Android Zygote 启动流程

news2024/9/20 22:14:13

和你一起终身学习，这里是程序员Android

经典好文推荐，通过阅读本文，您将收获以下知识点:

Android系统包含netd、servicemanager、surfaceflinger、zygote、media、installd、bootanimation 等基本服务，具体作用请看下图。

Android 系统基本服务

二、虚拟机创建和第一个Java 程序引导

为了让APK在不同的虚拟机都可以运行，Google 采取了适配器模式，在让虚拟机运行之前先执行 dexopt ，即将dex文件优化成odex 文件，可以让虚拟机更加优化的执行。

在ART虚拟机中，dexopt 将dex文件优化成二进制格式的问题，从而可以让ART虚拟机执行。dexopt会调用dex2oat 进行优化，dex2oat 的任务是将原来的dex文件进行预翻译，从而可以加快app运行的时间，但是由于某些app比较复杂，所以优化的时间就比较长。
优化是以dex文件中的Method方法为单位，dex2oat 在优化时候，会根据需求优化一定量的Method，即不是所有的Method都回翻译成oat模式。

虚拟机创建和第一个Java 程序引导

三、Dalvik 虚拟机基本配置

在Android系统中，Dalvik 虚拟机和ART、应用程序进程，以及运行系统的关键服务SystemServer进程都是由 Zygote进程创建孵化的。

1.Dalvik 虚拟机基本配置

Dalvik 虚拟机基本配置

四、Zygote 启动流程

1.Zygote 启动代码

Zygote 服务时通过 init.rc进程启动的，Zygote 的 classname 为main.
init.rc文件配置代码如下：

... ... 
on nonencrypted
    class_start main
    class_start late_start

on property:sys.init_log_level=*
    loglevel ${sys.init_log_level}

... ...

详细可以参考 init.rc启动分析。
Android init 启动流程

2.Zygote main 函数

app_main.cpp是Zygote进程的main函数，frameworks\base\cmds\app_process\app_main.cpp

Zygote 是由 init.rc 脚本启动，在init脚本中，我们可以看到会导入import /init.${ro.zygote}.rc 脚本

# Copyright (C) 2012 The Android Open Source Project
#
# IMPORTANT: Do not create world writable files or directories.
# This is a common source of Android security bugs.
#

import /init.environ.rc
import /init.usb.rc
import /init.${ro.hardware}.rc
import /vendor/etc/init/hw/init.${ro.hardware}.rc
import /init.usb.configfs.rc
... ...
import /init.${ro.zygote}.rc

... ...

在 system/core/rootdir目录下，会根据ro.zygote属性值不同，启动不同的脚本，主要包含以下四个zygote脚本。

1.init.zygote32.rc 支持32为系统
2.init.zygote32_64.rc
3.init.zygote64.rc
4.init.zygote64_32.rc

init.zygte.rc脚本

Zygote 启动流程

五、Zygote 启动分析

Zygote 启动分析

六、Zygote 创建system_server主要方法

Zygote 创建system_server主要方法

七、Zygote 创建System_server 分析

Zygote 创建System_server

八、Zygote 创建应用

Zygote 创建应用

九、Zygote 创建应用流程

Zygote 创建应用流程

十、Zygote 预加载资源

Zygote 预加载资源

preloadClasses()

preloadResources()

十一、Zygote 预加载的目的

Zygote 预加载的目的

十二、优化Zygote 启动方法：线程池

1.Zygote 启动优化

1：加载类和资源是可重入操作，所以在并行模式下，不存在互斥的场景
2：Android提供了Executors和ExecutorService多线程类，因此可以使用多线程来加载类和资源。
3：硬件平台最好是多核，否则加速也不明显；

线程池优化Zygote 启动

2.Zygote 启动优化实质

使我们的进程最大限度的抢占CPU

十三、fork SystemServer

经过一系列初始化后，在ZygoteInit类中 forkSystemServer,为启动SystemServer 做准备。ZygoteInit.java代码路径如下：alps\frameworks\base\core\java\com\android\internal\os\ZygoteInit.java

/**
     * Prepare the arguments and forks for the system server process.
     *
     * Returns an {@code Runnable} that provides an entrypoint into system_server code in the
     * child process, and {@code null} in the parent.
     */
    private static Runnable forkSystemServer(String abiList, String socketName,
            ZygoteServer zygoteServer) {
        long capabilities = posixCapabilitiesAsBits(
            OsConstants.CAP_IPC_LOCK,
            OsConstants.CAP_KILL,
            OsConstants.CAP_NET_ADMIN,
            OsConstants.CAP_NET_BIND_SERVICE,
            OsConstants.CAP_NET_BROADCAST,
            OsConstants.CAP_NET_RAW,
            OsConstants.CAP_SYS_MODULE,
            OsConstants.CAP_SYS_NICE,
            OsConstants.CAP_SYS_PTRACE,
            OsConstants.CAP_SYS_TIME,
            OsConstants.CAP_SYS_TTY_CONFIG,
            OsConstants.CAP_WAKE_ALARM,
            OsConstants.CAP_BLOCK_SUSPEND
        );
        /* Containers run without some capabilities, so drop any caps that are not available. */
        StructCapUserHeader header = new StructCapUserHeader(
                OsConstants._LINUX_CAPABILITY_VERSION_3, 0);
        StructCapUserData[] data;
        try {
            data = Os.capget(header);
        } catch (ErrnoException ex) {
            throw new RuntimeException("Failed to capget()", ex);
        }
        capabilities &= ((long) data[0].effective) | (((long) data[1].effective) << 32);

        /* Hardcoded command line to start the system server */
        String args[] = {
            "--setuid=1000",
            "--setgid=1000",
            /// M: [Wi-Fi Hotspot Manager] system_server add dhcp (1014) group to access
            /// "/data/misc/dhcp/dnsmasq.leases"
            "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1014,1018,1021,1023," +
                        "1024,1032,1065,3001,3002,3003,3006,3007,3009,3010",
            "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
            "--nice-name=system_server",
            "--runtime-args",
            "--target-sdk-version=" + VMRuntime.SDK_VERSION_CUR_DEVELOPMENT,
            "com.android.server.SystemServer",
        };
        ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;

        int pid;

        try {
            parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);
            ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
            ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);

            boolean profileSystemServer = SystemProperties.getBoolean(
                    "dalvik.vm.profilesystemserver", false);
            if (profileSystemServer) {
                parsedArgs.runtimeFlags |= Zygote.PROFILE_SYSTEM_SERVER;
            }

            /* Request to fork the system server process */
            pid = Zygote.forkSystemServer(
                    parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
                    parsedArgs.gids,
                    parsedArgs.runtimeFlags,
                    null,
                    parsedArgs.permittedCapabilities,
                    parsedArgs.effectiveCapabilities);
        } catch (IllegalArgumentException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }

        /* For child process */
        if (pid == 0) {
            if (hasSecondZygote(abiList)) {
                waitForSecondaryZygote(socketName);
            }

            zygoteServer.closeServerSocket();
            return handleSystemServerProcess(parsedArgs);
        }

        return null;
    }

参考文献：

【腾讯文档】Android Framework 知识库
https://docs.qq.com/doc/DSXBmSG9VbEROUXF5

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