在Android系统中所有的应用程序进程以及系统服务进程SystemServer都是由Zygote进程孕育fork出来的这也许就是为什么要把它称为Zygote受精卵的原因吧。

由于Zygote进程在Android系统中有着如此重要的地位本文将详细分析它的启动过程

总体时序

先概述一下总体运行流程当按电源键首先是加载系统引导程序BootLoader然后启动linux内核再启动init进程最后Zygote进程启动完成。

理论上Android系统中的所有应用程序理论上都是由Zygote启动的。

Zygote前期启动启动服务后期主要fork程序。

init启动流程

用户空间的第一个进程进程号为1在《深入理解安卓内核思想》的257页里面写的是0在这记录一下职责创建Zygote初始化属***init文件位于源码目录system/core/init中

启动电源以及系统的启动加载引导程序BootLoader。

启动Linux内核启动init进程。

启动Zygote进程初始化启动属***。

Zygote进程

所有App的父进程ZygoteInit.mainZygote进程是由init进程通过解析init.rc文件后fork生成的Zygote进程主要包括加载Zygoteinit类注册Zygote

Socket服务端套接字加载虚拟机提前加载类PreloadClasses提前加载资源PreLoadResoucessystem_server进程是由Zygote

fork而来System

FrameWork包含ActivityManagerService

WorkManagerServicePagerManagerServicePowerManagerService等服务

system_server进程

system_server进程从源码角度来看可以分为引导服务核心服务和其他服务

引导服务(7个)ActivityManagerService、PowerManagerService、LightsService、DisplayManagerService、PackageManagerService、UserManagerService、SensorService核心服务(3个)BatteryService、UsageStatsService、WebViewUpdateService其他服务(70个)AlarmManagerService、VibratorService等。

ServiceManger进程

IPC通信过程中的守护进程本身也是一个Binder但是并没有采用多线程模型来跟Binder通信而是自行编写了binder.c直接和Binder驱动来通信并且只有一个binder_loop来读取和处理事务这样做的好处是简单和高效

ServiceManager本身工作相对简单其工能查询和注册服务

流程图

集中管理系统内的所有服务通能过权限控制进程是否有权注册服务通过字符串来查找是否有对应的Service由于ServiceManager进程注册了Service的死亡通知那么服务所在的进程死亡后只需告诉ServiceManager每个Client通过查询ServiceManager可以获取Service的情况

打开Binder驱动并调用mmap()方法分配128k的内存映射空间binder_open注册成为Binder服务的大管家binder_become_context_manager验证selinux权限判断进程是否有权注册查看指定服务进入无限循环处理Client发来的请求

binder_loop根据服务的名称注册服务重复注册会移除之前的注册信息死亡通知当所在进程死亡后调用binder_release方法然后调用binder_node_release这个过程发出死亡通知回调

App进程

通过Process.start启动的App进程ActivityThread.mainZygote

孵化出的第一个App进程是Launcher这是用户看到的桌面AppZygote

还会创建出BrowserPhoneEmail等App进程每个App至少运行在一个进程上所有的App进程都是由Zygote

fork而成

我们知道Android系统中的两个重要服务PackageManagerService和ActivityManagerService,

而这个SystemServer进程本身是Zygote进程在启动的过程中fork出来的.

这样一来,

想必我们就知道Zygote进程在Android系统中的重要地位了.

init进程

在init启动Zygote时主要是调用app_main.cpp的main函数中的AppRuntime.start()方法来启动Zygote进程的接着到AndroidRuntime的start函数使用JNI调用ZygoteInit的main函数之所以这里要使用JNI是因为ZygoteInit是java代码。

最终Zygote就从Native层进入了Java

FrameWork层。

/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

static

error.ZygoteHooks.startZygoteNoThreadCreation();//

Zygote

(!1.equals(SystemProperties.get(sys.boot_completed)))

SystemClock.elapsedRealtime());}String

bootTimeTag

TimingsTraceLog(bootTimeTag,Trace.TRACE_TAG_DALVIK);bootTimingsTraceLog.traceBegin(ZygoteInit);RuntimeInit.enableDdms();boolean

startSystemServer

(start-system-server.equals(argv[i]))

{startSystemServer

(--enable-lazy-preload.equals(argv[i]))

{enableLazyPreload

(argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG))

{abiList

argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length());}

else

(argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG))

