zygote进程启动过程解读

zygote进程

zygote 服务器从app_process启动后,会启动一个虚拟机。虚拟机执行第一个Java类是ZygoteInit.java.

ZygoteInit的main方法

public static void main(String argv[]) {
    ZygoteServer zygoteServer = new ZygoteServer();

    // Zygote goes into its own process group.
    try {
        Os.setpgid(0, 0);
    } catch (ErrnoException ex) {
        throw new RuntimeException("Failed to setpgid(0,0)", ex);
    }

    final Runnable caller;
    try {
          ...
        //1 创建一个ServerSocket
        zygoteServer.registerServerSocket(socketName);
        // In some configurations, we avoid preloading resources and classes eagerly.
        // In such cases, we will preload things prior to our first fork.
        // 2 预加载类和资源
        if (!enableLazyPreload) {
            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
        } else {
            Zygote.resetNicePriority();
        }

       ...
        
        if (startSystemServer) {
            //3 创建SystemServer进程
            Runnable r = forkSystemServer(abiList, socketName, zygoteServer);

            // {@code r == null} in the parent (zygote) process, and {@code r != null} in the
            // child (system_server) process.
            if (r != null) {
                r.run();
                return;
            }
        }

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

        // The select loop returns early in the child process after a fork and
        // loops forever in the zygote.
        //如果是zygote进程,则运行该方法,一直阻塞。等待客户端消息,如果是其他进程则在上面return了。
        //4 
        caller = zygoteServer.runSelectLoop(abiList);
    } catch (Throwable ex) {
        Log.e(TAG, "System zygote died with exception", ex);
        throw ex;
    } finally {
        //5 关闭其他进程的socket端口
        zygoteServer.closeServerSocket();
    }

    // We're in the child process and have exited the select loop. Proceed to execute the
    // command.
    if (caller != null) {
        caller.run();
    }
}

1 ZygoteInit main函数第一个重要工作就是启动一个Socket服务器端口
2 创建完Socket后,预装Framework大部分类及资源
3 加载完毕后,创建SystemServer进程
前面注释3的地方,创建新进程,此方法会返回两个结果,一个r为null。是当前进程,一个r不为null.是子进程。
当r为null时,则执行注释4。runSelectLoop方法里面是个死循环,等待客户端发送消息。
当r不为null时,则是在子进程,因为子进程不需要这个端口。因此关闭

  private static Runnable forkSystemServer(String abiList, String socketName,
            ZygoteServer zygoteServer) {
       ...
        int pid;

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

            /* Request to fork the system server process */
            //1 创建一个SystemServer进程
            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 */
        //2 SystemServer进程执行的代码
        if (pid == 0) {
            if (hasSecondZygote(abiList)) {
                waitForSecondaryZygote(socketName);
            }
            //3 关闭socket的
            zygoteServer.closeServerSocket();
            return handleSystemServerProcess(parsedArgs);
        }

        return null;
    }

注释 1 ,最终会调用nativeForkSystemServer方法创建一个进程
注释 2 pid == 0 则是创建出来的进程执行的代码。handleSystemServerProcess最终调用RuntimeInit里面的findStaticMain方法。该方的run方法里面执行目标的main方法
注释 3 关闭服务器端口。因为从zygote复制前一句创建了Socket服务端,这个服务端除了zygote自己,不应该被其他进程使用,否则系统中会有多个进程接收Socket客户端的命令

SystemServer进程

SystemServer是zygote孵化出的第一个进程,从ZygoteInit main函数调用startSystemServer()开始,最终调用nativeForkSystemServer方法
启动新进程后,关闭Socket服务器端。执行SystemServer的main方法

public static void main(String[] args) {
        new SystemServer().run();
  }

private void run() {
    try {     
       ...
        // Prepare the main looper thread (this thread).
        android.os.Process.setThreadPriority(
            android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);
        android.os.Process.setCanSelfBackground(false);
        //设置Looper
        Looper.prepareMainLooper();
        
        // Initialize native services.
        //加载so库
        System.loadLibrary("android_servers");

        // Check whether we failed to shut down last time we tried.
        // This call may not return.
        performPendingShutdown();
        
        //创建一个ActivityThread,ContextImpl
        // Initialize the system context.
        createSystemContext();

        // Create the system service manager.
        mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
        mSystemServiceManager.setRuntimeRestarted(mRuntimeRestart);
        LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
        // Prepare the thread pool for init tasks that can be parallelized
        //初始化一个包含执行任务的线程池的单例,某些服务在线程池中执行
        SystemServerInitThreadPool.get();
    } finally {
        traceEnd();  // InitBeforeStartServices
    }

    // Start services.
    try {
        traceBeginAndSlog("StartServices");
        //运行一些启动服务,比如电池管理服务,屏幕亮度服务,PMS服务
        startBootstrapServices();
        //运行一些核心服务,
        startCoreServices();
        //运行其他服务器
        startOtherServices();
        SystemServerInitThreadPool.shutdown();
    } catch (Throwable ex) {
        Slog.e("System", "******************************************");
        Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
        throw ex;
    } finally {
        traceEnd();
    }

    ...

    // Loop forever.
    Looper.loop();
    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}

启动服务的大部分会调用到SystemServiceManager的startService方法

  public void startService(@NonNull final SystemService service) {
    // Register it.
    mServices.add(service);
    // Start it.
    long time = SystemClock.elapsedRealtime();
    try {
        //调用 service 里面的onStart方法
        service.onStart();
    } catch (RuntimeException ex) {
        throw new RuntimeException("Failed to start service " + service.getClass().getName()
                + ": onStart threw an exception", ex);
    }
    warnIfTooLong(SystemClock.elapsedRealtime() - time, service, "onStart");
    }

也有些是直接运行mian方法,例如下,执行完后都会有如下ServiceManager.addService(xxx, m),把服务缓存起来。

    mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
            mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);

    public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer,
        boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
    // Self-check for initial settings.
    PackageManagerServiceCompilerMapping.checkProperties();

    PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,
            factoryTest, onlyCore);
    m.enableSystemUserPackages();
    ServiceManager.addService("package", m);
    final PackageManagerNative pmn = m.new PackageManagerNative();
    ServiceManager.addService("package_native", pmn);
    return m;
}

而ServiceManager.addService方法添加的是一个name对应一个IBinder引用。因为这些服务都是可以提供给其他进程使用的。所以理所当然就是IBinder

/**
 * Place a new @a service called @a name into the service
 * manager.
 * 
 * @param name the name of the new service
 * @param service the service object
 */
public static void addService(String name, IBinder service) {
    try {
        getIServiceManager().addService(name, service, false);
    } catch (RemoteException e) {
        Log.e(TAG, "error in addService", e);
    }
}

在看PackageManagerService的构造方法,里面初始化了一个ServiceThread线程。其他的服务也都会有个线程

public PackageManagerService(Context context, Installer installer,
            boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
        ...
        synchronized (mInstallLock) {
        // writer
        synchronized (mPackages) {
            //生成一个线程。作为PackageManagerService当前的主线程
            mHandlerThread = new ServiceThread(TAG,
                    Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND, true /*allowIo*/);
            mHandlerThread.start();
            mHandler = new PackageHandler(mHandlerThread.getLooper());
}

在APK应用中能够直接交互的大部分系统服务都在systemServer进程中运行,比如WindowManagerServer,ActivityManagerSystemService,PackageManagerServer等常见服务,这些系统服务都是以一个线程的方式存在于SystemServer进程中。

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