深入研究源码：Android10.0系统启动流程（四）：SystemServer
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Android系统启动流程
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- systemServer源码解析
前言
Android源码启动篇终于到了最后一个重要的内容–SystemServer（系统服务），接下来我们就来看看SystemServer为什么这么重要吧
正文
SystemServer是Android基本服务的提供者，是Android系统运行的最基本需求，所有service运行在一个叫system_server的进程中，system_server进程是Android中Java虚拟机中的第一个进程，可以说，整个Android系统的业务都是围绕system_server而展开的
前情提要
SystemServer是由Zygotefork出来的第一个进程，我们在上篇文章中也提到了，这里我们再来回顾下，在ZygoteInit类的main函数中，通过调用forkSystemServer()，内部采用硬编码的方式创建相关参数，启动SystemServer，由此正式进入SystemServer的相关业务逻辑中
ZygoteInit.java
private static Runnable forkSystemServer(String abiList, String socketName,
ZygoteServer zygoteServer) {
...
/* Hardcoded command line to start the system server */
// "通过硬编码的方式提供相关的参数"
String args[] = {
"--setuid=1000", //用户id
"--setgid=1000",//用户组id
"--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1023,"
+ "1024,1032,1065,3001,3002,3003,3006,3007,3009,3010",
"--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities, //进程权能
"--nice-name=system_server", //进程niceName
"--runtime-args",
"--target-sdk-version=" + VMRuntime.SDK_VERSION_CUR_DEVELOPMENT,
"com.android.server.SystemServer", //需要启动的类
};
ZygoteArguments parsedArgs = null;
int pid; //processId，进程id
try {
parsedArgs = new ZygoteArguments(args); //"创建ZygoteArguments对象，把args解析为需要的参数"
Zygote.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
Zygote.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);
boolean profileSystemServer = SystemProperties.getBoolean(
"dalvik.vm.profilesystemserver", false);
if (profileSystemServer) {
parsedArgs.mRuntimeFlags |= Zygote.PROFILE_SYSTEM_SERVER;
}
/* Request to fork the system server process */
pid = Zygote.forkSystemServer( // "fork创建SystemServer"
parsedArgs.mUid, parsedArgs.mGid,
parsedArgs.mGids,
parsedArgs.mRuntimeFlags,
null,
parsedArgs.mPermittedCapabilities,
parsedArgs.mEffectiveCapabilities);
} catch (IllegalArgumentException ex) {
throw new RuntimeException(ex);
}
...
}
SystemServer的主要流程
我们先来看一下整体的梳理
从上面这张流程图可以看到，SystemServer的主要流程其实还是比较简单的：
-
设置相关系统属性，并做一些准备工作
-
对Vm进行相关设置
-
创建主线程Looper
-
创建SystemServiceManager
-
创建ActivityThread及系统上下文Context
-
开启各种服务
//使用ServiceManger开启服务，并对这些服务进行管理 startBootstrapServices(); //引导服务 startCoreServices();//核心服务 startOtherServices(); //其他服务 -
进入Looper.loop的无限循环中
我们来看看SystemServer具体开启了哪些服务
可以看到这里面开启了很多的服务，所以，分成了三个函数类分类进程开启，
- 引导服务
- 核心服务
- 其他服务
这些服务，是通过调用SystemServiceManger.startServeice()，获取到参数传递的Class对象,使用反射的方式，获取到该类的构造器，创建该类的实例对象，并把该service对象添加到一个ArrayList列表中进行维护，最终调用service.onstart(),完成服务的开启任务
这里还要说一下，所有的服务，都是SystemService的子类对象，SystemService是一个抽象类，内部的onstart()是一个抽象方法，最终真正执行的逻辑是其子类对象自己去定义的
那么我们这里就可以先思考下，如果我们想添加一个自定义的系统服务，应该如何去做？这里先不做深究
具体源码
"ssm"中根据Class对象反射创建指定的Service对象
public T startService(Class serviceClass) {
try {
final String name = serviceClass.getName();
Slog.i(TAG, "Starting " + name);
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "StartService " + name);
// Create the service.
if (!SystemService.class.isAssignableFrom(serviceClass)) {
throw new RuntimeException("Failed to create " + name
+ ": service must extend " + SystemService.class.getName());
}
final T service;
try {
Constructor constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);
service = constructor.newInstance(mContext);
} catch (InstantiationException ex) {
throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
+ ": service could not be instantiated", ex);
} catch (IllegalAccessException ex) {
throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
+ ": service must have a public constructor with a Context argument", ex);
} catch (NoSuchMethodException ex) {
throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
+ ": service must have a public constructor with a Context argument", ex);
} catch (InvocationTargetException ex) {
throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
+ ": service constructor threw an exception", ex);
}
startService(service);
return service;
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
}
}
添加到mServices的列表中进行维护，并维护这些服务的生命中周期事件，执行该服务的onStart()函数
// Services that should receive lifecycle events.
private final ArrayList mServices = new ArrayList();
public void startService(@NonNull final SystemService service) {
// Register it.
mServices.add(service);
// Start it.
long time = SystemClock.elapsedRealtime();
try {
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");
}
SystemServer相关的主要系统服务
ActivityManagerService是如何启动的
ActivityManagerService是在startBootstrapServices函数中开启的服务，我们来具体看下，它是如何被创建和启动的
这里主要涉及到了三个类，ActivityTaskManagerService，ActivityManagerService，SystemServiceManager
private void startBootstrapServices() {
...
