Android Framework学习(二)之Zygote进程启动解析

2024-06-24 05:32
文章标签 android 启动 学习 进程 解析 framework zygote

本文主要是介绍Android Framework学习(二)之Zygote进程启动解析，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

上篇博客，我们学习了init进程的相关知识，本篇博客我们一次来学习zygote进程的相关知识。

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。

zygote进程的启动

zygote进程是在init进程的main函数中进行启动的，zygote是init进程中众多service之一，在init.rc中有启动zygote的相关脚本
system/core/rootdir/init.rc

...
on nonencrypted    # A/B update verifier that marks a successful boot.  exec - root -- /system/bin/update_verifier nonencrypted  class_start main         class_start late_start 
...

zygote的class name就是main，其中class_start是一个COMMAND，对应的函数为do_class_start。class_start main用来启动zygote，do_class_start函数在builtins.cpp中定义

system/core/init/builtins.cpp

static int do_class_start(const std::vector<std::string>& args) {/* Starting a class does not start services* which are explicitly disabled.  They must* be started individually.*/ServiceManager::GetInstance().ForEachServiceInClass(args[1], [] (Service* s) { s->StartIfNotDisabled(); });return 0;
}

可以看到关键代码在StartIfNotDisabled()方法中
system/core/init/service.cpp

bool Service::StartIfNotDisabled() {if (!(flags_ & SVC_DISABLED)) {return Start();} else {flags_ |= SVC_DISABLED_START;}return true;
}

接着查看Start方法

bool Service::Start() {flags_ &= (~(SVC_DISABLED|SVC_RESTARTING|SVC_RESET|SVC_RESTART|SVC_DISABLED_START));time_started_ = 0;if (flags_ & SVC_RUNNING) {//如果Service已经运行，则不启动return false;}bool needs_console = (flags_ & SVC_CONSOLE);if (needs_console && !have_console) {ERROR("service '%s' requires console\n", name_.c_str());flags_ |= SVC_DISABLED;return false;}//判断需要启动的Service的对应的执行文件是否存在，不存在则不启动该Servicestruct stat sb;if (stat(args_[0].c_str(), &sb) == -1) {ERROR("cannot find '%s' (%s), disabling '%s'\n",args_[0].c_str(), strerror(errno), name_.c_str());flags_ |= SVC_DISABLED;return false;}...pid_t pid = fork();//1.fork函数创建子进程if (pid == 0) {//运行在子进程中umask(077);for (const auto& ei : envvars_) {add_environment(ei.name.c_str(), ei.value.c_str());}for (const auto& si : sockets_) {int socket_type = ((si.type == "stream" ? SOCK_STREAM :(si.type == "dgram" ? SOCK_DGRAM :SOCK_SEQPACKET)));const char* socketcon =!si.socketcon.empty() ? si.socketcon.c_str() : scon.c_str();int s = create_socket(si.name.c_str(), socket_type, si.perm,si.uid, si.gid, socketcon);if (s >= 0) {PublishSocket(si.name, s);}}
...//2.通过execve执行程序if (execve(args_[0].c_str(), (char**) &strs[0], (char**) ENV) < 0) {ERROR("cannot execve('%s'): %s\n", args_[0].c_str(), strerror(errno));}_exit(127);}
...return true;
}

Start方法中调用fork函数来创建子进程，并在子进程中调用execve执行system/bin/app_process，这样就会进入framework/cmds/app_process/app_main.cpp的main函数
frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

int main(int argc, char* const argv[])
{
...AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));...Vector<String8> args;if (!className.isEmpty()) {args.add(application ? String8("application") : String8("tool"));runtime.setClassNameAndArgs(className, argc - i, argv + i);} else {// We're in zygote mode.maybeCreateDalvikCache();if (startSystemServer) {args.add(String8("start-system-server"));//1}char prop[PROP_VALUE_MAX];if (property_get(ABI_LIST_PROPERTY, prop, NULL) == 0) {LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: Unable to determine ABI list from property %s.",ABI_LIST_PROPERTY);return 11;}String8 abiFlag("--abi-list=");abiFlag.append(prop);args.add(abiFlag);for (; i < argc; ++i) {args.add(String8(argv[i]));}}if (!niceName.isEmpty()) {runtime.setArgv0(niceName.string());set_process_name(niceName.string());}if (zygote) {runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);//2} 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.");return 10;}
}

