Android 系統的Zygote初始化過程

ART

在上文的Android 系統的啓動過程中說到Android的虛擬機ART（AndroidRuntime）

ART的主要方法有
- startVM() 啓動虛擬機並且初始化
- startReg() 註冊一些JNI的方法
- start() 啓動Zygote，依次執行 startVM()->startReg()->callMain()
- callMain() 通過反射調用傳入的className對象的main函數，如在init.cpp函數裏面傳入的ZygoteInit對象和RuntimeInit對象，調用callMain方法就會調用對應的main方法。

AppRuntime的主要方法有

• setClassNameAndArgs()設置傳入的參數

• onVmCreated()重載AndroidRuntime方法,調用了FindClass方法，不能再onStarted方法裏面調用，因爲它創建了一個
  bootClassLoader加載器，如果在onStarted裏面調用，就無法找到改方法了。

• onStarted開啓了一個線程池，callMain調用了主函數

• onZygoteInit 開啓了一個線程池
• OnExit 退出對應的線程

Zygote

從上文知道，app_main.cpp裏面的main函數通過init.rc傳入的參數之後來判斷Zygote是通過Zygote模式來啓動還是通過非Zygote模式來啓動。然後通過AppRuntime調用AndroidRuntime的callMain函數來調用對應的main函數

1. 首先來看ZygoteInit的Main函數

 public static void main(String argv[]) {
       //...
      // android-7.1.2_r36/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

        try {
         //...
            for (int i = 1; i < argv.length; i++) {
                if ("start-system-server".equals(argv[i])) {
                    startSystemServer = true;
                }
               //...
            }
            //...
            registerZygoteSocket(socketName);
       //...
            if (startSystemServer) {
                startSystemServer(abiList, socketName);
            }
            Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
            runSelectLoop(abiList);
            closeServerSocket();
        } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
            caller.run();
        } catch (Throwable ex) {
            Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
            closeServerSocket();
            throw ex;
        }
    }

ZygoteInit主要做了下面幾個事情
- registerZygoteSocket() 創建了一個socket接口，用來和ActivityManagerService通訊
- startSystemServer() 當傳入參數start-system-server的時候啓動SystemServer組件
- runSelectLoop() 執行一個無限循環，在創建的socket接口上等待ActivityManagerService請求創建新的應用程序進程

1. registerZygoteSocket詳細代碼如下：

      //...
      // android-7.1.2_r36/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

 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);
            }
        }
    }

首先獲取fullsocketName的值，也就是ANDROID_SOCKET_zygote，然後獲取對應的文件描述符fileDesc，通過fileDesc創建了LocalServerSocket對象，這樣就可以接收到發送給zygote的消息了。

1. startSystemServer詳細代碼如下：

  //...
      // android-7.1.2_r36/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
            throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
         //...
        try {
           //...
            /* 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);
        }
  if (pid == 0) {
            if (hasSecondZygote(abiList)) {
                waitForSecondaryZygote(socketName);
            }
            handleSystemServerProcess(parsedArgs);
        }
        return true;
    }

根據相應的參數創建了SystemService進程。當SystemService進程創建完後，調用handleSystemServerProcess()方法

 // android-7.1.2_r36/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
 private static void handleSystemServerProcess(
            ZygoteConnection.Arguments parsedArgs)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        //...
      RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs, cl);
  //...
}

接下來進入了RuntimeInit.zygoteInit裏面

 // android-7.1.2_r36/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java
 public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        //...
        commonInit();
        nativeZygoteInit();
        applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);
    }

• nativeZygoteInit() 調用AppRuntime.cpp::onZygoteInit()，後續用於Binder通信

• applicationInit() 通過反射調用了SystemService.java的Main函數

  1. runSelectLoop詳細代碼如下：

 private static void runSelectLoop(String abiList) throws MethodAndArgsCaller {
   //...
        while (true) {
           //...
                if (i == 0) {
                    ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer(abiList);
                    peers.add(newPeer);
                    fds.add(newPeer.getFileDesciptor());
                } else {
                    boolean done = peers.get(i).runOnce();
                    if (done) {
                        peers.remove(i);
                        fds.remove(i);
                    }
                }
            }
        }
    }

執行一個死循環監聽消息，通過acceptCommandPeer()方法可以獲取到客戶端發送過來的消息，通過ZygoteConnection進行通信，緊接着進入到runOnce()，進行相應的處理，從而創建出來一個新的進程

RuntimeInit的Main函數

       //...
      // android-7.1.2_r36/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java
 public static final void main(String[] argv) {
        enableDdms();
     //...
        commonInit();
      //...
        nativeFinishInit();
        if (DEBUG) Slog.d(TAG, "Leaving RuntimeInit!");
    }

RuntimeInit主要做了下面幾個事情
- enableDdms() 開啓DDMS
- commonInit() 設置線程異常的默認處理，系統時間初始化，初始化日誌打印LogManager
- nativeFinishInit() 執行原生代碼

總結

通過上文的描述，最終的流程大概如下