//此处是通过"ssm"反射创建"atm"的静态内部类对象，并通过"Lifecycle"提供的"getService()"获取到"atm"实例对象
ActivityTaskManagerService atm = mSystemServiceManager.startService(
ActivityTaskManagerService.Lifecycle.class).getService();
//调用"ams"的静态内部类的静态方法"startService"函数，把"ssm"和"atm"传递过去
mActivityManagerService = ActivityManagerService.Lifecycle.startService(
mSystemServiceManager, atm);//内部还是使用"ssm"来创建的"ams"
...
}
具体如何启动的上面的代码注释已经解释的很清楚了，其中ATM和AMS中有着相似的设计，都是通过静态内部类Lifecycle来创建和获取本类对象，即当前系统服务的，关于AMS和Lifecycle我们后面有机会再做深究
WindowManagerServices是如何启动的
WMS是通过调用startOtherServices在其他服务中开启的, 可以看出来这里的开启方式跟AMS不太一样了，这里并不是使用SSM的StartService()函数来开启的，而是先通过WMS的静态工厂函数main()先创建出WMS对象，再通过ServiceManager的addService()函数,通过Binder机制进行进程间通信，把WMS注册到系统的服务表中
创建WMS对象并添加到ServiceManger中
private void startOtherServices() {
// WMS needs sensor service ready
ConcurrentUtils.waitForFutureNoInterrupt(mSensorServiceStart, START_SENSOR_SERVICE);
mSensorServiceStart = null;
wm = WindowManagerService.main(context, inputManager, !mFirstBoot, mOnlyCore,
new PhoneWindowManager(), mActivityManagerService.mActivityTaskManager);
ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm, /* allowIsolated= */ false,
DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL | DUMP_FLAG_PROTO);
ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager,
/* allowIsolated= */ false, DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL);
}
通过addServcie添加到ServiceManager中
public static void addService(String name, IBinder service, boolean allowIsolated,
int dumpPriority) {
try {
getIServiceManager().addService(name, service, allowIsolated, dumpPriority);//获取到ServiceManger对象并把`WMS`添加进去
} catch (RemoteException e) {
Log.e(TAG, "error in addService", e);
}
加餐
通过上面的源码分析，我们得知，有两种开启服务的方式，下面我们就来具体分析下
SystemServiceManager详解
SSM这个类，目的是对系统服务「com.android.server.SystemService」的生命周期事件（创建，开启和其他事件）进行管理
SystemService生命周期
既然是对其生命周期进行管理，那先来看看系统服务都有哪些生命周期的方法
跟Activty的生命周期一样，SystemService的生命周期方法也是onxxx()的函数命名的
- onStart()
- onBootPhase()
- onStartUser()
- onUnlockUser()
- onSwitchUser()
- onStopUser()
- onCleanupUser()
这些生命周期的作用我们在这里就不展开分析了，大家可以去查看具体源码，源码注释中也写的很清楚了
通过SystemServiceManager管理SystemService的生命周期
AMS的系统服务是通过SystemServiceManager的startService()函数，创建并开启指定className的系统服务,我们来看下具体的代码
/**
* 通过Classname创建（或者说开启）一个系统服务
* Starts a service by class name.
*
* @return The service instance.
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public SystemService startService(String className) {
//反射创建系统服务
final Class serviceClass;
try {
serviceClass = (Class)Class.forName(className);
} catch (ClassNotFoundException ex) {
Slog.i(TAG, "Starting " + className);
throw new RuntimeException("Failed to create service " + className
+ ": service class not found, usually indicates that the caller should "
+ "have called PackageManager.hasSystemFeature() to check whether the "
+ "feature is available on this device before trying to start the "
+ "services that implement it", ex);
}
return startService(serviceClass); //启动创建好的系统服务
}
启动服务，调用系统服务的onStart()生命周期方法
public void startService(@NonNull final SystemService service) {
// Register it.
mServices.add(service);
// Start it.
long time = SystemClock.elapsedRealtime();
try {
service.onStart(); //调用已创建好的系统服务的onStart方法，完成初始化工作
} catch (RuntimeException ex) {
throw new RuntimeException("Failed to start service " + service.getClass().getName()
+ ": onStart threw an exception", ex);
}
warnIfTooLong(SystemClock.elapsedRealtime() - time, service, "onStart");
}
其他的生命周期方法调用也是在SystemServiceManager中进行调用的，这里不再具体分析
ServiceManger详解
整体分析
ServiceManger中主要的函数有
- addService()
添加系统服务 - getServerce()
获取系统服务 - checkService()
从service manager中检索指定name的系统服务是否存在 - listServices()
返回正在运行的所有服务
通过这些函数可以看到，ServiceManger是对所有的系统服务进行管理，而SystemServiceManager是对单个系统服务的创建和生命周期进行管理
思考
我们其实还可以进一步来思考下，为什么AMS通过SystemServiceManager来添加，而WMS是通过ServiceManger来添加呢？这里先卖个关子，大家可以在评论中提出自己的看法
写在最后
启动篇的源码分析断断续续做了一个多月的时间，写到这里我们就把Android源码启动篇完全分析完了，可以先告一段落了，接下来，会对AMS,WMS,以及Binder相关内容进行详尽的源码分析。由于水平有限，写的不对的还请各位多多指教
原创不易，坚持更难
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