Android Framework学习笔记（二）Zygote进程启动过程
Android系统进程启动流程
android系统的Zygote进程是所有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，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；
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；
Zygote进程的执行过程
其中Zygote进程由init进程启动，SystemServer进程和应用进程由Zygote进程启动。本文依据7.0源码，主要分析Zygote进程的启动流程。init进程在启动Zygote进程时会调用ZygoteInit#main()。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
ZygoteInit#main()
public static void main(String argv[]) {
...
try {
//设置DDMS可用
RuntimeInit.enableDdms(); //1
//初始化启动参数
boolean startSystemServer = false;
String socketName = "zygote";
String abiList = null;
//2
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.");
}
//注册Zygote用的Socket
registerZygoteSocket(socketName); //3
//预加载类和资源
preload(); //4
...
//启动SystemServer进程
if (startSystemServer) {
//startSystemServer(abiList, socketName); //5 old way
Runnable r = forkSystemServer(abiList, socketName, zygoteServer);
// child (system_server) process.
if (r != null) {
r.run();
return;
}
}
//监听socket,启动新的应用进程
runSelectLoop(abiList); //6
closeServerSocket();
} catch (MethodAndArgsCaller caller) {
//通过反射调用SystemServer#main()
caller.run();
} catch (RuntimeException ex) {
Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
closeServerSocket();
throw ex;
}
}
注释1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的时候就设置可用了。
注释2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）
注释3处通过registerZygoteSocket函数来创建一个Server端的Socket，这个name为”zygote”的Socket用来等待ActivityManagerService来请求Zygote来创建新的应用程序进程。
注释4处用来预加载类和资源。
注释5处用来启动SystemServer进程，这样系统的关键服务也会由SystemServer进程启动起来。
注释6处调用runSelectLoop函数监听socket来等待客户端请求。
由此可见，ZygoteInit的main函数主要做了4件事（注释3、4、5、6），接下来我们对主要的事件一一进行分析。
注册Server端的Socket
ZygoteInit#registerZygoteSocket()
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);
//不是使用IP和端口、而是使用fd创建socket
sServerSocket = new LocalServerSocket(fd); //1
} catch (IOException ex) {
throw new RuntimeException(
"Error binding to local socket '" + fileDesc + "'", ex);
}
}
}
注释1处用来创建LocalServerSocket，也就是服务端的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。
预加载类和资源
ZygoteInit#preload()
static void preload() {
beginIcuCachePinning();
preloadClasses(); //加载所需的各种class文件
preloadResources(); //加载资源文件
preloadOpenGL(); //初始化OpenGL
preloadSharedLibraries(); //加载系统Libraries
preloadTextResources(); //加载文字资源
// Ask the WebViewFactory to do any initialization that must run in the zygote process,
// for memory sharing purposes.
