Android Zygote进程的启动流程简单分析

前言

在Android系统中，所有的应用程序进程以及系统服务进程SystemServer都是由Zygote进程孕育（fork）出来的，因为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。

PS: Android 版本：10

正文

system\core\init\init.cpp

system\core\rootdir\init.rc

# 存在多个zygote配置文件

system\core\rootdir\init.zygote32.rc
system\core\rootdir\init.zygote32_64.rc
system\core\rootdir\init.zygote64.rc
system\core\rootdir\init.zygote64_32.rc

init.rc

在init.rc中

import /init.${ro.zygote}.rc

具体启动哪个，需要看ro.zygote的配置。

这个参数可以通过getprop获取

adb shell getprop ro.zygote

zygote32

也就是说我这里启动的是init.zygote32.rc配置：

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --enable-lazy-preload
    class main
    priority -20
    user root
    group root readproc reserved_disk
    socket zygote stream 660 root system
    onrestart write /sys/android_power/request_state wake
    onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart audioserver
    onrestart restart cameraserver
    onrestart restart media
    onrestart restart netd
    onrestart restart wificond
    writepid /dev/cpuset/foreground/tasks

简单解释一下：

启动的是service名为zygote，路径为/system/bin/app_process，后面带的参数和服务的约束条件。

具体请看《[摘]Android源码之init.rc文件规则和init.c解析》

从上面知道，要启动的是app_process32，它位于frameworks\base\cmds\app_process/app_main.cpp文件中，入口函数是main。

可以看frameworks\base\cmds\app_process\Android.mk的编译语法。

app_process64和app_process32都是通过frameworks/base/cmds/app_process编译出来的

app_main.cpp

frameworks\base\cmds\app_process\app_main.cpp

直接看main函数入口(删除部分代码)：

int main(int argc, char* const argv[])
{
	...... //省略

    while (i < argc) {
        const char* arg = argv[i++];
        if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
            zygote = true;
            niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
        } else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {
            startSystemServer = true;
        } else if (strcmp(arg, "--application") == 0) {
            application = true;
        } else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {
            niceName.setTo(arg + 12);
        } else if (strncmp(arg, "--", 2) != 0) {
            className.setTo(arg);
            break;
        } else {
            --i;
            break;
        }
    }
    ..... //省略

    if (zygote) {
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
    } else if (className) {
        runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
    } else {
        fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
        app_usage();
        LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
    }
}

main()中将init.zygote32.rc中指定的-Xzygote参数传给JVM，将进程的名字改为zygote（PS：上面代码没有附上，自己看源码），执行AppRuntime类的start()方法。

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

AndroidRuntime

从上面(app_main.cpp中定义了)知道AppRuntime 继承于AndroidRuntime

frameworks\base\core\jni\AndroidRuntime.cpp

我们看AndroidRuntime的start的方法

1. jni_invocation.Init()方法初始化jni接口
2. startVm()方法创建虚拟机
3. startReg()方法注册Android方法
4. CallStaticVoidMethod()方法打开ZygoteInit类的main方法。完成从c/c++到java代码。


void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{
   ..... //略

   //环境变量ANDROID_ROOT的值被设置成了/system，接着定义了一些变量。
    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);
    }

    // JNI接口的初始化
    jni_invocation.Init(NULL);

    //启动虚拟机
    if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote) != 0) {
        return;
    }

    // 调用startReg方法,注册android方法
    if (startReg(env) < 0) {
        ALOGE("Unable to register all android natives\n");
        return;
    }

    //className的值是com.android.internal.os.ZygoteInit
    //调用CallStaticVoidMethod方法，启动ZygoteInit.main()
    if (startClass == NULL) {
        /* keep going */
    } else {
        jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
            "([Ljava/lang/String;)V");
        if (startMeth == NULL) {
            /* keep going */
        } else {
		    // 启动
            env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);

#if 0
            if (env->ExceptionCheck())
                threadExitUncaughtException(env);
#endif
        }
    }
    free(slashClassName);

    ALOGD("Shutting down VM\n");
    ..... //略
}

主要启动Android系统运行时库，它主要做了三件事情：

1. 一是调用函数startVM启动虚拟机
2. 二是调用函数startReg注册JNI方法
3. 三是调用了com.android.internal.os.ZygoteInit类的main函数

因此启动了ZygoteInit.java

ZygoteInit.java

frameworks\base\core\java\com\android\internal\os\ZygoteInit.java

    public static void main(String argv[]) {

        ......// 略

        try {
	    //注册registerServerSocketFromEnv
            zygoteServer.registerServerSocketFromEnv(socketName);

	    // 预加载资源
	    preload(bootTimingsTraceLog);

            preloadResources();

	    preloadTextResources();

            //初始化GC
            gcAndFinalize();

	    // 启动SystemServer
            if (startSystemServer) {
                Runnable r = forkSystemServer(abiList, socketName, zygoteServer);
		//启动完SystemServer之后会返回一个Runnable对象，在父进程Zygote中该Runnable对象为null，
		//子进程SystemServer中不为null，会在SystemServer进程中执行该Runnable对象
                if (r != null) {
                    r.run();
                    return;
                }
            }
	    // 启动looper循环
            caller = zygoteServer.runSelectLoop(abiList);
        } catch (Throwable ex) {
            Log.e(TAG, "System zygote died with exception", ex);
            throw ex;
        } finally {
            //退出后就关闭socket
            zygoteServer.closeServerSocket();
        }
	......//略
    }

上面主要的任务是：

1. registerServerSocketFromEnv
2. preload预加载资源
3. 通过gcAndFinalize()初始化GC
4. forkSystemServer
5. runSelectLoop
6. 退出后，关闭closeServerSocket

参考文章

1. 《Android Zygote系统进程启动过程分析(Android N)》
2. 《Zygote启动及其作用》
3. 《zygote分析--AndroidRuntime::start()》