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Android 之 zygote 与进程创建

2018年04月22日 ⁄ 综合 ⁄ 共 6427字 ⁄ 字号 评论关闭

http://blog.csdn.net/xieqibao/article/details/6581975

 

在android中,应用程序的入口是ActivityThead中的main函数,那么之后系统是怎样为应用程序创建进程的呢?SystemService又是怎样创建的?答案是:zygote

zygote翻译成中文是受精卵的意思,名字比较奇怪、但是很有意思。在android中,大部分的应用程序进程都是由zygote来创建的,为什么用大部分,因为还有一些进程比如系统引导进程、init进程等不是有zygote创建的。相反,zygote还是在init进程之后才被创建的。在android中提到zygote,主要两块,一个是C/C++编写的zygote,主要用来为应用和SystemService fork进程的。一个是java编写的zygote接口,负责为应用和service调用C/C++ zygote的接口执行fork,从而创建VM进程。说明:在android中,service主要有NativeService和SystemService。SystemService主要是指系统中service,比如,InputMethodService、ActivityManagerService等。

zygote在android中主要有两个作用:

  1. 建立运行时环境并启动虚拟机,执行com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数,从而fork SystemService
  1. runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer); 

  1. 为应用程序创建DVM进程。

启动SystemServer:

我们来看看zygote是怎样创建SystemService进程的。在../base/cmds/app_process/app_main.cpp的主函数中,有这样一段代码,它执行了

runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer);   //runtime继承自AndroidRuntime

也就是说,在主函数中,初始化了运行时环境,并且建立虚拟机,然后运行再com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数

再来看看com.android.internal.os.ZygoteInit的main中都做了哪些事情。在看ZygoteInit之前,有必要先来看下相关的类,类图如下:

在ZygoteInit的main函数中,主要执行了:

  1. registerZygoteSocket();//登记Listen端口 
  2. startSystemServer();//启动SystemServer 

startSystemServer()调用Zygote的native方法 forkSystemServer(); 到这里,java端的Zygote的准备工作就结束了,接下来就交给C/C++端的Zygote来执行fork任务了。来看下代码:

在 ../dalvik/vm/native/dalvik_system_Zygote.c 中

  1. static void Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkSystemServer( 
  2. const u4* args, JValue* pResult) 
  3.     pid_t pid; 
  4.     /*调用forkAndSpecializeCommon,执行fork  */ 
  5.     pid = forkAndSpecializeCommon(args, true); 
  6.     /* 检查fork后返回的进程pid */ 
  7.     if (pid > 0) { 
  8.         int status; 
  9.         LOGI("System server process %d has been created", pid); 
  10.         gDvm.systemServerPid = pid; 
  11.         if (waitpid(pid, &status, WNOHANG) == pid) { 
  12.             LOGE("System server process %d has died. Restarting Zygote!", pid); 
  13.             kill(getpid(), SIGKILL); 
  14.         } 
  15.     } 
  16.     RETURN_INT(pid); 

在这个里面的fork进程主要是使用linux的fork进程。

经过这样的过程SystemServer进程就创建起来了。android中的所有服务循环框架都是建立咋SystemServer上,接下来在SystemServer上,就可以建立所有系统服务。可参看:SystemServer.main();

系统服务启动后会调用ActivityManagerService的systemReady方法,并最终启动HomeActivity。

启动应用进程:

我们在上一篇介绍ActivityThread和ActivityManagerService时已经讲过,程序的主入口是在ActivityThread的main函数,activity的startActivity最终是在ActivityManagerService中执行的,那么应用程序的进程是怎么创建的?看下类图:

我们再来看看ActivityManagerService中的startProcessLocked方法。

  1. int pid = Process.start("android.app.ActivityThread"
  2.                     mSimpleProcessManagement ? app.processName :
    null
    , uid, uid, 
  3.                     gids, debugFlags,
    null
    ); 

通过Process的start方法来创建进程。

  1. / ** 
  2.   *通过Zygote进程来创建新的vm进程 
  3.   */ 
  4.  
  5.   public static
    final int start(final String processClass,final String niceName,int
    uid,
    int gid, int[] gids,int debugFlags,String[] zygoteArgs) 
  6.   { 
  7.       if (supportsProcesses()) { 
  8.           try
  9.               return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids, 
  10.                       debugFlags, zygoteArgs);    
    //argsForZygote.add("--runtime-init")初始化运行环境
     
  11.           } catch (ZygoteStartFailedEx ex) { 
  12.               Log.e(LOG_TAG, 
  13.                       "Starting VM process through Zygote failed"); 
  14.               throw new RuntimeException( 
  15.                       "Starting VM process through Zygote failed", ex); 
  16.           } 
  17.  
  18.       } else
  19.  
  20.           // Running in single-process mode 
  21.           Runnable runnable = new Runnable() { 
  22.                       public
    void run() { 
  23.                           Process.invokeStaticMain(processClass); 
  24.                       } 
  25.           }; 
  26.           // Thread constructors must not be called with null names (see spec). 
  27.           if (niceName !=
    null) { 
  28.               new Thread(runnable, niceName).start(); 
  29.           } else
  30.               new Thread(runnable).start(); 
  31.           } 
  32.           return 0
  33.       } 
  34.   } 

在ZygoteConnection中获取套接字连接,并解析启动参数。来看下runOnce方法:

从LocalSocket. mSocket中解析参数

  1. try
  2.           args = readArgumentList(); 
  3.           descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors(); 
  4.       } catch (IOException ex) { 
  5.           Log.w(TAG, "IOException on command socket " + ex.getMessage()); 
  6.           closeSocket(); 
  7.           return
    true
  8.       } 

  1. 调用Zygote的native方法forkAndSpecialize,执行进程的创建工作。本地方法的实现也是在     ../dalvik/vm/native/dalvik_system_Zygote.c 中,底层调用linux的fork。
  1. pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, 
  2.  
  3.                     parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits); 

这样应用程序的进程就创建起来了。从ActivityManagerService开始的时序图如下:

总结:

  1. 在android中SystemService的启动是在Zygote进程创建好后进行的,并且由Zygote进程建立好DVM运行环境,加载ZygoteInit的main函数,最终调用Zygote的本地方法forkSystemServer,并执行linux的fork方法创建SystemServer进程。
  2. 应用程序的进程也是由Zygote创建的,在ActivityManagerService中的startProcessLocked中调用了Process.start()方法。并通过连接调用Zygote的native方法forkAndSpecialize,执行fork任务。
  3. 应用进程和服务进程位于不同的进程中,他们之间是通过IPC进行数据传递的。接下来一篇会介绍在android中的进程间通信机制:Binder

 

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