Zygote和System进程的启动过程、Android应用进程启动过程

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1.基本过程

init脚本的启动Zygote
Zygote进程的启动
System进程的启动
Android应用进程启动过程

2.init脚本的启动

+------------+ +-------+ +-----------+
|Linux Kernel+--> |init.rc+-> |app_process|
+------------+ +-------+ +-----------+
create and public
server socket

linux内核加载完成后，运行init.rc脚本

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server socket zygote stream 666

/system/bin/app_process Zygote服务启动的进程名
--start-system-server 表明Zygote启动完成之后，要启动System进程。
socket zygote stream 666 在Zygote启动时，创建一个权限为666的socket。此socket用来请求Zygote创建新进程。socket的fd保存在名称为“ANDROID_SOCKET_zygote”的环境变量中。

3.Zygote进程的启动过程

3.1 app_process进程

/system/bin/app_process 启动时创建了一个AppRuntime对象。通过AppRuntime对象的start方法，通过JNI调用创建了一个虚拟机实例，然后运行 com.android.internal.os.ZygoteInit类的静态main方法，传递true(boolean startSystemServer)参数。

3.2 ZygoteInit类

ZygoteInit类的main方法运行时，会通过registerZygoteSocket方法创建一个供 ActivityManagerService使用的server socket。然后通过调用startSystemServer方法来启动System进程。最后通过runSelectLoopMode来等待AMS的新建进程请求。

在registerZygoteSocket方法中，通过名为ANDROID_SOCKET_zygote的环境获取到zygote启动时创建的socket的fd，然后以此来创建server socket。
在startSystemServer方法中，通过Zygote.forkSystemServer方法创建了一个子进程，并将其用户和用户组的ID设置为1000。
在runSelectLoopMode方法中，会将之前建立的server socket保存起来。然后进入一个无限循环，在其中通过selectReadable方法，监听socket是否有数据可读。有数据则说明接收到了一个请求。 selectReadable方法会返回一个整数值index。如果index为0，则说明这个是AMS发过来的连接请求。这时会与AMS建立一个新的 socket连接，并包装成ZygoteConnection对象保存起来。如果index大于0，则说明这是AMS发过来的一个创建新进程的请求。此时会取出之前保存的ZygoteConnection对象，调用其中的runOnce方法创建新进程。调用完成后将connection删除。这就是Zygote处理一次AMS请求的过程。

4.System进程的启动

System进程是在ZygoteInit的handleSystemServerProcess中开始启动的。

首先，因为System进程是直接fork Zygote进程的，所以要先通过closeServerSocket方法关掉server socket。
调用RuntimeInit.zygoteInit方法进一步启动System进程。在zygoteInit中，通过commonInit方法设置时区和键盘布局等通用信息，然后通过zygoteInitNative方法启动了一个Binder线程池。最后通过invokeStaticMain方法调用SystemServer类的静态Main方法。
SystemServer类的main通过JNI调用cpp实现的init1方法。在init1方法中，会启动各种以C++开发的系统服务（例如 SurfaceFlinger和SensorService）。然后回调ServerServer类的init2方法来启动以Java开发的系统服务。
在init2方法中，首先会新建名为"android.server.ServerThread"的ServerThread线程，并调用其 start方法。然后在该线程中启动各种Service（例如AMS，PMS，WMS等）。启动的方式是调用对应Service类的静态main方法。
首先，AMS会被创建，但未注册到ServerManager中。然后PMS被创建，AMS这时候才注册到ServerManager中。然后到ContentService、WMS等。注册到ServerManager中时会制定Service的名字，其后其他进程可以通过这个名字来获取到Binder Proxy对象，以访问Service提供的服务。
执行到这里，System就将系统的关键服务启动起来了，这时候其他进程便可利用这些Service提供的基础服务了。
最后会调用ActivityManagerService的systemReady方法，在该方法里会启动系统界面以及Home程序。

5.Android应用进程启动过程

+----------------------+ +-------+ +----------+ +----------------+ +-----------+
|ActivityManagerService| |Process| |ZygoteInit| |ZygoteConnection| |RuntimeInit|
+--------------+-------+ +---+---+ +-----+----+ +-----------+----+ +------+----+
| | | | |
| | | | |
startProcessLocked() | | | |
+---------------> | | | | |
| start() | | | |
| "android.app.ActivityThread" | | |
+-----------------> | | | |
| | | | |
| | | | |
| |openZygoteSocketIfNeeded() | |
| +------+ | | |
| | | | | |
| | <----+ | | |
| | | | |
| |sZygoteWriter.write(arg) | |
| +------+ | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | <----+ | | |
| | | | |
| +--------------> | | |
| | | | |
| | |runSelectLoopMode() | |
| | +-----------------+ | |
| | | | | |
| | | <---------------+ | |
| | | acceptCommandPeer() |
| | | | |
| | | | |
| | | runOnce() | |
| | +------------------> | |
| | | |forkAndSpecialize()
| | | +-------------+ |
| | | | | |
| | | | <-----------+ |
| | | | handleChildProc()
| | | | |
| | | | |
| | | | |
| | | | zygoteInit() |
| | | +-------------> |
| | | | |
| | | | |in^okeStaticMain()
| | | | +---------------->
| | | | |("android.app.ActivityThread")
| | | | |
| | | | |
+ + + + +

AMS向Zygote发起请求（通过之前保存的socket），携带各种参数，包括“android.app.ActivityThread”。
Zygote进程fork自己，然后在新Zygote进程中调用RuntimeInit.zygoteInit方法进行一系列的初始化（commonInit、Binder线程池初始化等）。
新Zygote进程中调用ActivityThread的main函数，并启动消息循环。