……Activity3在一个新的栈中被实例化了。

再回看官方的注释，就会显得非常不准确，甚至会让开发者对该部分的认知产生严重错误！稍微改变过程中的某个毫无关联的属性（如跳转目标、跳转方式……），就会产生很大差异。

在看flag相关注释时，我们要树立一个意识：Task和Activity跳转的实际效果，是launchMode、taskAffinity、跳转方式、Activity在Task中的层级等属性综合作用的结果，不要相信“一面之词”。

回到问题本身，究竟是哪些原因造就了上面的不同效果呢？只有源码最值得信赖了。

三、场景分析与源码探索

本文以Android 12.0源码为基础，进行探究。上述场景在不同Android版本上的表现是一致的。

3.1 源码调试注意事项

源码的调试方法，许多文章已经有了详细的教学，本文不再赘述。此处只简单总结其中需要注意的事项：

  1. 下载模拟器时，不要使用google Play版本，该版本类似user版本，无法选择system_process进程进行断点。
  2. 即使是Google官方模拟器和源码，在断点时，也会有行数严重不对应的情况（比如：模拟器实际会运行到方法A，但在源码中打断点时，实际不能定位到方法A的对应行数），该问题并没有很好的处理方法，只能尽量规避，如使模拟器版本与源码版本保持一致、多打一些断点增加关键行数被定位到的几率。

3.2 初步断点，明确启动结果

以【场景0】为例，我们初步确认一下，为什么B-3跳转B-2会无反应，系统是否告知了原因。

3.2.1 明确启动结果及其来源

在Android源码的断点调试中，常见的有两类进程：应用进程和system_process进程。

在应用进程中，我们能获取到应用启动结果的状态码result，这个result用来告诉我们启动是否成功。涉及堆栈如下图（标记1）所示：

Activity类::startActivity() 

→ startActivityForResult() 

→ Instrumentation类::execStartActivity()，

返回值result则是ATMS

（ActivityTaskManagerService）执行的结果。

 

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如上图（标记2）标注，ATMS类::startActivity()方法，返回了result=3。

在system_process进程中，我们看一下这个result=3是怎样被赋值的。略去详细断点步骤，实际堆栈如下图（标注1）所示：

ATMS类::startActivity() → startActivityAsUser() 

→ ActivityStarter类::execute() 

→ executeRequest() 

→ startActivityUnchecked() 

→ startActivityInner() 

→ recycleTask()，在recycleTask()中返回了结果。

 

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如上图（标注2）所示，result在mMovedToFrnotallow=false时被赋值，即result=START_DELIVERED_TO_TOP=3，而START_SUCCESS=0才代表创建成功。

看一下源码中对START_DELIVERED_TO_TOP的说明，如下图：

 

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Result for IActivityManaqer.startActivity: activity wasn't really started, but the given Intent was given to the existing top activity.

（IActivityManaqer.startActivityActivity的结果：Activity并未真正启动，但给定的Intent已提供给现有的顶层Activity。）

“Activity并未真正启动”——是的，因为可以复用

“给定的Intent已提供给现有的顶层Activity”——实际没有，顶层Activity3并没有收到任何回调，onNewIntent()未执行，甚至尝试通过Intent::putExtra()传入新的参数，Activity3也没有收到。官方文档又带给了我们一个疑问点？我们把这个问题记录下来，在后面分析。

满足什么条件，才会造成

START_DELIVERED_TO_TOP的结果呢？笔者的思路是，通过与正常启动流程对比，找出差异点。

3.3 过程断点，探索启动流程

一般来说，在定位问题时，我们习惯通过结果反推原因，但反推的过程只能关注到与问题强关联的代码分支，并不能能使我们很好地了解全貌。

所以，本节内容我们通过顺序阅读的方法，正向介绍startActivity过程中与上述【场景01234】强相关的逻辑。再次简述一下：

  1. 【场景0】同一个Task内，从顶部B-3跳转B-2——停留在B-3
  2. 【场景1】从另一个Task内的C-4，跳转B-2——跳转到B-3
  3. 【场景2】把场景1中，C-4跳转B-2的方式改为setClassName()——创建新B-2实例
  4. 【场景3】把场景1中，C-4跳转B-2改为跳转B-3——创建新B-3实例
  5. 【场景4】给场景3中的B-3，指定taskAffinity——创建新Task和新B-3实例