从上面代码可以得知，init调用app_main.cpp的main函数中的AppRuntime的start来启动zygote进程。

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

void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{.../* start the virtual machine */JniInvocation jni_invocation;jni_invocation.Init(NULL);JNIEnv* env;if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote) != 0) {//1return;}onVmCreated(env);if (startReg(env) < 0) {//2ALOGE("Unable to register all android natives\n");return;}jclass stringClass;jobjectArray strArray;jstring classNameStr;stringClass = env->FindClass("java/lang/String");assert(stringClass != NULL);//创建数组strArray = env->NewObjectArray(options.size() + 1, stringClass, NULL);assert(strArray != NULL);//从app_main的main函数得知className为com.android.internal.os.ZygoteInitclassNameStr = env->NewStringUTF(className);assert(classNameStr != NULL);env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {jstring optionsStr = env->NewStringUTF(options.itemAt(i).string());assert(optionsStr != NULL);env->SetObjectArrayElement(strArray, i + 1, optionsStr);}char* slashClassName = toSlashClassName(className);jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);if (startClass == NULL) {ALOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);/* keep going */} else {//找到ZygoteInit的main函数jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main","([Ljava/lang/String;)V");//3if (startMeth == NULL) {ALOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);/* keep going */} else {//通过JNI调用ZygoteInit的main函数env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);//4#if 0if (env->ExceptionCheck())threadExitUncaughtException(env);
#endif}}...
}

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。

Zygote的Java层ZygoteInit

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

public static void main(String argv[]) {...try {...       //注册Zygote用的SocketregisterZygoteSocket(socketName);//1...//预加载类和资源preload();//2...if (startSystemServer) {//启动SystemServer进程startSystemServer(abiList, socketName);//3}Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");//等待客户端请求runSelectLoop(abiList);//4closeServerSocket();} catch (MethodAndArgsCaller caller) {caller.run();} catch (RuntimeException ex) {Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);closeServerSocket();throw ex;}}

注释1处通过registerZygoteSocket函数来创建一个Server端的Socket，这个name为”zygote”的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。

1.registerZygoteSocket

private static void registerZygoteSocket(String socketName) {if (sServerSocket == null) {int fileDesc;final String fullSocketName = ANDROID_SOCKET_PREFIX + socketName;try {String env = System.getenv(fullSocketName);fileDesc = Integer.parseInt(env);} catch (RuntimeException ex) {throw new RuntimeException(fullSocketName + " unset or invalid", ex);}try {FileDescriptor fd = new FileDescriptor();fd.setInt$(fileDesc);sServerSocket = new LocalServerSocket(fd);//1} catch (IOException ex) {throw new RuntimeException("Error binding to local socket '" + fileDesc + "'", ex);}}

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。

2.startSystemServer启动SystemServer进程

 private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
.../* Hardcoded command line to start the system server *//*1*/String args[] = {"--setuid=1000","--setgid=1000","--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1032,3001,3002,3003,3006,3007,3009,3010","--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,"--nice-name=system_server","--runtime-args","com.android.server.SystemServer",};ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;int pid;try {parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);//2ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);/*3*/pid = Zygote.forkSystemServer(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,parsedArgs.gids,parsedArgs.debugFlags,null,parsedArgs.permittedCapabilities,parsedArgs.effectiveCapabilities);} catch (IllegalArgumentException ex) {throw new RuntimeException(ex);}if (pid == 0) {if (hasSecondZygote(abiList)) {waitForSecondaryZygote(socketName);}handleSystemServerProcess(parsedArgs);//4}return true;}

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。

4.runSelectLoop
启动启动SystemServer进程后，最后进入runSelectLoop函数

private static void runSelectLoop(String abiList) throws MethodAndArgsCaller {ArrayList<FileDescriptor> fds = new ArrayList<FileDescriptor>();ArrayList<ZygoteConnection> peers = new ArrayList<ZygoteConnection>();fds.add(sServerSocket.getFileDescriptor());//1peers.add(null);while (true) {StructPollfd[] pollFds = new StructPollfd[fds.size()];for (int i = 0; i < pollFds.length; ++i) {//2pollFds[i] = new StructPollfd();pollFds[i].fd = fds.get(i);pollFds[i].events = (short) POLLIN;}try {Os.poll(pollFds, -1);} catch (ErrnoException ex) {throw new RuntimeException("poll failed", ex);}for (int i = pollFds.length - 1; i >= 0; --i) {//3if ((pollFds[i].revents & POLLIN) == 0) {continue;}if (i == 0) {ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer(abiList);//4peers.add(newPeer);fds.add(newPeer.getFileDesciptor());} else {boolean done = peers.get(i).runOnce();//5if (done) {peers.remove(i);fds.remove(i);}}}}}

