Android 之 zygote 与进程创建

http://blog.csdn.net/xieqibao/article/details/6581975

 

在android中，应用程序的入口是ActivityThead中的main函数，那么之后系统是怎样为应用程序创建进程的呢？SystemService又是怎样创建的？答案是：zygote

zygote翻译成中文是受精卵的意思，名字比较奇怪、但是很有意思。在android中，大部分的应用程序进程都是由zygote来创建的，为什么用大部分，因为还有一些进程比如系统引导进程、init进程等不是有zygote创建的。相反，zygote还是在init进程之后才被创建的。在android中提到zygote，主要两块，一个是C/C++编写的zygote，主要用来为应用和SystemService fork进程的。一个是java编写的zygote接口，负责为应用和service调用C/C++ zygote的接口执行fork，从而创建VM进程。说明：在android中，service主要有NativeService和SystemService。SystemService主要是指系统中service，比如，InputMethodService、ActivityManagerService等。

zygote在android中主要有两个作用：

1. 建立运行时环境并启动虚拟机，执行com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数，从而fork SystemService
3. [java] view plain copy print ?

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

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

1. 为应用程序创建DVM进程。

启动SystemServer：

我们来看看zygote是怎样创建SystemService进程的。在../base/cmds/app_process/app_main.cpp的主函数中，有这样一段代码，它执行了

runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer);   //runtime继承自AndroidRuntime

也就是说，在主函数中，初始化了运行时环境，并且建立虚拟机，然后运行再com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数

再来看看com.android.internal.os.ZygoteInit的main中都做了哪些事情。在看ZygoteInit之前，有必要先来看下相关的类，类图如下：

在ZygoteInit的main函数中，主要执行了：

registerZygoteSocket();//登记Listen端口
startSystemServer();//启动SystemServer

    registerZygoteSocket();//登记Listen端口
    startSystemServer();//启动SystemServer

startSystemServer()调用Zygote的native方法 forkSystemServer(); 到这里，java端的Zygote的准备工作就结束了，接下来就交给C/C++端的Zygote来执行fork任务了。来看下代码：

在 ../dalvik/vm/native/dalvik_system_Zygote.c 中

static void Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkSystemServer(
const u4* args, JValue* pResult)
{
    pid_t pid;
    /*调用forkAndSpecializeCommon，执行fork  */
    pid = forkAndSpecializeCommon(args, true);
    /* 检查fork后返回的进程pid */
    if (pid > 0) {
        int status;
        LOGI("System server process %d has been created", pid);
        gDvm.systemServerPid = pid;
        if (waitpid(pid, &status, WNOHANG) == pid) {
            LOGE("System server process %d has died. Restarting Zygote!", pid);
            kill(getpid(), SIGKILL);
        }
    }
    RETURN_INT(pid);
}

static void Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkSystemServer(
const u4* args, JValue* pResult)
{
    pid_t pid;
    /*调用forkAndSpecializeCommon，执行fork  */
    pid = forkAndSpecializeCommon(args, true);
    /* 检查fork后返回的进程pid */
    if (pid > 0) {
        int status;
        LOGI("System server process %d has been created", pid);
        gDvm.systemServerPid = pid;
        if (waitpid(pid, &status, WNOHANG) == pid) {
            LOGE("System server process %d has died. Restarting Zygote!", pid);
            kill(getpid(), SIGKILL);
        }
    }
    RETURN_INT(pid);
}

在这个里面的fork进程主要是使用linux的fork进程。

经过这样的过程SystemServer进程就创建起来了。android中的所有服务循环框架都是建立咋SystemServer上，接下来在SystemServer上，就可以建立所有系统服务。可参看：SystemServer.main();

系统服务启动后会调用ActivityManagerService的systemReady方法，并最终启动HomeActivity。

启动应用进程：

我们在上一篇介绍ActivityThread和ActivityManagerService时已经讲过，程序的主入口是在ActivityThread的main函数，activity的startActivity最终是在ActivityManagerService中执行的，那么应用程序的进程是怎么创建的？看下类图：