{zygoteSocketName

argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length());}

else

zygoteSocketName.equals(Zygote.PRIMARY_SOCKET_NAME);if

(abiList

{bootTimingsTraceLog.traceBegin(ZygotePreload);EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,SystemClock.uptimeMillis());preload(bootTimingsTraceLog);EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,SystemClock.uptimeMillis());bootTimingsTraceLog.traceEnd();

ZygotePreload}

{Zygote.resetNicePriority();}//

initial

startupbootTimingsTraceLog.traceBegin(PostZygoteInitGC);gcAndFinalize();bootTimingsTraceLog.traceEnd();

PostZygoteInitGCbootTimingsTraceLog.traceEnd();

ZygoteInit//

Zygote.Trace.setTracingEnabled(false,

0);Zygote.initNativeState(isPrimaryZygote);ZygoteHooks.stopZygoteNoThreadCreation();zygoteServer

new

ZygoteServer(isPrimaryZygote);if

(startSystemServer)

使用了forkSystemServer()方法去创建SystemServer进程Runnable

zygoteSocketName,

这里调用了ZygoteServer的runSelectLoop方法来等等ActivityManagerService来请求创建新的应用程序进程

loops

zygoteServer.runSelectLoop(abiList);}

catch

{zygoteServer.closeServerSocket();

Were

在ZygoteInit的forkSystemServer()方法中启动了SystemServer进程forkSystemServer()方法核心代码

private

一系统创建SystemServer进程所需参数的准备工作try

{...

Zygote.forkSystemServer(parsedArgs.uid,

parsedArgs.gid,parsedArgs.gids,parsedArgs.runtimeFlags,null,parsedArgs.permittedCapabilities,parsedArgs.effectiveCapabilities);

catch

{waitForSecondaryZygote(socketName);}

zygoteServer.closeServerSocket();

3.2return

handleSystemServerProcess(parsedArgs);

}return

}可以看到forkSystemServer()方法中注释3.1调用了Zygote的forkSystemServer()方法去创建SystemServer进程其内部会执行nativeForkSystemServer这个Native方法它最终会使用fork函数在当前进程创建一个SystemServer进程。

如果pid等于0即当前是处于新创建的子进程ServerServer进程中则在注释3.2处使用handleSystemServerProcess()方法处理SystemServer进程的一些处理工作。

1、创建AppRuntime执行其start方法启动Zygote进程。

。

2、创建JVM并为JVM注册JNI方法。

3、使用JNI调用ZygoteInit的main函数进入Zygote的Java

FrameWork层。

4、使用registerZygoteSocket方法创建服务器端Socket并通过runSelectLoop方法等等AMS的请求去创建新的应用进程。

5、启动SystemServer进程。

调用了handleSystemServerprocess()方法来启动SystemServer进程。

handleSystemServerProcess()方法如下所示

/***

handleSystemServerProcess(ZygoteConnection.Arguments

parsedArgs)

createPathClassLoader(systemServerClasspath,

Thread.currentThread().setContextClassLoader(cl);}

/**

ZygoteInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion,

cl);

}在注释1处使用了systemServerClassPath和targetSdkVersion创建了一个PathClassLoader。

接着在注释2处执行了ZygoteInit的zygoteInit()方法该方法如下所示

public

Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER,

ZygoteInit);

RuntimeInit.redirectLogStreams();

1ZygoteInit.nativeZygoteInit();

2return

RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion,

argv,

}zygoteInit()方法的注释2处这里调用了RuntimeInit

applicationInit()

/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java

protected

findStaticMain(args.startClass,

args.startArgs,

}在applicationInit()方法中最后调用了findStaticMain()方法

protected

}首先在注释1处通过发射得到了SystemServer类。

接着在注释2处找到了SystemServer中的main()方法。

最后在注释3处会将main()方法传入MethodAndArgsCaller()方法中这里的MethodAndArgsCaller()方法是一个Runnable实例它最终会一直返回出去直到在ZygoteInit的main()方法中被使用如下所示

(startSystemServer)

}可以看到最终直接调用了这个Runnable实例的run()方法代码如下所示

/***

}在注释1处这个mMethod就是指的SystemServer的main()方法这里动态调用了SystemServer的main()方法最终SystemServer进程就进入了SystemServer的main()方法中了。

这里还有个遗留问题为什么不直接在findStaticMain()方法中直接动态调用SystemServer的main()方法呢原因就是这种递归返回后再执行入口方法的方式会让SystemServer的main()方法看起来像是SystemServer的入口方法而且这样也会清除之前所有SystemServer相关设置过程中需要的堆栈帧。

--------走到

/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

/**

}main()方法中调用了SystemServer的run()方法如下所示

private

1Looper.prepareMainLooper();...