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。

Zygote进程总结
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的请求来创建新的应用程序进程。
5.启动SystemServer进程。

这篇关于Android Framework学习(二)之Zygote进程启动解析的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1089296。

相关文章

使用Jackson进行JSON生成与解析的新手指南

使用Jackson进行JSON生成与解析的新手指南

《使用Jackson进行JSON生成与解析的新手指南》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Jackson进行JSON生成与解析处理,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录1. 核心依赖2. 基础用法2.1 对象转 jsON（序列化）2.2 JSON 转对象（反序列化）3.
阅读更多...
Springboot @Autowired和@Resource的区别解析

Springboot @Autowired和@Resource的区别解析

《Springboot@Autowired和@Resource的区别解析》@Resource是JDK提供的注解,只是Spring在实现上提供了这个注解的功能支持,本文给大家介绍Springboot@... 目录【一】定义【1】@Autowired【2】@Resource【二】区别【1】包含的属性不同【2】@
阅读更多...
Android中Dialog的使用详解

Android中Dialog的使用详解

《Android中Dialog的使用详解》Dialog（对话框）是Android中常用的UI组件,用于临时显示重要信息或获取用户输入,本文给大家介绍Android中Dialog的使用,感兴趣的朋友一起... 目录android中Dialog的使用详解1. 基本Dialog类型1.1 AlertDialog（
阅读更多...
SpringCloud动态配置注解@RefreshScope与@Component的深度解析

SpringCloud动态配置注解@RefreshScope与@Component的深度解析

《SpringCloud动态配置注解@RefreshScope与@Component的深度解析》在现代微服务架构中,动态配置管理是一个关键需求,本文将为大家介绍SpringCloud中相关的注解@Re... 目录引言1. @RefreshScope 的作用与原理1.1 什么是 @RefreshScope1.
阅读更多...
Java并发编程必备之Synchronized关键字深入解析

Java并发编程必备之Synchronized关键字深入解析

《Java并发编程必备之Synchronized关键字深入解析》本文我们深入探索了Java中的Synchronized关键字,包括其互斥性和可重入性的特性,文章详细介绍了Synchronized的三种... 目录一、前言二、Synchronized关键字2.1 Synchronized的特性1. 互斥2.
阅读更多...
Java的IO模型、Netty原理解析

Java的IO模型、Netty原理解析

《Java的IO模型、Netty原理解析》Java的I/O是以流的方式进行数据输入输出的,Java的类库涉及很多领域的IO内容：标准的输入输出,文件的操作、网络上的数据传输流、字符串流、对象流等,这篇... 目录1.什么是IO2.同步与异步、阻塞与非阻塞3.三种IO模型BIO（blocking I/O）NI
阅读更多...
SpringBoot启动报错的11个高频问题排查与解决终极指南

SpringBoot启动报错的11个高频问题排查与解决终极指南

《SpringBoot启动报错的11个高频问题排查与解决终极指南》这篇文章主要为大家详细介绍了SpringBoot启动报错的11个高频问题的排查与解决,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以了解一... 目录1. 依赖冲突：NoSuchMethodError 的终极解法2. Bean注入失败：No qu
阅读更多...
Python 中的异步与同步深度解析(实践记录)

Python 中的异步与同步深度解析(实践记录)

《Python中的异步与同步深度解析(实践记录)》在Python编程世界里,异步和同步的概念是理解程序执行流程和性能优化的关键,这篇文章将带你深入了解它们的差异,以及阻塞和非阻塞的特性,同时通过实际... 目录python中的异步与同步：深度解析与实践异步与同步的定义异步同步阻塞与非阻塞的概念阻塞非阻塞同步
阅读更多...
Android Kotlin 高阶函数详解及其在协程中的应用小结

Android Kotlin 高阶函数详解及其在协程中的应用小结

《AndroidKotlin高阶函数详解及其在协程中的应用小结》高阶函数是Kotlin中的一个重要特性,它能够将函数作为一等公民（First-ClassCitizen）,使得代码更加简洁、灵活和可... 目录1. 引言2. 什么是高阶函数？3. 高阶函数的基础用法3.1 传递函数作为参数3.2 Lambda
阅读更多...
Android自定义Scrollbar的两种实现方式

Android自定义Scrollbar的两种实现方式

《Android自定义Scrollbar的两种实现方式》本文介绍两种实现自定义滚动条的方法,分别通过ItemDecoration方案和独立View方案实现滚动条定制化,文章通过代码示例讲解的非常详细,... 目录方案一：ItemDecoration实现（推荐用于RecyclerView）实现原理完整代码实现
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2