本文的分析基于Android1.6系统源码，之所以选择较低版本的系统源码，是因为它代码量较少，能够比较容易分析Android系统的核心本质。对于高版本的系统，读者可以进行对比分析，效果会很好。
一、SystemServer进程创建过程简要说明
如上图所示，执行adb shell ps可以查看当前系统上运行的进程列表。从上图可以得知，system_server进程是由进程号为30的zygote进程fork而来的，而zygote进程是由进程号为1的/init进程fork创建的。zygote进程的主要功能就是进行进程孵化，后续的应用进程都由它创建。system_server进程运行着很多系统服务，当其它的应用进程需要某些系统提供的功能时，应用程序会以代理的方式向这些系统服务发出请求，系统服务处理后将结果返回给应用进程。
system_server进程的名称在DDMS上不叫“system_server”，而是变成了“system_process”，是因为system_server进程在执行ActivityThread.attach方法时将在DDMS上显示的名称改成了“system_process”，详见下面的代码片段。
//在ActivityThread.java文件中
private final void attach(boolean system) {
sThreadLocal.set(this);
mSystemThread = system;
AndroidHttpClient.setThreadBlocked(true);
if (!system) {
android.ddm.DdmHandleAppName.setAppName("");
RuntimeInit.setApplicationObject(mAppThread.asBinder());
IActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault();
try {
mgr.attachApplication(mAppThread);
} catch (RemoteException ex) {
}
} else {
// Don't set application object here -- if the system crashes,
// we can't display an alert, we just want to die die die.
android.ddm.DdmHandleAppName.setAppName("system_process");
try {
mInstrumentation = new Instrumentation();
ApplicationContext context = new ApplicationContext();
context.init(getSystemContext().mPackageInfo, null, this);
Application app = Instrumentation.newApplication(Application.class, context);
mAllApplications.add(app);
mInitialApplication = app;
app.onCreate();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(
"Unable to instantiate Application():" + e.toString(), e);
}
}
}
二、系统服务的创建过程
system_server进程创建系统服务的过程可以通过上述的时序图进行描述，时序图可以很清晰的描述对象的调用过程，接下来结合代码和时序图一起分析一下系统服务的创建过程。
//在SystemServer.java文件中
public static void main(String[] args) {
// The system server has to run all of the time, so it needs to be
// as efficient as possible with its memory usage.
VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.8f);
System.loadLibrary("android_servers");
init1(args);
}
上述的代码片段会在system_server进程的主线程中被执行，首先它会调用 VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization方法来设置堆的使用率，进而对堆内存进行一个比较合理的优化。然后加载libandroid_servers.so并调用native的init1方法。init1方法在com_android_server_SystemServer.cpp文件中，可以看出在Android系统源码中java层跟native层存在一种对应关系，即native方法实现类的文件名一般会以“包名+类名”进行命名，所以可以通过这种对应关系找到native方法的实现代码。
//在com_android_server_SystemServer.cpp文件中
extern "C" int system_init();
static void android_server_SystemServer_init1(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
system_init();
}
在init1方法中调用了system_init的system_init方法。
//在system_init文件中
extern "C" status_t system_init()
{
LOGI("Entered system_init()");
sp proc(ProcessState::self());
sp sm = defaultServiceManager();
LOGI("ServiceManager: %p\n", sm.get());
sp grim = new GrimReaper();
sm->asBinder()->linkToDeath(grim, grim.get(), 0);
char propBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
property_get("system_init.startsurfaceflinger", propBuf, "1");
if (strcmp(propBuf, "1") == 0) {
// Start the SurfaceFlinger
SurfaceFlinger::instantiate();
}
// On the simulator, audioflinger et al don't get started the
// same way as on the device, and we need to start them here
if (!proc->supportsProcesses()) {
// Start the AudioFlinger
AudioFlinger::instantiate();
// Start the media playback service
MediaPlayerService::instantiate();
// Start the camera service
CameraService::instantiate();
}
// And now start the Android runtime. We have to do this bit
// of nastiness because the Android runtime initialization requires
// some of the core system services to already be started.
