Android源码解析(八)-- Zygote进程启动流程

作者: android01 发布时间: 2019-08-28 浏览: 252 次 编辑

大家都知道android系统的Zygote进程是所有的android进程的父进程,包括SystemServer和各种应用进程都是通过Zygote进程fork出来的。Zygote(孵化)进程相当于是android系统的根进程,后面所有的进程都是通过这个进程fork出来的,而Zygote进程则是通过linux系统的init进程启动的,也就是说,android系统中各种进程的启动方式

init进程  --> Zygote进程 --> SystemServer进程 -->各种应用进程

  • init进程:linux的根进程,android系统是基于linux系统的,因此可以算作是整个android操作系统的第一个进程;

  • Zygote进程:android系统的根进程,主要作用:可以作用Zygote进程fork出SystemServer进程和各种应用进程;

  • SystemService进程:主要是在这个进程中启动系统的各项服务,比如ActivityManagerService,PackageManagerService,WindowManagerService服务等等;

  • 各种应用进程:启动自己编写的客户端应用时,一般都是重新启动一个应用进程,有自己的虚拟机与运行环境;

本文主要介绍一下Zygote进程的启动流程,关于SystenServer进程和各种应用进程的启动方式会在以后的文章中介绍。

init进程在启动Zygote进程时一般都会调用ZygoteInit类的main方法,因此我们这里看一下该方法的具体实现(基于android23源码);

public static void main(String argv[]) {
    try {
        RuntimeInit.enableDdms();
        // Start profiling the zygote initialization.
        SamplingProfilerIntegration.start();

        boolean startSystemServer = false;
        String socketName = "zygote";
        String abiList = null;
        for (int i = 1; i < argv.length; i++) {
            if ("start-system-server".equals(argv[i])) {
                startSystemServer = true;
            } else if (argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG)) {
                abiList = argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length());
            } else if (argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG)) {
                socketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length());
            } else {
                throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]);
            }
        }

        if (abiList == null) {
            throw new RuntimeException("No ABI list supplied.");
        }

        registerZygoteSocket(socketName);
        EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,
            SystemClock.uptimeMillis());
        preload();
        EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,
            SystemClock.uptimeMillis());

        // Finish profiling the zygote initialization.
        SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();

        // Do an initial gc to clean up after startup
        gcAndFinalize();

        // Disable tracing so that forked processes do not inherit stale tracing tags from
        // Zygote.
        Trace.setTracingEnabled(false);

        if (startSystemServer) {
            startSystemServer(abiList, socketName);
        }

        Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
        runSelectLoop(abiList);

        closeServerSocket();
    } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
        caller.run();
    } catch (RuntimeException ex) {
        Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
        closeServerSocket();
        throw ex;
    }
}
  • 第一行主要是调用enableDdms(),设置DDMS可用,可以发现DDMS启动的时机还是比较早的,在整个Zygote进程刚刚开始要启动额时候就设置可用了。

  • 下面的循环主要是解析main方法的参数获取是否需要启动SystemService进程,获取abi列表,获取scoket连接名称
    (这里需要注意的是:android系统中进程之间通讯的方式是Binder,但是有一个例外是SystemService进程与Zygote进程之间是通过Socket的方式进行通讯的)

  • 然后调用registerZygoteSocket(String socketName)为Zygote进程注册socket:

private static void registerZygoteSocket(String socketName) {
    if (sServerSocket == null) {
        int fileDesc;
        final String fullSocketName = ANDROID_SOCKET_PREFIX + socketName;
        try {
            String env = System.getenv(fullSocketName);
            fileDesc = Integer.parseInt(env);
        } catch (RuntimeException ex) {
            throw new RuntimeException(fullSocketName + " unset or invalid", ex);
        }

        try {
            FileDescriptor fd = new FileDescriptor();
            fd.setInt$(fileDesc);
            sServerSocket = new LocalServerSocket(fd);
        } catch (IOException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    "Error binding to local socket '" + fileDesc + "'", ex);
        }
    }
}
  • 接着调用系统方法preLoad()

static void preload() {
    Log.d(TAG, "begin preload");
    preloadClasses();
    preloadResources();
    preloadOpenGL();
    preloadSharedLibraries();
    preloadTextResources();
    // Ask the WebViewFactory to do any initialization that must run in the zygote process,
    // for memory sharing purposes.
    WebViewFactory.prepareWebViewInZygote();
    Log.d(TAG, "end preload");
}

这其中:
preloadClasses()用于初始化Zygote中需要的class类;
preloadResources()用于初始化系统资源;
preloadOpenGL()用于初始化OpenGL;
preloadSharedLibraries()用于初始化系统libraries;
preloadTextResources()用于初始化文字资源;
prepareWebViewInZygote()用于初始化webview;

  • 然后调用startSystemServer(abiList, socket);

private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
        throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
    long capabilities = posixCapabilitiesAsBits(
        OsConstants.CAP_BLOCK_SUSPEND,
        OsConstants.CAP_KILL,
        OsConstants.CAP_NET_ADMIN,
        OsConstants.CAP_NET_BIND_SERVICE,
        OsConstants.CAP_NET_BROADCAST,
        OsConstants.CAP_NET_RAW,
        OsConstants.CAP_SYS_MODULE,
        OsConstants.CAP_SYS_NICE,
        OsConstants.CAP_SYS_RESOURCE,
        OsConstants.CAP_SYS_TIME,
        OsConstants.CAP_SYS_TTY_CONFIG
    );
    /* Hardcoded command line to start the system server */
    String args[] = {
        "--setuid=1000",
        "--setgid=1000",
        "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1032,3001,3002,3003,3006,3007",
        "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
        "--nice-name=system_server",
        "--runtime-args",
        "com.android.server.SystemServer",
    };
    ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;

    int pid;

    try {
        parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);
        ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
        ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);

        /* Request to fork the system server process */
        pid = Zygote.forkSystemServer(
                parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
                parsedArgs.gids,
                parsedArgs.debugFlags,
                null,
                parsedArgs.permittedCapabilities,
                parsedArgs.effectiveCapabilities);
    } catch (IllegalArgumentException ex) {
        throw new RuntimeException(ex);
    }

    /* For child process */
    if (pid == 0) {
        if (hasSecondZygote(abiList)) {
            waitForSecondaryZygote(socketName);
        }

        handleSystemServerProcess(parsedArgs);
    }

    return true;
}

可以看到这段逻辑的执行逻辑就是通过Zygote fork出SystemServer进程。

总结:
Zygote进程mian方法主要执行逻辑:

  • 初始化DDMS;

  • 注册Zygote进程的socket通讯;

  • 初始化Zygote中的各种类,资源文件,OpenGL,类库,Text资源等等;

  • 初始化完成之后fork出SystemServer进程;

  • fork出SystemServer进程之后,关闭socket连接;