Android Zygote进程启动过程

Zygote, 意为“受精卵”，Android系统中几乎所有的应用进程都是由Zygote进程孵化出来的，Java环境也是由Zygote创建起来的，它建立了我们app运行所需要的环境，是app的祖先，因此，分析它的启动以及内部逻辑显得非常有必要。

Android系统是基于Linux内核的，而在Linux系统中，所有的进程都是init进程的子孙进程，也就是说，所有的进程都是直接或者间接地由init进程fork出来的。Zygote进程也不例外，它是在系统启动的过程，由init进程创建的。在系统启动脚本system/core/rootdir/init.rc文件中，我们可以看到启动Zygote进程的脚本命令：
service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server  socket zygote stream 666   # zygote需要一个套接字onrestart write /sys/android_power/request_state wake  # zygote重启的话，需要执行这个操作onrestart write /sys/power/state on  onrestart restart media  onrestart restart netd
上述脚本表示要启动一个进程，名称为zygote, 可执行文件为/system/bin/app_process， --Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server这些是传给zygote的参数，其余部分的作用见注释。

app_process对应的源码在frameworks/base/cmds/app_process目录下，其入口函数main在文件app_main.cpp中，接下来我们就从这个main函数入手来分析zygote的内部逻辑。

注意：本文的源码分析基于Android 4.4。

/*
* 启动zygote的方式为/system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
* 所以 argc == 5
*      argv里头存的就是这5个参数argv[0]=="/system/bin/app_process" ,argv[1] == "-Xzygote"....
*/
int main(int argc, char* const argv[])
{......// These are global variables in ProcessState.cppmArgC = argc;mArgV = argv;mArgLen = 0;for (int i=0; i<argc; i++) {mArgLen += strlen(argv[i]) + 1;}mArgLen--;// 以上代码主要是将参数相关信息保存到全局变量中AppRuntime runtime;const char* argv0 = argv[0];// Process command line arguments// ignore argv[0]argc--;argv++;// Everything up to '--' or first non '-' arg goes to the vmint i = runtime.addVmArguments(argc, argv); // 这个函数会返回1，表示只处理了-Xzytote这一个参数，所谓的处理实际上就是将这个参数添加到了runtime对象的mOptions 变量中。// Parse runtime arguments.  Stop at first unrecognized option.bool zygote = false;bool startSystemServer = false;bool application = false;const char* parentDir = NULL;const char* niceName = NULL;const char* className = NULL;// 进入循环之前 i == 1, argc == 4  argv 指向“-Xzygote” while (i < argc) {const char* arg = argv[i++];if (!parentDir) {parentDir = arg;  // parentDir被赋值为"/system/bin"} else if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {  zygote = true;niceName = "zygote"; // 进程名} else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {startSystemServer = true;} else if (strcmp(arg, "--application") == 0) { // 不走这个分支application = true;} else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {  // 不走这个分支niceName = arg + 12;} else {  // 不走这个分支className = arg;break;}}if (niceName && *niceName) {  // 设置进程名setArgv0(argv0, niceName);set_process_name(niceName);}runtime.mParentDir = parentDir;if (zygote) { // 走这个分支runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",startSystemServer ? "start-system-server" : "");} else if (className) {// Remainder of args get passed to startup class main()runtime.mClassName = className;runtime.mArgC = argc - i;runtime.mArgV = argv + i;runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit",application ? "application" : "tool");} else {fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");app_usage();LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");return 10;}
}

