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Android系统启动过程

Android的启动过程可以分为两个阶段,第一阶段是Linux的启动,第二阶段才是Android的启动,下面我们分别来了解一下具体的过程。首先是Linux启动,这一部分我想就可以略过了,无非是Linux的Bootloader,Kernel,D......

Android的启动过程可以分为两个阶段,第一阶段是Linux的启动,第二阶段才是Android的启动,下面我们分别来了解一下具体的过程。
首先是Linux启动,这一部分我想就可以略过了,无非是Linux的Bootloader,Kernel,Driver之类的,在这里唯一要提到 的就是ServiceManager,即服务管理器,这个是做为一个进程在Android加载之前就被启动了,我们可以从init.rc中看到这个配置 项:
 
service servicemanager /system/bin/servicemanager
 
ServiceManager是Binder的服务管理守护进程,是Binder的核心,由其使用Binder驱动进行IPC管理,关于IPC通讯 的机制,此处不再详述。在APP和Framework中,应用程序使用的ServiceManager.java就是通过Proxy与这个守护进程进行的 通讯。
 
然后是Android的启动,接下来要详细描述的部分。我们还是先看一下init.rc中的配置
 
service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
 
即linux启动以后,启动zygote服务进程,这个进程恰如其名:孵化器,是所有Android应用程序的孵化器。
 
我们来看一下app_process的代码,位置是在:
 
frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp
 
在main()函数中有如下代码:
 
01 if (0 == strcmp("--zygote", arg)) {
02 bool startSystemServer = (i < argc) ?
03
04 strcmp(argv[i], "--start-system-server") == 0 : false;
05
06 setArgv0(argv0, "zygote");
07 set_process_name("zygote");
08 runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",
09 startSystemServer);
10
11 }
从中可以追踪到AndroidRuntime,代码位于:
 
frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
 
在start()函数中有如下代码:
 
1 /* start the virtual machine */
2 if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0)
3 goto bail;
4 ……
5 env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);
即先启动了虚拟机,然后利用JNI调用了zygoteInit函数。
 
继续追踪到frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java的main()函数,代码如下:
 
01 if (argv[1].equals("true")) {
02 startSystemServer();
03 } else if (!argv[1].equals("false")) {
04 throw new RuntimeException(argv[0] + USAGE_STRING);
05 }
06
07 Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
08
09 if (ZYGOTE_FORK_MODE) {
10 runForkMode();
11 } else {
12 runSelectLoopMode();
13 }
前一部分是在启动系统服务,后一部分是虽然是一个条件判断,但ZYGOTE_FORK_MODE被赋了false,所以进行else分支的 runSelectLoopMode()函数,在该函数中,实际上是在一死循环中利用zygoteConnection类通过socket的方式进行消息 处理,用于fork出新的zygote,从而以最轻量级的方式实现每个进程一个虚拟机的机制。
 
继续来看startSystemServer(),代码位于:
 
frameworks/base/services/java/com/android/server/systemserver.java
 
在其main()函数中调用了init1(args)这个native函数,利用JNI机制,跟踪至
 
frameworks/base/services/jni/com_android_server_systemService.cpp,然后到
 
frameworks/base/cmds/system_server/library/system_init.cpp
 
在system_init()函数中有如下代码
 
01 if (strcmp(propBuf, "1") == 0) {
02 // Start the SurfaceFlinger
03 SurfaceFlinger::instantiate();
04 }
05
06 AndroidRuntime* runtime = AndroidRuntime::getRuntime();
07
08 LOGI("System server: starting Android services./n");
09
10 runtime->callStatic("com/android/server/SystemServer", "init2");
即完成了SurfaceFlinger的实例化,然后利用运行时的callStatic()函数调用了SystemServer的init2()函数,这个函数位于:
 
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
 
代码是:
 
1 public static final void init2() {
2 Slog.i(TAG, "Entered the Android system server!");
3 Thread thr = new ServerThread();
4 thr.setName("android.server.ServerThread");
5 thr.start();
6 }
在这个ServerThread线程中,可以看到我们熟悉的Android服务了,比如WallpaperService服务的启动:
 
1 try {
2 Slog.i(TAG, "Wallpaper Service");
3 wallpaper = new WallpaperManagerService(context);
4 ServiceManager.addService(Context.WALLPAPER_SERVICE, wallpaper);
5 } catch (Throwable e) {
6 Slog.e(TAG, "Failure starting Wallpaper Service", e);
7 }
最后,调用各服务的systemReady()函数通知系统就绪。
 
至此,系统的启动过程结束
 
从这里可以看出,linux的init在启动若干守护进程之后,就启动了Android的runtime和zygote,zygote再启动虚拟机,系统 服务,系统服务再启动完本地服务后,又启动了若干Android服务,并完成向ServiceManager的注册工作,最后系统启动完成。系统的进程空 间如下图所示:
 
可见,由zygote孵化器为各进程以写时复制的方式用最小的代价实现了虚拟机。
 
至此,系统的启动过程结束,借用两张图来说明问题:

从这里可以看出,linux的init在启动若干守护进程之后,就启动了Android的runtime和zygote,zygote再启动虚拟机,系统服务,系统服务再启动完本地服务后,又启动了若干Android服务,并完成向ServiceManager的注册工作,最后系统启动完成。系统的进程空间如下图所示:

可见,由zygote孵化器为各进程以写时复制的方式用最小的代价实现了虚拟机。