我们再来看看ActivityManagerService中的startProcessLocked方法。

int pid = Process.start("android.app.ActivityThread",
                    mSimpleProcessManagement ? app.processName :  null, uid, uid,
                    gids, debugFlags,  null);

int pid = Process.start("android.app.ActivityThread",
                    mSimpleProcessManagement ? app.processName : null, uid, uid,
                    gids, debugFlags, null);

通过Process的start方法来创建进程。

/ **
  *通过Zygote进程来创建新的vm进程
  */

  public static final int start(final String processClass,final String niceName,int uid, int gid, int[] gids,int debugFlags,String[] zygoteArgs)
  {
      if (supportsProcesses()) {
          try {
              return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids,
                      debugFlags, zygoteArgs);      //argsForZygote.add("--runtime-init")初始化运行环境
          } catch (ZygoteStartFailedEx ex) {
              Log.e(LOG_TAG,
                      "Starting VM process through Zygote failed");
              throw new RuntimeException(
                      "Starting VM process through Zygote failed", ex);
          }

      } else {

          // Running in single-process mode
          Runnable runnable = new Runnable() {
                      public  void run() {
                          Process.invokeStaticMain(processClass);
                      }
          };
          // Thread constructors must not be called with null names (see spec).
          if (niceName != null) {
              new Thread(runnable, niceName).start();
          } else {
              new Thread(runnable).start();
          }
          return 0;
      }
  }

  / **
    *通过Zygote进程来创建新的vm进程
    */

    public static final int start(final String processClass,final String niceName,int uid, int gid, int[] gids,int debugFlags,String[] zygoteArgs)
    {
        if (supportsProcesses()) {
            try {
                return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids,
                        debugFlags, zygoteArgs);     //argsForZygote.add("--runtime-init")初始化运行环境
            } catch (ZygoteStartFailedEx ex) {
                Log.e(LOG_TAG,
                        "Starting VM process through Zygote failed");
                throw new RuntimeException(
                        "Starting VM process through Zygote failed", ex);
            }

        } else {

            // Running in single-process mode
            Runnable runnable = new Runnable() {
                        public void run() {
                            Process.invokeStaticMain(processClass);
                        }
            };
            // Thread constructors must not be called with null names (see spec).
            if (niceName != null) {
                new Thread(runnable, niceName).start();
            } else {
                new Thread(runnable).start();
            }
            return 0;
        }
    }

在ZygoteConnection中获取套接字连接，并解析启动参数。来看下runOnce方法：

从LocalSocket. mSocket中解析参数

try {
          args = readArgumentList();
          descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();
      } catch (IOException ex) {
          Log.w(TAG, "IOException on command socket " + ex.getMessage());
          closeSocket();
          return  true;
      }

  try {
            args = readArgumentList();
            descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();
        } catch (IOException ex) {
            Log.w(TAG, "IOException on command socket " + ex.getMessage());
            closeSocket();
            return true;
        }

1. 调用Zygote的native方法forkAndSpecialize，执行进程的创建工作。本地方法的实现也是在     ../dalvik/vm/native/dalvik_system_Zygote.c 中，底层调用linux的fork。
3. [java] view plain copy print ?

pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,

                    parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);

pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,

                    parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);

这样应用程序的进程就创建起来了。从ActivityManagerService开始的时序图如下：

总结：

1. 在android中SystemService的启动是在Zygote进程创建好后进行的，并且由Zygote进程建立好DVM运行环境，加载ZygoteInit的main函数，最终调用Zygote的本地方法forkSystemServer，并执行linux的fork方法创建SystemServer进程。
2. 应用程序的进程也是由Zygote创建的，在ActivityManagerService中的startProcessLocked中调用了Process.start()方法。并通过连接调用Zygote的native方法forkAndSpecialize，执行fork任务。
3. 应用进程和服务进程位于不同的进程中，他们之间是通过IPC进行数据传递的。接下来一篇会介绍在android中的进程间通信机制：Binder