// All other servers should just start the Android runtime at
// the beginning of their processes's main(), before calling
// the init function.
LOGI("System server: starting Android runtime.\n");
AndroidRuntime* runtime = AndroidRuntime::getRuntime();
LOGI("System server: starting Android services.\n");
runtime->callStatic("com/android/server/SystemServer", "init2");
// If running in our own process, just go into the thread
// pool. Otherwise, call the initialization finished
// func to let this process continue its initilization.
if (proc->supportsProcesses()) {
LOGI("System server: entering thread pool.\n");
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
LOGI("System server: exiting thread pool.\n");
}
return NO_ERROR;
}
在system_init方法中，会通过调用SurfaceFlinger、AudioFlinger、MediaPlayerService、CameraService的instantiate方法来创建native层系统服务，native层的系统服务创建完毕之后，它又调用java层的init2方法来进行java层的系统服务创建工作。
//在SystemServer.java文件中
public static final void init2() {
Log.i(TAG, "Entered the Android system server!");
Thread thr = new ServerThread();
thr.setName("android.server.ServerThread");
thr.start();
}
在init2方法中开启了一个名叫android.server.ServerThread的线程来创建系统服务。在ServerThread的run方法中，创建了java层的很多的核心服务，比如ActivityManagerService、WindowManagerService等等，并且该线程使用了Looper机制，会在后台一直运行，通过DDMD->Threads视图可以看到该线程一直在后台运行着。因为核心服务的创建过程比较复杂，不适合在这边进行描述，后续会对部分核心服务逐一展开进行分析。
三、系统服务一览表
| 服务名称 | 作用描述 |
|---|---|
| SurfaceFlinger | 将逻辑窗口的数据合成到物理窗口进行显示(Native) |
| AudioFlinger | 音频系统服务(Native) |
| MediaPlayerService | 媒体播放服务(Native) |
| CameraService | 相机服务(Native) |
| ActivityManagerService | Android系统中最核心的一个服务，主要管理四大组件的生命周期。 |
| EntropyService | 熵服务，周期性的加载和保存随机信息 |
| PowerManagerService | 电源管理服务 |
| TelephonyRegistry | 电话注册、管理服务 |
| BatteryService | 监控电池状态的服务 |
| HardwareService | 主要负责震动、闪光灯等服务 |
| AlarmManagerService | 闹钟服务 |
| SensorService | 传感器服务 |
| WindowManagerService | 窗口管理服务，主要负责事件分发等服务 |
| BluetoothDeviceService | 蓝牙服务 |
| StatusBarService | 状态栏服务 |
| AppWidgetService | 桌面上的Wiget的管理服务 |
| ClipboardService | 剪贴板服务 |
| InputMethodManagerService | 输入法管理服务 |
| NetStatService | 网络统计服务 |
| AccessibilityManagerService | 跟辅助功能相关的服务 |
| NotificationManagerService | 通知栏服务 |
| MountService | 磁盘挂载服务 |
| DeviceStorageMonitorService | 监控磁盘空间的服务 |
| LocationManagerService | 地址位置信息服务 |
| SearchManagerService | 搜索服务 |
| WallpaperService | 壁纸服务 |
| AudioService | 音频服务 |
| BackupManagerService | 备份管理服务 |
四、总结
上图为Android系统的框架图，本文所讨论的系统服务在Application Framework即应用程序框架层，它抽象封装了很多组件、实现了很多系统服务。对于Applications即应用程序而言，就是将这些组件按照业务功能进行一个组合，按需调用系统服务。所以要学好android，就要将这些核心的系统服务和组件进行深入分析，只有知其所以然，才能够将应用性能提升到极致。才能实现组件化、热修复等黑科技。