3.3.1 流程源码概览

源码中，整个启动流程很长，涉及的方法和逻辑也很多，为了便于大家理清方法调用顺序，方便后续内容的阅读，笔者将本文涉及到的关键类及方法调用关系整理如下。

后续阅读中如果不清楚调用关系，可以返回这里查看：

// ActivityStarter.JAVA
 
    ActivityStarter::execute() {
        executeRequest(intent) {
            startActivityUnchecked() {
                startActivityInner();
        }
    }
    ActivityStarter::startActivityInner() {
        setInitialState();
        computeLaunchingTaskFlags();
        Task targetTask = getReusableTask(){
            findTask();
        }
        ActivityRecord targetTaskTop = targetTask.getTopNonFinishingActivity();
        if (targetTaskTop != null) {
            startResult = recycleTask() {
                setTargetRootTaskIfNeeded();
                complyActivityFlags();
                if (mAddingToTask) {
                    return START_SUCCESS; //【场景2】【场景3】从recycleTask()返回
                }
                resumeFocusedTasksTopActivities()
                return mMovedToFront ? START_TASK_TO_FRONT : START_DELIVERED_TO_TOP;//【场景1】【场景0】从recycleTask()返回
            }
        } else {
            mAddingToTask = true;
        }
        if (startResult != START_SUCCESS) {
            return startResult;//【场景1】【场景0】从startActivityInner()返回
        }
        deliverToCurrentTopIfNeeded();
        resumeFocusedTasksTopActivities();
        return startResult;
    }

3.3.2 关键流程分析

（1）初始化

startActivityInner()是最主要的方法，如下列几张图所示，该方法会率先调用setInitialState()，初始化各类全局变量，并调用reset()，重置ActivityStarter中各种状态。

在此过程中，我们记下两个关键变量mMovedToFront和mAddingToTask，它们均在此被重置为false。

其中，mMovedToFront代表当Task可复用时，是否需要将目标Task移动到前台；mAddingToTask代表是否要将Activity加入到Task中。

 

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（2）计算确认启动时的flag

该步骤会通过computeLaunchingTaskFlags()方法，根据launchMode、来源Activity的属性等进行初步计算，确认LaunchFlags。

此处重点处理来源Activity为空的各类场景，与我们上文中的几种场景无关，故不再展开讲解。

（3）获取可以复用的Task

该步骤通过调用getReusableTask()实现，用来查找有没有可以复用的Task。

先说结论：场景0123中，都能获取到可以复用的Task，而场景4中，未获取到可复用的Task。

为什么场景4不可以复用？我们看一下getReusableTask()的关键实现。

 

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上图（标注1）中，putIntoExistingTask代表是否能放入已经存在的Task。当flag含有NEW_TASK且不含MULTIPLE_TASK时，或指定了singleInstance或singleTask的launchMode等条件，且没有指定Task或要求返回结果 时，场景01234均满足了条件。

然后，上图（标注2）通过findTask()查找可以复用的Task，并将过程中找到的栈顶Activity赋值给intentActivity。最终，上图（标注3）将intentActivity对应的Task作为结果。

findTask()是怎样查找哪个Task可以复用呢？

 

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主要是确认两种结果mIdealRecord——“理想的ActivityRecord”  和 mCandidateRecord——"候选的ActivityRecord"，作为intentActivity，并取intentActivity对应的Task作为复用Task。

什么ActivityRecord才是理想或候选的ActivityRecord呢？

在mTmpFindTaskResult.process()中确认。

 

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程序会将当前系统中所有的Task进行遍历，在每个Task中，进行如上图所示的工作——将Task的底部Activity realActivity与目标Activity cls进行对比。

场景012中，我们想跳转Activity2，即cls是Activity2，与Task底部的realActivity2相同，则将该Task顶部的Activity3 r作为“理想的Activity”；

场景3中，我们想跳转Activity3，即cls是Activity3，与Task底部的realActivity2不同，则进一步判断task底部Activity2与目标Activity3的栈亲和行，具有相同亲和性，则将Task的顶部Activity3作为“候选Activity”；

场景4中，所有条件都不满足，最终没能找到可复用的Task。在执行完getReusableTask()后将mAddingToTask赋值为true

由此，我们就能解释【场景4】中，新建了Task的现象。

（4）确定是否需要将目标Task移动到前台

如果存在可复用的Task，场景0123会执行recycleTask()，该方法中会相继进行几个操作：setTargetRootTaskIfNeeded()、

complyActivityFlags()。

首先，程序会执行

setTargetRootTaskIfNeeded()，用来确定是否需要将目标Task移动到前台，使用mMovedToFront作为标识。

 

