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本帖最后由 mind 于 2021-12-30 16:32 编辑
2.1 init.rc启动脚本
Android系统在启动时，第一个启动的进程就是init进程，也就是我们说的一号进程，我们通过下图的ps命令可以看到init进程号为1。接着，init进程根据读取/init.rc文件中的配置创建并启动app_process进程，也就是我们的Zygote进程,其启动参数见下表所示。
init.rc文件： 上面的文件参数：
service：表示Zygote进程是以服务的形式启动；
/system/bin/app_process表示它对应的文件位置；
后面四个选项就是Zygote进程的启动参数，其中 --start-system-server 表示Zygote进程启动完以后，需要马上运行SystemServer进程。
下面通过ps命令获取当前运行的进程信息
接着我们查看android源码/framework/base/cmds/app_process源码的入口函数main:
通过init.rc中Zygote的启动参数，我们知道arg参数中包含了” --zygote”和”--zygote --start-system-server”参数。所以,zygote和startSystemServer变量都为true。这表示Zygote进程启动完以后，会接着启动SystemServer进程。
从上面的代码，我们知道Zygote分两种模式启动，分别是Zygote模式和非Zygote模式。当处于Zygote模式时，系统会调用com.android.internal.os.ZygoteInit启动Zygote进程和SystemServer进程 ；当处于非Zygote模式时，系统会调用com.android.internal.os.RuntimeInit创建应用程序的进程。
2.2 创建Zygote进程下面，我们来分析下Zygote进程的启动过程。我们看下AndroidRuntime类的start方法的关键代码：
位置：Android源码/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp 该方法主要做了4个工作： (1) 调用jni_invocation.Init()方法加载libdvm.so，并初始化JniInvocation类的成员 (2) 调用startVM()方法创建虚拟机，并初始化BootClassloader和加载/system/framework下的jar包 (3) 调用startReg()方法注册Android核心类的JNI方法 (4) 最后，通过JNI机制进入Java层的com.android.internal.os.ZygoteInit类的main方法，然后创建Zygote进程的Server端Socket，并启动SystemServer进程。 其关键流程如下图所示：
下面我们分别对上面4个工作进一步分析。 2.2.1 加载libdvm.so参考[7]
位置：Android源码/libnativehelper/JniInvocation.cpp
我们看下JniInvocation类下的Init方法：
我们首先看下JniInvocation类的定义，一共有4个成员，分别是handle_，用于保存dlopen加载libdvm.so后返回的文件句柄，以及JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs_、JNI_CreateJavaVM_和JNI_GetCreatedJavaVMs_。
接下来继续分析Init方法。Init方法首先读取”persist.sys.dalvik.vm.lib”系统属性，该属性值可能是libdvm.so或libart.so，我们可以通过getprop命令后去persist.sys.dalvik.vm.lib属性的值，或者直接查看/system/build.prop文件。如下图，在Android4.4.3下默认还是libdvm.so，但用户可以通过在Settings=>Developer Options=>Select runtime来选择要Dalvik还是ART，如下图所示。而在Android5.0版本以后，则默认是ART。这里我们默认分析Dalvik。接下来，则调用dlopen加载libdvm.so，然后找到GetDefaultJavaVMInitArgs、CreateJavaVM和GetCreatedJavaVMs三个接口并赋值给JniInvocation类对应的3个成员。
我们可以看到，Init方法其实就是初始化JniInvocation类里面的成员，和初始化Dalvik虚拟机环境的。
获取persist.sys.dalvik.vm.lib属性的值。  TODO：了解JNI的环境 2.2.2 创建Dalvik虚拟机和初始化BootClassloader完成JNI环境的初始化工作后，接着AndroidRuntime::start函数()调用startVM()方法创建虚拟机。我们看下startVM的代码：
位置：Android源码/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp startVM方法先是读取系统属性并设置Dalvik虚拟机的各项参数，然后才调用JNI_CreateJavaVM方法真正去创建Dalvik虚拟机。这些参数我们也可以通过getprop命令去获取，如下图所示。  而JNI_CreateJavaVM方法正式livdvm.so中的函数。
位置：Android源码/dalvik/vm/jni.cpp。 JNI_CreateJavaVM首先初始化JavaVM和JNIEnv变量，完成JNI环境的初始化工作。接着调用创建虚拟机的核心方法dvmStartup()方法。我们看下dvmStartup()方法的源码：
