Android本地服务的启动 - zygote服务及Dalvik环境启动

通过上一节Android init进程启动的分析可知，init进程在启动过程中，解析并处理了init.rc和init.hardware.rc两个初始化脚本文件，在两个初始化脚本文件里，定义了一系列的service section，这些service在boot触发器下，通过class_start default依次启动，其过程总结如下：

    1. init 解析init.rc

    2. init 将init.rc里的service放到队列里面等待触发器的触发

    3. init通过 action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail);触发boot Action

    4. 依次执行boot下的Commands，包括class_start default命令

    5. 所有的service默认的class为默认值：default，所以，所有init.rc中的service都被启动

zygote服务启动

通过init.rc中对zygote服务的描述可知，其对应的程序为：/system/bin/app_process

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
    socket zygote stream 666
    onrestart write /sys/android_power/request_state wake
    onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart media

该服务会在on boot时触发，其程序为/system/bin/app_process，服务名为zygote，-Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server为参数列表。

在创建了zygote 服务后，在目录下建立一个stream socket文件/dev/socket/zygote，权限为666，当zygote服务重启时，重启media服务

通过find ./ -name Android.mk  -exec grep -l app_process {} \; 命令，查找到，它在./frameworks/base/cmds/app_process/目录中被编译，其主要入口文件为：

./frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

找到该程序的main入口函数，

118 int main(int argc, const char* const argv[])
119 {
120     // These are global variables in ProcessState.cpp
121     mArgC = argc;
122     mArgV = argv;
123
124     mArgLen = 0;
125     for (int i=0; i<argc; i++) {
126         mArgLen += strlen(argv[i]) + 1;
127     }
128     mArgLen--;
129
130     AppRuntime runtime;
131     const char *arg;
132     const char *argv0;
133
134     argv0 = argv[0];
135
136     // Process command line arguments
137     // ignore argv[0]
138     argc--;
139     argv++;

141     // Everything up to '--' or first non '-' arg goes to the vm
142     // 在zygote服务的参数列表中，以‘--和非‘-’开头的参数，是dalvik的参数：/system/bin--zygote --start-system-server，交给Vm来处理

143     int i = runtime.addVmArguments(argc, argv);
144
145     // 找到zygote的目录：/system/bin
146     if (i < argc) {
147         runtime.mParentDir = argv[i++];
148     }
149
150     // 如果接下来的参数是：--zygote --start-system-server的话，设置argv0=“zygote”，startSystemServer= true，启动java VM
151     if (i < argc) {
152         arg = argv[i++];
153         if (0 == strcmp("--zygote", arg)) {
154             bool startSystemServer = (i < argc) ?
155                     strcmp(argv[i], "--start-system-server") == 0 : false;
156             setArgv0(argv0, "zygote");
157             set_process_name("zygote");
158             runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",
159                 startSystemServer);
160         } else {
161             set_process_name(argv0);
162
163             runtime.mClassName = arg;
164
165             // Remainder of args get passed to startup class main()
166             runtime.mArgC = argc-i;

167             runtime.mArgV = argv+i;
168
169             LOGV("App process is starting with pid=%d, class=%s.\n",
170                  getpid(), runtime.getClassName());
171             runtime.start();
172         }
173     } else {
174         LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
175         fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
176         app_usage();
177         return 10;
178     }
179
180 }

 根据service zygote的参数，启动VM：

runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer);

runtime是AppRuntime的对象，AppRuntime是AndroidRuntime的子类：

runtime.start方法在AndroidRuntime里实现：

 859 void AndroidRuntime::start(const char* className, const bool startSystemServer)
 860 {
 861     LOGD("\n>>>>>>>>>>>>>> AndroidRuntime START <<<<<<<<<<<<<<\n");  // logcat里最显眼的字样
 862
 863     char* slashClassName = NULL;
 864     char* cp;
 865     JNIEnv* env;
 866
 867     blockSigpipe();
 868
 869     /*
 870      * 'startSystemServer == true' means runtime is obslete and not run from
 871      * init.rc anymore, so we print out the boot start event here.
 872      */
 873     if (startSystemServer) {
 874         /* track our progress through the boot sequence */
 875         const int LOG_BOOT_PROGRESS_START = 3000;
 876         LOG_EVENT_LONG(LOG_BOOT_PROGRESS_START,
 877                        ns2ms(systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC)));
 878     }

 880     const char* rootDir = getenv("ANDROID_ROOT");  // 取得Android的根目录：/system
 881     if (rootDir == NULL) {
 882         rootDir = "/system";
 883         if (!hasDir("/system")) {
 884             LOG_FATAL("No root directory specified, and /android does not exist.");
 885             goto bail;
 886         }
 887         setenv("ANDROID_ROOT", rootDir, 1);
 888     }
 889
 890     //const char* kernelHack = getenv("LD_ASSUME_KERNEL");
 891     //LOGD("Found LD_ASSUME_KERNEL='%s'\n", kernelHack);
 892
 893     /* start the virtual machine */