main函数主要就是创建了runtime实例，并且解析参数，然后调用runtime的start函数，接着我们分析AppRuntime的start函数：

/** Start the Android runtime.  This involves starting the virtual machine* and calling the "static void main(String[] args)" method in the class* named by "className".** Passes the main function two arguments, the class name and the specified* options string.*/// 首先我们明确下传进来的参数  className == "com.android.internal.os.ZygoteInit"  options == "start-system-server"
void AndroidRuntime::start(const char* className, const char* options)
{ALOGD("\n>>>>>> AndroidRuntime START %s <<<<<<\n",className != NULL ? className : "(unknown)");/** 'startSystemServer == true' means runtime is obsolete and not run from* init.rc anymore, so we print out the boot start event here.*/if (strcmp(options, "start-system-server") == 0) {/* track our progress through the boot sequence */const int LOG_BOOT_PROGRESS_START = 3000;LOG_EVENT_LONG(LOG_BOOT_PROGRESS_START,ns2ms(systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC)));}const char* rootDir = getenv("ANDROID_ROOT");if (rootDir == NULL) {rootDir = "/system";if (!hasDir("/system")) {LOG_FATAL("No root directory specified, and /android does not exist.");return;}setenv("ANDROID_ROOT", rootDir, 1);  //配置ANDROID_ROOT环境变量}//const char* kernelHack = getenv("LD_ASSUME_KERNEL");//ALOGD("Found LD_ASSUME_KERNEL='%s'\n", kernelHack);/* start the virtual machine */JniInvocation jni_invocation;jni_invocation.Init(NULL);JNIEnv* env;if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0) { // 创建虚拟机return;}onVmCreated(env);/** Register android functions.*/if (startReg(env) < 0) {ALOGE("Unable to register all android natives\n");return;}/** We want to call main() with a String array with arguments in it.* At present we have two arguments, the class name and an option string.* Create an array to hold them.*/jclass stringClass;jobjectArray strArray;jstring classNameStr;jstring optionsStr;stringClass = env->FindClass("java/lang/String");assert(stringClass != NULL);strArray = env->NewObjectArray(2, stringClass, NULL);assert(strArray != NULL);classNameStr = env->NewStringUTF(className);assert(classNameStr != NULL);env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);optionsStr = env->NewStringUTF(options);env->SetObjectArrayElement(strArray, 1, optionsStr);/** Start VM.  This thread becomes the main thread of the VM, and will* not return until the VM exits.*/char* slashClassName = toSlashClassName(className);jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);if (startClass == NULL) {ALOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);/* keep going */} else {jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main","([Ljava/lang/String;)V");if (startMeth == NULL) {ALOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);/* keep going */} else {/* 调用com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数，strArray是参数，数组里面有两个元素,className == "com.android.internal.os.ZygoteInit"  options == "start-system-server" */env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);#if 0if (env->ExceptionCheck())threadExitUncaughtException(env);
#endif}}free(slashClassName);ALOGD("Shutting down VM\n");if (mJavaVM->DetachCurrentThread() != JNI_OK)ALOGW("Warning: unable to detach main thread\n");if (mJavaVM->DestroyJavaVM() != 0)ALOGW("Warning: VM did not shut down cleanly\n");
}

start函数主要做了以下几件事情：

调用startVm函数创建虚拟机；
调用startReg函数注册Android Natvie函数；
让虚拟机去执行com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数。

接下来我们分析下com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数，创建虚拟机以及注册native函数的过程后续再分析。

public static void main(String argv[]) {try {// Start profiling the zygote initialization.SamplingProfilerIntegration.start();registerZygoteSocket();  // 1、创建一个套接字，用于监听ams发过来的fork请求EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,SystemClock.uptimeMillis());preload(); // 2、加载classes 和resources, 后面会详细分析EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,SystemClock.uptimeMillis());// Finish profiling the zygote initialization.SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();// Do an initial gc to clean up after startupgc();// If requested, start system server directly from Zygoteif (argv.length != 2) {throw new RuntimeException(argv[0] + USAGE_STRING);}if (argv[1].equals("start-system-server")) {startSystemServer(); //3、 创建system server进程，ams wms pms等常见service都在该进程里面} else if (!argv[1].equals("")) {throw new RuntimeException(argv[0] + USAGE_STRING);}Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");if (ZYGOTE_FORK_MODE) {runForkMode();} else {runSelectLoopMode(); // 4、进入循环监听模式，监听外来请求}closeServerSocket();} catch (MethodAndArgsCaller caller) {caller.run();} catch (RuntimeException ex) {Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);closeServerSocket();throw ex;}}

com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数主要做了四件事情：

调用registerZygoteSocket()创建一个套接字，用于监听ams发过来的fork请求；
调用preload()预加载classes 和resources；
调用startSystemServer()创建system server进程，ams wms pms等常见service都在该进程里面；
调用runSelectLoopMode()进入循环监听模式，监听外来请求。

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