位置：Android源码/dalvik/vm/Init.cpp dvmStartup首先对参数进行解析，然后做了很多其它工作，这里我们重点分析dvmClassStartup()方法，该方法初始化boot class loader，并加载bootclasspath路径下所有的jar包，也就是/system/framework下所有的类。也就是说Zygote进程加载了framework下所有的jar包，而由于app进程的创建是通过克隆Zygote进程的，所以说app也同样加载了所有的framework下的包。下图是BOOTCLASSPATH路径：  我们分析下dvmClassStartup()方法：
位置：Android源码/dalvik/vm/oo/Class.cpp gDvm全局变量的loadedClasses成员是哈希表，保存了所有加载到内存中的类。
dvmClassStartup方法调用processClassPath函数进行/system/framework目录下jar包的加载工作。该方法其实就是调用加载解析dex或jar包的方法，我们会在xxx章详细介绍。 2.2.3 framework层资源加载过程TODO：分析processClassPath加载framework资源过程 3.2.4 通过反射进入ZygoteInit类的main方法接下来我们分析com.android.internal.os.ZygoteInit的main方法。
位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java 该main方法主要做了3件事： (1) 注册创建Zygote进程的Server端Socket (2) 启动SystemServer进程 (3) 进入消息循环，监听来自AMS发送过来的创建app进程的请求 2.3 创建Zygote进程Server端监听服务 Zygote进程创建Server端Socket关键流程如下图所示：  我们从ZygoteInit类main方法的registerZygoteSocket函数源码源码开始分析：
位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java 可以看到registerZygoteSocket方法通过LocalServerSocket创建Server端Socket，并保存在ZygoteInit类的静态成员变量sServerSocket中。
接着，判断传递过来的参数是否包含”start-system-server”。我们从上面源码分析知道，Zygote启动的配置参数里面是包含该参数的。然后就调用startSystemServer来启动SystemServer进程。最后调用runSelectLoop方法进入消息循环，等待处理来自AMS发送过来的请求。
我们分析下runSelectLoop方法接收到创建app请求后的过程是怎样的。
位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java 这里，peers.get(index)返回的是ZygoteConnection对象，runSelectLoop方法实际上调用了ZygoteConnection对象的runOnce方法做进一步的处理。
位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java 这里真正创建应用程序进程的操作是Zygote.forkAndSpecialize方法，当创建成功以后，就会调用handleChildProc来启动新创建的应用程序的进程。详细的分析我们会在3.5节讲解。 2.4 创建SystemServer进程在3.2.3节，main入口函数调用了startSystemServer来启动SystemServer进程。SystemServer在这个过程中做了一件很重要的事情： - 启动重要的系统服务，如ActivityManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService等。
它创建SystemServer的关键流程如下图所示。 下面我们一个个分析这些关键函数。  位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java 首先创建参数数组，然后传递给forkSystemServer方法并创建SystemServer进程。创建成功后，接着调用handleSystemServerProcess方法来启动SystemServer进程。
SystemServer进程启动后，就会启动各种系统服务，如AMS、PMS、WMS等。
我们接着分析handleSystemServerProcess方法。
位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java handleSystemServerProcess调用RuntimeInit类的zygoteInit方法。 位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java 这里zygoteInit调用了一个重要的方法applicationInit方法。 位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java applicationInit调用invokeStaticMain方法通过反射的办法调用com.android.server.SystemServer类的main方法。
我们转到SystemServer类。