// 启动Dalvik虚拟机，在AndroidRuntime::startVm方法中，设备了大量VM的参数，最后调用JNI_CreateJavaVM(pJavaVM, pEnv, &initArgs)，通过JNI启动虚拟机
 894     if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0)     

 895         goto bail;
 896
 897     /*
 898      * Register android functions.
 899      */
 900     if (startReg(env) < 0) {      // 注册系统使用的JNI函数
 901         LOGE("Unable to register all android natives\n");
 902         goto bail;
 903     }

 910     jclass stringClass;
 911     jobjectArray strArray;
 912     jstring classNameStr;
 913     jstring startSystemServerStr;
 914
 915     stringClass = env->FindClass("java/lang/String");          // 从Dalvik虚拟机里，查找到String类，
 916     assert(stringClass != NULL);
 917     strArray = env->NewObjectArray(2, stringClass, NULL);  // 创建一个String数组，有两个元素（strArray =  new String[2]）
 918     assert(strArray != NULL);
 919     classNameStr = env->NewStringUTF(className);       // 创建一个Java String对象，初始值为：className，其实是start第一个参数：com.android.internal.os.ZygoteInit
 920     assert(classNameStr != NULL);
 921     env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);   // 设置strArray 第一个元素的值为：classNameStr (strArray[0] =classNameStr)
 922     startSystemServerStr = env->NewStringUTF(startSystemServer ?
 923                                                  "true" : "false");   // 创建一个Java String对象，初始值为：startSystemServer ，其实是start第二个参数：true
 924     env->SetObjectArrayElement(strArray, 1, startSystemServerStr); // 设置strArray 第二个元素的值为：strArray[1] =startSystemServerStr

 925
 926     /*
 927      * Start VM.  This thread becomes the main thread of the VM, and will
 928      * not return until the VM exits.
 929      */

          // 根据上面的解释可知：准备启动Java VM，并且创建VM的主线程，只要VM不退出，这个主线程一直运行。
 930     jclass startClass;
 931     jmethodID startMeth;

 933     slashClassName = strdup(className);
 934     for (cp = slashClassName; *cp != '\0'; cp++)    // 将com.android.internal.os.ZygoteInit中的包分隔符‘.’换成‘/’即：com/android/internal/os/ZygoteInit
 935         if (*cp == '.')
 936             *cp = '/';
 937
 938     startClass = env->FindClass(slashClassName);   // 从VM中查找ZygoteInit类，难道它要在VM里加载这个类。。。。
 939     if (startClass == NULL) {
 940         LOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);
 941         /* keep going */
 942     } else {
 943         startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
 944             "([Ljava/lang/String;)V");   // 查找到com/android/internal/os/ZygoteInit类中的main方法ID，接合Java文件命名规则，你能更深刻的理解，为什么主类名要和文件名一致，并且main方法为static方法。
 945         if (startMeth == NULL) {
 946             LOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);
 947             /* keep going */
 948         } else {
 949             env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);  // 调用ZygoteInit类里的main方法，这不是运行ZygoteInit这个JAVA程序吗！！
 950
 951 #if 0
 952             if (env->ExceptionCheck())
 953                 threadExitUncaughtException(env);
 954 #endif
 955         }
 956     }

 957
 958     LOGD("Shutting down VM\n");
 959     if (mJavaVM->DetachCurrentThread() != JNI_OK)
 960         LOGW("Warning: unable to detach main thread\n");
 961     if (mJavaVM->DestroyJavaVM() != 0)
 962         LOGW("Warning: VM did not shut down cleanly\n");
 963
 964 bail:
 965     free(slashClassName);
 966 }
 967
由上面的分析可知，AndroidRuntime::start方法实现了下面功能：

  1> 通过startVm来启动虚拟机，并且注册了一些系统JNI函数，由于这个时候VM里还没有程序，只是个空的VM执行环境

  2> 通过AndroidRuntime::start的参数，在JNI代码里构建第一个Java程序ZygoteInit，将其作为VM的主线程，同时给其传递两个JNI构建的参数：

       "com/android/internal/os/ZygoteInit"和"true"

总结：

Android系统的启动是由init进程加载并启动了里面的/system/bin/ app_process程序作为zygote服务，然后在zygote服务里执行runtime.start启动Dalvik虚拟机，加载了ZygoteInit类作为Dalvik虚拟机的第一个主线程。至此，Android的Java运行环境就准备完毕了。