《android framework常用api源码分析》之Zygote进程

《android framework常用api源码分析》android生态在中国已经发展非常庞大了，一方面是因为手机移动端的覆盖，另一方面是从事android开发的人也月来越多。那么用人单位对android要求也变了，对android不仅要熟练使用而且要懂得原理。而就程序员自身阅读源码有什么那些？这里我通过自己理解归纳了一下。

提高程序执行效率，正确理解api可以高效使用，优化内存和执行效率。
避免八阿哥强势逆袭，android开发同学都知道android找bug比较麻烦，尤其是一下jni底层调用错误信息不够明确地方更加难找。
帮助自己写出优雅的代码，开发需要规范，而源码中有很多优秀的谷歌规范。
优秀的设计模式，帮助自己提升程序造诣。
黑科技，通过反射高一些api不能够达到的功能，例如插件化、热更新。

上面是简单个人理解，有更多补充欢迎留言。所以这里准备出一个系列的文章来分析android framework api，这些文章也是来自整理于网络，所以要感谢那些具有分享精神的大神们。

文章目录：

Zygote进程是什么？
Zygote进程是android系统启动的第一个进程（不包括kernel层次的init进程），是所有的android进程的父进程，是一个根进程，包括SystemServer和各种应用进程都是通过Zygote进程fork出来的。Zygote（孵化）进程相当于是android系统的根进程，后面所有的进程都是通过这个进程fork出来的，而Zygote进程则是通过linux系统的init进程启动的，也就是说，android系统中各种进程的启动方式

init进程 –> Zygote进程 –> SystemServer进程 –>各种应用进程

init进程：linux的根进程，android系统是基于linux系统的，因此可以算作是整个android操作系统的第一个进程；
Zygote进程：android系统的根进程，主要作用：可以作用Zygote进程fork出SystemServer进程和各种应用进程；
SystemService进程：主要是在这个进程中启动系统的各项服务，比如ActivityManagerService，PackageManagerService，WindowManagerService服务等等；
各种应用进程：启动自己编写的客户端应用时，一般都是重新启动一个应用进程，有自己的虚拟机与运行环境；

本文主要介绍一下Zygote进程的启动流程，关于SystenServer进程和各种应用进程的启动方式会在以后的文章中介绍。

init进程在启动Zygote进程时一般都会调用ZygoteInit类的main方法，因此我们这里看一下该方法的具体实现(基于android23源码)；

public static void main(String argv[]) {
        try {
            RuntimeInit.enableDdms();
            // Start profiling the zygote initialization.
            SamplingProfilerIntegration.start();

            boolean startSystemServer = false;
            String socketName = "zygote";
            String abiList = null;
            for (int i = 1; i < argv.length; i++) {
                if ("start-system-server".equals(argv[i])) {
                    startSystemServer = true;
                } else if (argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG)) {
                    abiList = argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length());
                } else if (argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG)) {
                    socketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length());
                } else {
                    throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]);
                }
            }

            if (abiList == null) {
                throw new RuntimeException("No ABI list supplied.");
            }

            registerZygoteSocket(socketName);
            EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,
                SystemClock.uptimeMillis());
            preload();
            EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,
                SystemClock.uptimeMillis());

            // Finish profiling the zygote initialization.
            SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();

            // Do an initial gc to clean up after startup
            gcAndFinalize();

            // Disable tracing so that forked processes do not inherit stale tracing tags from
            // Zygote.
            Trace.setTracingEnabled(false);

            if (startSystemServer) {
                startSystemServer(abiList, socketName);
            }

            Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
            runSelectLoop(abiList);

            closeServerSocket();
        } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
            caller.run();
        } catch (RuntimeException ex) {
            Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
            closeServerSocket();
            throw ex;
        }
    }

第一行主要是调用enableDdms()，设置DDMS可用，可以发现DDMS启动的时机还是比较早的，在整个Zygote进程刚刚开始要启动额时候就设置可用了。
下面的循环主要是解析main方法的参数获取是否需要启动SystemService进程，获取abi列表，获取scoket连接名称
（这里需要注意的是：android系统中进程之间通讯的方式是Binder，但是有一个例外是SystemService进程与Zygote进程之间是通过Socket的方式进行通讯的）
然后调用registerZygoteSocket（String socketName）为Zygote进程注册socket：

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);
            } catch (IOException ex) {
                throw new RuntimeException(
                        "Error binding to local socket '" + fileDesc + "'", ex);
            }
        }
    }

接着调用系统方法preLoad()

static void preload() {
        Log.d(TAG, "begin preload");
        preloadClasses();
        preloadResources();
        preloadOpenGL();
        preloadSharedLibraries();
        preloadTextResources();
        // Ask the WebViewFactory to do any initialization that must run in the zygote process,
        // for memory sharing purposes.
        WebViewFactory.prepareWebViewInZygote();
        Log.d(TAG, "end preload");
    }

这其中：
preloadClasses()用于初始化Zygote中需要的class类；
preloadResources()用于初始化系统资源；
preloadOpenGL()用于初始化OpenGL；
preloadSharedLibraries()用于初始化系统libraries；
preloadTextResources()用于初始化文字资源；
prepareWebViewInZygote()用于初始化webview;

然后调用startSystemServer(abiList, socket);

private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
            throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
        long capabilities = posixCapabilitiesAsBits(
            OsConstants.CAP_BLOCK_SUSPEND,
            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_RESOURCE,
            OsConstants.CAP_SYS_TIME,
            OsConstants.CAP_SYS_TTY_CONFIG
        );
        /* Hardcoded command line to start the system server */
        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",
            "--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);
            ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
            ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);

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

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

            handleSystemServerProcess(parsedArgs);
        }

        return true;
    }

可以看到这段逻辑的执行逻辑就是通过Zygote fork出SystemServer进程。

总结：
Zygote进程mian方法主要执行逻辑：

初始化DDMS；
注册Zygote进程的socket通讯；
初始化Zygote中的各种类，资源文件，OpenGL，类库，Text资源等等；
初始化完成之后fork出SystemServer进程；
fork出SystemServer进程之后，关闭socket连接；

《android framework常用api源码分析》之Zygote进程

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