位置：Android源码/framework/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java main方法创建ServerThread对象并进入消息循环。 class ServerThread { …public void initAndLoop() { … Looper.prepareMainLooper(); … context = ActivityManagerService.main(factoryTest); … pm = PackageManagerService.main(context, installer, factoryTest != SystemServer.FACTORY_TEST_OFF, onlyCore); … contentService = ContentService.main(context, factoryTest == SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL); … wm = WindowManagerService.main(context, power, display, inputManager, wmHandler, factoryTest != SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL, !firstBoot, onlyCore); … Looper.loop();}}
在initAndLoop方法里，通过调用各个系统服务类下的main方法创建完成关键系统服务的创建。然后调用Looper.loop()进入消息循环。 2.5 创建应用程序的进程 结合2.3中的内容，创建应用程序进程的关系如下图所示。 ActivityManagerService和Zygote进程服务端通过LocalSocket和LocalServerSocket进行进程间通信，而两者通信的媒介正式/dev/socket/zygote文件。在AMS的Client端，startProcessLocked函数是发送请求的关键函数，而Zygote进程Server端的runSelectLoop函数则是接收AMS发送过来的请求的关键方法。  回到3.1中android源码/framework/base/cmds/app_process的main函数入口，当处于非Zygote模式的时候创建的是应用程序的进程。然后通过3.3的分析我们知道，当我们点击桌面app的图标，启动一个应用程序的时候，AMS会调用startProcessLocked方法发送创建app进程的请求给Zygote进程Server端的Socket。 我们看下ActivityManagerService发送创建app进程请求的关键代码：
位置：Android源码/framework/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java 该方法会调用Process类的start静态方法实际上是通过创建LocalSocket跟3.2.4节中Zygote进程创建的Server端Socket进行通信，而Process.start传进来的参数正是要发送给Server端要创建的应用程序的相关参数信息。
根据3.2.4节我们知道，负责接收AMS发送过来请求的是ZygoteInit类的静态成员函数runSelectLoopMode方法，该方法最终会调用Zygote.forAndSpecialize()方法创建app进程，然后调用ZygoteConnection的handleChildProc函数成员来启动该app进程。
位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java 这里，parsedArgs.runtimeInit为true，parsedArgs.invokeWith为null。然后调用RuntimeInit的静态成员函数zygoteInit，这一步跟创建SystemServer进程的时候是一样的，不一样的是传递过去的参数。根据3.3的分析我们知道，zygoteInit方法接着会调用applicaitonInit方法，该方法中调用了invokeStaticMain方法，同样通过反射的办法调用上面传递过来的参数，去实际调用android.app.ActivityThread类的main入口函数。
位置：Android源码/framework/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java 从ActivityThread的main方法入口开始就是一个应用程序的启动过程。我们会在第二章的APP的启动过程做详细分析。
TODO:分析传递的参数 2.6 总结现在我们用下面一幅图来梳理总结整个过程，对Dalvik的启动过程有一个全局的认识。
首先，Android系统在启动了init一号进程后，init进程就开始创建Zygote进程。Zygote进程主要负责两个工作： (1) 启动SystemServer进程 (2) 创建应用程序的进程 Zygote进程在创建和初始化过程中，会调用dlopen去加载libdvm.so文件，并调用Class.cpp文件下的dvmClassStartup方法初始化BootClassloader类加载器，并加载bootclasspath，也就是/system/framework目录下的所有jar包。而由于应用程序进程的创建是通过克隆Zygote进程获得，所以，app进程中同样也加载了libdvm和/system/framework下的jar包。 然后Zygote进程会调用registerZygoteSocket()方法来创建一个Server端的Socket，然后调用runSelectLoopMode方法进入循环等待。这个Server端Socket主要负责接收ActivityManagerService发送过来的创建应用程序进程的请求，而AMS是通过调用startProcessLocked方法来发送请求的。当Zygote进程的Server端接收到来自AMS创建应用程序进程的请求后，就会调用forkAndSpecialize()方法创建。
参考：[4]《Android Dalvivk虚拟机结构及机制剖析》第6章 Dalvik虚拟机执行流程详解
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发表于 2021-12-30 15:54:08
