Android系统启动（三）-Zygote篇

在Android系统中，Zygote是java进程的鼻祖。它在启动时会创建虚拟机，并通过fork(复制进程)的形式来创建应用程序进程和SystemServer进程。

一、Zygote启动流程

从上篇文章得知init启动Zygote时主要是调用app_main.cpp的main函数中的AppRuntime的start来启动zygote进程的，我们就从app_main.cpp的main函数开始分析。

1.1 AndroidRuntime.cpp

AppRuntime声明在app_main.cpp中，它继承AndroidRuntime，也就是我们调用start其实是调用AndroidRuntime的start函数。
frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp start( )方法中主要工作：

• 调用startVm函数来创建JavaVm(DVM)，并通过调用startReg函数用来为DVM注册JNI

     startVm(&mJavaVM, &env, zygote)
    
     startReg(env)

• 找到ZygoteInit的main函数，并通过JNI调用，自此Zygote便进入了Java框架层。

     jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
     "([Ljava/lang/String;)V”);

     env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);

1.2 ZygoteInit.java

frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java main( )方法中主要工作：

• 注册Zygote用的Socket，当Zygote进程将SystemServer进程启动后，就会在这个服务端的Socket上来等待ActivityManagerService请求Zygote进程来创建新的应用程序进程。

     registerZygoteSocket(socketName);
  

• 预加载的资源、类、虚拟机实例等。

    preload();
  

• 启动SystemServer进程，该进程承载着framework的核心服务。

     startSystemServer(abiList, socketName);
  

• 循环等待并处理AMS发送来的创建新应用进程请求。如果收到创建应用程序的请求，则调用ZygoteConnection的runOnce函数来创建一个新的应用程序进程。

    runSelectLoop(abiList);
  

整体流程时序图如下：

from gityuan

Zygote进程启动总结：

1. 解析init.zygote.rc中的参数，创建AppRuntime并调用AppRuntime.start()方法，实际调用AndroidRuntime.start(), 通过startVM()方法创建虚拟机，再调用startReg()注册JNI函数；
2. 通过JNI方式调用ZygoteInit.main()，第一次进入Java世界；
3. registerZygoteSocket()建立socket通道，zygote作为通信的服务端，用于响应客户端请求；
4. preload()预加载通用类、drawable和color资源、openGL以及共享库以及WebView，用于提高app启动效率；
5. 通过startSystemServer()，fork得力帮手system_server进程，也是上层framework系统服务的运行载体。
6. zygote功成身退，调用runSelectLoop()，随时待命，当接收到请求创建新进程请求时立即唤醒并执行相应工作。
7. 同时会因为surfaceflinger、servicemanager、system_server进程被杀而被动触发Zygote重启。
8. 对于Android 5.0以上系统，有两个zygote进程，分别是zygote、zygote64两个进程，从名字可以看出分别对应32位和64位，但是确实是都创建了。

   mido:/ # ps | grep zygote
    root      714   1     2176388 47548 poll_sched 7faf1bd660 S zygote64 
    root      715   1     1613320 35496 poll_sched 00f292e3f4 S zygote
   

二、copy-on-write fork了解一下

linux为了提高 fork 的效率，采用了 copy-on-write 技术，从父进程fork一个子进程，刚fork之后，这两个虚拟地址实际上指向的是相同的物理地址（内存页），且把父子共享的页面标记为“只读”，但如果其中任何一个进程要对共享的页面“写操作”，这时内核会复制一个物理页面给这个进程使用，同时修改页表，把原来的只读页面标记为“可写”，留给另外一个进程使用。此时两个虚拟地址指向不同的物理地址（新的物理地址的内容从原物理地址中复制得到）。

以Zygote进程fork应用程序进程为例：

from gityuan

Zygote进程地址空间中包含有预加载资源、预加载类、虚拟机实例等。当Zygote fork一个应用程序进程时，父子进程先是共享相同物理地址资源，但是仅仅只能读不能写，如果此时应用进程开始写操作，那么会从Zygote原物理地址中复制内容到一块新的物理地址上，供应用程序进程使用。这样子进程可以高效而完整地继承父进程内存地址中的数据。

系列文章：
Android系统启动（一）-开篇
Android系统启动（二）-Init篇
Android系统启动（三）-Zygote篇
Android系统启动（四）-SystemServer篇
Android系统启动（五）-ActivityManagerService篇
Android系统启动（六）-Launcher篇