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Android系统启动流程(二)解析Zygote进程

刘望舒 刘望舒 2022-06-30

前言

上一篇文章我们分析了init进程,init进程中主要做了三件事,其中一件就是创建了Zygote进程,那么Zygote进程是什么,它做了哪些事呢?这篇文章会给你这些问题的答案。

1.Zygote简介

在Android系统中,JavaVM(Java虚拟机)、应用程序进程以及运行系统的关键服务的SystemServer进程都是由Zygote进程来创建的,我们也将它称为孵化器。它通过fock(复制进程)的形式来创建应用程序进程和SystemServer进程,由于Zygote进程在启动时会创建JavaVM,因此通过fock而创建的应用程序进程和SystemServer进程可以在内部获取一个JavaVM的实例拷贝。
关于init启动zygote我们在上一篇文章已经提到了,这里就不赘述了,这篇文章主要分析Android7.0 Zygote的启动流程。

2.AppRuntime分析

我们从上篇文章得知init启动zygote时主要是调用app_main.cpp的main函数中的AppRuntime的start来启动zygote进程的,我们就从app_main.cpp的main函数开始分析,如下所示。
frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp注释1处如果startSystemServer为true的话(默认为true),将"start-system-server"放入启动的参数args。

注释2处调用注释2处这里调用runtime的start函数来启动zygote进程,并将args传入,这样启动zygote进程后,zygote进程会将SystemServer进程启动。我们知道runtime指的就是AppRuntime,AppRuntime声明也在app_main.cpp中,它继承AndroidRuntime,也就是我们调用start其实是调用AndroidRuntime的start函数:

frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp注释1处调用startVm函数来创建JavaVm,注释2处调用startReg函数用来为JavaVm注册JNI。注释3处的代码用来找到ZygoteInit的main函数,其中startClass从app_main的main函数得知为com.android.internal.os.ZygoteInit。注释4处通过JNI调用ZygoteInit的main函数,因为ZygoteInit的main函数是Java编写的,因此需要通过JNI调用。

3.Zygote的Java框架层

上文我们通过JNI调用ZygoteInit的main函数后,Zygote便进入了Java框架层,此前没有任何代码进入过Java框架层,换句换说Zygote开创了Java框架层。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java注释1处通过registerZygoteSocket函数来创建一个Server端的Socket,这个Socket用来等待ActivityManagerService来请求Zygote来创建新的应用程序进程。注释2处用来预加载类和资源。注释3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4处调用runSelectLoop函数来等待客户端请求。由此得知,ZygoteInit的main函数主要做了4件事,接下来我们对主要的事件一一进行分析。

registerZygoteSocket

首先我们来查看registerZygoteSocket函数做了什么注释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。

启动SystemServer进程

接下来查看startSystemServer函数,代码如下所示。注释1处的代码用来创建args数组,这个数组用来保存启动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1001~1010,1018、1021、1032、3001~3010的权限;进程名为system_server;启动的类名为com.android.server.SystemServer。在注释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,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来启动SystemServer进程。

runSelectLoop

启动启动SystemServer进程后,最后进入runSelectLoop函数,如下所示。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。最后在注释3处对pollFds进行遍历,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。则在注释4处通过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。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,则在注释5处调用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。

4.Zygote进程总结

Zygote启动流程就讲到这,Zygote进程共做了如下几件事:
1.创建AppRuntime并调用其start方法,启动Zygote进程。
2.创建JavaVM并为JavaVM注册JNI.
3.通过JNI调用ZygoteInit的main函数进入Zygote的Java框架层。
4.通过registerZygoteSocket函数创建服务端Socket,并通过runSelectLoop函数等待ActivityManagerService的请求。
5.启动SystemServer进程。

参考资料
《Android系统源代码情景分析》
《深入理解Android卷1》
《深入理解Android系统》


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