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在【场景123】中，来源Task和目标Task是不同的，differentTopTask为true，再经过一系列Task属性对比，能够得出mMovedToFront为true；

而场景0中，来源Task和目标Task相同，differentTopTask为false，mMovedToFront保持初始的false。

由此，我们就能解释【场景0】中，Task不会发生切换的现象。

（5）通过对比flag、Intent、Component等确认是否要将Activity加入到Task中

还是在【场景0123】中，recycleTask()会继续执行complyActivityFlags()，用来确认是否要将Activity加入到Task中，使用mAddingToTask作为标识。

该方法会对FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK、

FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TASK、

FLAG_ACTIVITY_CLEAR_TOP等诸多flag、Intent信息进行一系列判断。

 

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上图（标注1）中，会先判断后续是否需要重置Task，resetTask，判断条件则是FLAG_ACTIVITY_RESET_TASK_IF_NEEDED，显然，场景0123的resetTask都为false。继续执行。

接着，会有多种条件判断按顺序执行。

在【场景3】中，目标Component（mactivityComponent）是B-3，目标Task的realActivity则是B-2，两者不相同，进入了resetTask相关的判断（标注2）。

之前resetTask已经是false，故【场景3】的mAddingToTask脱离原始值，被置为true。

在【场景012】中，相对比的两个Activity都是B-2（标注3），可以进入下一级判断——isSameIntentFilter()。

 

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这一步判断的内容就很明显了，目标Activity2的已有Intent 与 新的Intent做对比。很显然，场景2中由于改为了setClassName跳转，Intent自然不一样了。

故【场景2】的mAddingToTask脱离原始值，被置为true。

总结看一下：

【场景123】的mMovedToFront最先被置为true，而【场景0】经历重重考验，保持初始值为false。

——这意味着当有可复用Task时，【场景0】不需要把Task切换到前列；【场景123】需要切换到目标Task。

【场景234】的mAddingToTask分别在不同阶段被置为true，而【场景01】，始终保持初始值false。

——这意味着，【场景234】需要将Activity加入到Task中，而【场景01】不再需要。

（6）实际启动Activity或直接返回结果

被启动的各个Activity会通过resumeFocusedTasksTopActivities()等一系列操作，开始真正的启动与生命周期的调用。

我们关于上述各个场景的探索已经得到答案，后续流程便不再关注。

四、问题修复及遗留问题解答

4.1 问题修复

既然前面总结了这么多必要条件，我们只需要破坏其中的某些条件，就可以修复业务中遇到的问题了，简单列举几个的方案。

4.2 遗留问题

还记得我们在文章开端的某个疑惑吗，为什么没有回调onNewIntent()？

onNewIntent() 会通过deliverNewIntent()触发，而deliverNewIntent()仅通过以下两个方法调用。

 

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complyActivityFlags()就是上文3.3.1.5中我们着重探讨的方法，可以发现complyActivityFlags()中所有可能调用deliverNewIntent()的条件均被完美避开了。

而deliverToCurrentTopIfNeeded()方法则如下图所示。

 

图片

 

mLaunchFlags和mLaunchMode，无法满足条件，导致dontStart为false，无缘

deliverNewIntent()。

至此，onNewIntent()的问题得到解答。

五、结语

通过一系列场景假设，我们发现了许多出乎意料的现象：

  1. 文档提到FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK等价于singleTask，与事实并不完全如此，只有与其他flag搭配才能达到相似的效果。这一flag的注释非常片面，甚至会引发误解，单一因素无法决定整体表现。
  2. 官方文档提到
    START_DELIVERED_TO_TOP会将新的Intent传递给顶层Activity，但事实上，并不是每一种START_DELIVERED_TO_TOP都会把新的Intent重新分发。
  3. 同一个栈底Activity，前后两次都通过action或都通过setClassName跳转到时，第二次跳转竟然会失败，而两次用不同方式跳转时，则会成功。
  4. 单纯使用FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK时，跳栈底Activity和跳同栈内其他Activity的效果大相径庭。

业务中遇到的问题，归根结底就是对Android栈机制不够了解造成的。

在面对栈相关的编码时，开发者务必要想清楚，承担新开应用栈的Activty在应用全局承担怎样的使命，要对Task历史、flag属性、launchMode属性、Intent内容等全面评估，谨慎参考官方文档，才能避免栈陷阱，达成理想可靠的效果。

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