WebViewFactory.prepareWebViewInZygote(); //初始化WebView
endIcuCachePinning();
warmUpJcaProviders();
Log.d(TAG, "end preload");
}
启动SystemServer进程
ZygoteInit#startSystemServer()
private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
long capabilities = posixCapabilitiesAsBits(
OsConstants.CAP_IPC_LOCK,
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
);
/* Containers run without this capability, so avoid setting it in that case */
if (!SystemProperties.getBoolean(PROPERTY_RUNNING_IN_CONTAINER, false)) {
capabilities |= posixCapabilitiesAsBits(OsConstants.CAP_BLOCK_SUSPEND);
}
/* Hardcoded command line to start the system server */
/* 1 */
String args[] = {
"--setuid=1000",
"--setgid=1000",
"--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1032,3001,3002,3003,3006,3007,3009,3010",
"--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
"--nice-name=system_server",
"--runtime-args",
"com.android.server.SystemServer",
};
ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;
int pid;
try {
/* 2 */
parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);
/** 打开系统调试属性*/
ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);
/* 3 */
// 请求fork 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);
}
// pid为0表示子进程，即SystemServer进程，从此SystemServer进程与Zygote进程分道扬镳
if (pid == 0) {
if (hasSecondZygote(abiList)) {
waitForSecondaryZygote(socketName);
}
handleSystemServerProcess(parsedArgs); //4
}
return true;
}
注释1处用来创建args数组，这个数组用来保存SystemServer的启动参数，其中可以看出SystemServer进程的用户id和用户组id被设置为1000；并且拥有用户组10011010，1018、1021、1032、30013010的权限；进程名为system_server；启动的类名为com.android.server.SystemServer。
注释2处将args数组封装成Arguments对象并供注释3的forkSystemServer函数调用。
注释3处调用Zygote的forkSystemServer，主要通过fork函数在当前进程创建一个子进程(也就是SystemServer进程)，如果返回的pid 为0，也就是表示在新创建的子进程中执行的，则执行注释4处的handleSystemServerProcess，反射调用SystemServer#main()，来启动SystemServer进程。
具体handleSystemServerProcess是如何启动SystemServer进程的，请看Framework学习（三）SyetemServer进程启动过程这篇文章。
监听Socket,启动应用进程
ZygoteInit#runSelectLoop()
启动SystemServer进程后，最后进入runSelectLoop函数，如下所示。
private static void runSelectLoop(String abiList) throws MethodAndArgsCaller {
ArrayList fds = new ArrayList();
ArrayList peers = new ArrayList();
fds.add(sServerSocket.getFileDescriptor()); //1
peers.add(null);
while (true) {
StructPollfd[] pollFds = new StructPollfd[fds.size()];
for (int i = 0; i < pollFds.length; ++i) { //2
pollFds[i] = new StructPollfd();
pollFds[i].fd = fds.get(i);
pollFds[i].events = (short) POLLIN;
}
try {
Os.poll(pollFds, -1);
} catch (ErrnoException ex) {
throw new RuntimeException("poll failed", ex);
}
for (int i = pollFds.length - 1; i >= 0; --i) { //3
if ((pollFds[i].revents & POLLIN) == 0) {
continue;
}
if (i == 0) {
ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer(abiList); //4
peers.add(newPeer);
fds.add(newPeer.getFileDesciptor());
} else {
boolean done = peers.get(i).runOnce(); //5
if (done) {
peers.remove(i);
fds.remove(i);
}
}
}
}
}
注释1处中的sServerSocket就是我们在registerZygoteSocket函数中创建的服务端Socket，调用sServerSocket.getFileDescriptor()用来获得该Socket的fd字段的值并添加到fd列表fds中。接下来无限循环用来等待ActivityManagerService请求Zygote进程创建新的应用程序进程。
注释2处通过遍历将fds存储的信息转移到pollFds数组中。
注释3处对pollFds进行遍历。
注释4如果i==0则说明服务端Socket与客户端连接上，也就是当前Zygote进程与ActivityManagerService建立了连接，则通过acceptCommandPeer函数得到ZygoteConnection类并添加到Socket连接列表peers中，接着将该ZygoteConnection的fd添加到fd列表fds中，以便可以接收到ActivityManagerService发送过来的请求。
注释5如果i的值大于0，则说明ActivityManagerService向Zygote进程发送了一个创建应用进程的请求，则调用ZygoteConnection的runOnce函数来创建一个新的应用程序进程。并在成功创建后将这个连接从Socket连接列表peers和fd列表fds中清除。
Zygote进程总结
Zygote进程共做了如下几件事：
1.RuntimeInit.enableDdms()初始化DDMS
2.通过registerZygoteSocket函数创建服务端Socket
3.预加载preload()函数来加载class、resource、OpenGL、WebView等各种资源
4.fork并启动SystemServer进程
5.调用runSelectLoop()一直监听Socket信息
6.fork并启动应用进程
作者：码农小陈
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来源：简书
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