Initialize

2System.loadLibrary(android_servers);

Check

return.performPendingShutdown();

Initialize

SystemServiceManager(mSystemContext);

mSystemServiceManager.setStartInfo(mRuntimeRestart,mRuntimeStartElapsedTime,

LocalServices.addService(SystemServiceManager.class,

Prepare

parallelizedSystemServerInitThreadPool.get();}

finally

traceBeginAndSlog(StartServices);

SystemServerInitThreadPool.shutdown();}

catch

******************************************);

Slog.e(System,

在注释2处加载了动态库libandroid_servers.so。

在注释3处创建了SystemServerManager它的作用是对系统服务进行创建、启动和生命周期管理。

在注释4处的startBootstarpServices()方法中使用SystemServiceManager启动了ActivityManagerService、PackageManagerService、PowerManagerService等引导服务。

在注释5处的startCoreServices()方法中则启动了BatteryService、WebViewUpdateService、DropBoxManagerService、UsageStatsService4个核心服务。

在注释6处的startOtherServices()方法中启动了WindowManagerService、InputManagerService、CameraService等其它服务。

这些服务的父类都是SystemService。

可以看到上面把系统服务分成了三种类型引导服务、核心服务、其它服务。

这些系统服务共有100多个其中对于我们来说比较关键的有

引导服务ActivityManagerService负责四大组件的启动、切换、调度。

引导服务PackageManagerService负责对APK进行安装、解析、删除、卸载等操作。

引导服务PowerManagerService负责计算系统中与Power相关的计算然后决定系统该如何反应。

核心服务BatteryService管理电池相关的服务。

其它服务WindowManagerService窗口管理服务。

其它服务InputManagerService管理输入事件。

很多系统服务的启动逻辑都是类似的这里我以启动ActivityManagerService服务来进行举例代码如下所示

mSystemServiceManager.startService(ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();SystemServiceManager

startService()

方法启动了ActivityManagerService该启动方法如下所示

public

serviceClass.getConstructor(Context.class);

1service

constructor.newInstance(mContext);

catch

{Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);

}在注释1处使用反射创建了ActivityManagerService实例并在注释2处调用了另一个startService()重载方法如下所示

public

warnIfTooLong(SystemClock.elapsedRealtime()

time,

}在注释1处首先会将ActivityManagerService添加在mServices中它是一个存储SystemService类型的ArrayList这样就完成了ActivityManagerService的注册。

在注释2处调用了ActivityManagerService的onStart()方法完成了启动ActivityManagerService服务。

除了使用SystemServiceManager的startService()方法来启动系统服务外也可以直接调用服务的main()方法来启动系统服务如PackageManagerService

PackageManagerService.main(mSystemContext,

mOnlyCore);这里直接调用了PackageManagerService的main()方法

public

settings.PackageManagerServiceCompilerMapping.checkProperties();

new

2ServiceManager.addService(package,

m);

ServiceManager.addService(package_native,

pmn);

}在注释1处直接新建了一个PackageManagerService实例

注释2处将PackageManagerService注册到服务大管家ServiceManager中ServiceManager用于管理系统中的各种Service用于系统C/S架构中的Binder进程间通信即如果Client端需要使用某个Servcie首先应该到ServiceManager查询Service的相关信息然后使用这些信息和该Service所在的Server进程建立通信通道这样Client端就可以服务端进程的Service进行通信了。

SystemService

SystemService的启动流程分析至此已经完结经过以上的分析可知SystemService进程被创建后主要的处理如下

1、启动Binder线程池这样就可以与其他进程进行Binder跨进程通信。

2、创建SystemServiceManager它用来对系统服务进行创建、启动和生命周期管理。

3、启动各种系统服务引导服务、核心服务、其他服务共100多种。

应用开发主要关注引导服务ActivityManagerService、PackageManagerService和其他服务WindowManagerService、InputManagerService即可。