ZygoteInit中启动的SystemServer分析

前面的文章分析记录了Android系统启动从最初的init内核加载到native方式的zygote即app_process的启动。之前深入理解Android一书说过“zygote本身是一个Native的应用程序，与驱动，内核等均无关系”，“zygote是在Android系统中创建了Java世界”。可以说zygote把东西从内核引渡到了framework层。zygote本身实现了appRuntime里面的几个函数，创建启动了Dalvik虚拟机，注册套接字响应请求，进行预装载类和资源，fork了一个SystemServer而后将线索引入到了Java地界。
下面就SystemServer流程进行整理记录。首先回到起始点，ZygoteInit中的主函数。

// 完成初始化.            SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();            // 初始化垃圾回收GC            gc();            //不再继续跟踪监测.            Trace.setTracingEnabled(false);//调用startSystemServer函数            if (startSystemServer) {                startSystemServer(abiList, socketName);            }//日志输出            Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");///////////////////////////////////////函数如下//其中参数abilist作用在fork的子进程上 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        );        /* 装载各种参数来启动system server，uid为1000，groups里面1001,1002。。。 */        String args[] = {            "--setuid=1000",            "--setgid=1000",            "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1032,3001,3002,3003,3006,3007",            "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,            "--runtime-init",            "--nice-name=system_server",            "com.android.server.SystemServer",        };        ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;//进程的id，返回判断用        int pid;        try {            parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);            ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);            ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);            /* 调用Zygoted的函数fork system server */            pid = Zygote.forkSystemServer(                    parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,                    parsedArgs.gids,                    parsedArgs.debugFlags,                    null,                    parsedArgs.permittedCapabilities,                    parsedArgs.effectiveCapabilities);        } 

startSystemServer装填好各种参数后调用了Zygote类的forkSystemServer。在Zygote.java中看到如图:

在native的函数的前后，存在着VM_HOOKS的两个函数。这两个函数主要是前面清理障碍，后面进行善后，去寻找代码。如下：

//停止各个daemon，等待所有线程停止，native层调用forkpublic void preFork() {        Daemons.stop();        waitUntilAllThreadsStopped();        token = nativePreFork();    }    //启动，子进程启动daemons，即SystemServer    public void postForkCommon() {        Daemons.start();    }

当fork后的进程pid为0时，即为子进程SystemServer时，对其要干个活进行分工。

/* For child process */        if (pid == 0) {            if (hasSecondZygote(abiList)) {                waitForSecondaryZygote(socketName);            }/*SystemServer进程开始准备干活*/            handleSystemServerProcess(parsedArgs);        }

干活前准备分为几部分。
1，关闭从zygote过来的套接字。
2，设置参数，配置好启动路径。
3，根据参数启动RuntimeInit。
RuntimeInit中都干了什么，如下代码所示：

  public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader)            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {        if (DEBUG) Slog.d(TAG, "RuntimeInit: Starting application from zygote");//重定向log流        redirectLogStreams();//常规的初始化，主要是soket，http网络初始化        commonInit();//native层初始化        nativeZygoteInit();//应用层初始化，虚拟机堆的大小，目标SDK版本，以及......        applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);    }

对application的初始化最重要的就是最后要调用的invokeStaticMain（class，args）。因为通过它，就可以找到启动SystemServer的主函数。
第一个框是利用java反射机制去寻找main函数，第二个框则是调用找到符合的那个main函数。第三个框是方法的一些条件判断。第四个框则为抛出异常，异常将会在ZygoteInit的main函数里被捕获。
书中说抛出这个异常将导致SystemServer类的main函数被调用，而不是直接在invokeStaticMian函数里调用，而采取抛异常方法。作者对这个问题的看法为：”调用发生在ZygoteInit的main函数中，即入口函数，位于栈的顶层。如果不采用抛异常的方式，而是在invokeStaticMain那里调用，则会浪费之前函数调用所占用的一些调用堆栈。“
相比较Android5.0的源码，SystemServer的启动则简化了没有以前那么曲折了，main函数如下：

 public static void main(String[] args) {        new SystemServer().run();    }

其余操作都封装在构造函数以及调用的run函数上。run函数里面要写入一些虚拟机的设置，binder通信有没有建立的监测，准备main looper 线程、初始化native服务（即导入native的lib库），初始化系统环境，创建SystemServiceManager，开启各项服务，进行消息循环并处理消息。
代码如下：

    /**     * The main entry point from zygote.     * 主入口     */    public static void main(String[] args) {        new SystemServer().run();    } private void run() {    //检测系统时间        // If a device's clock is before 1970 (before 0), a lot of        // APIs crash dealing with negative numbers, notably        // java.io.File#setLastModified, so instead we fake it and        // hope that time from cell towers or NTP fixes it shortly.        if (System.currentTimeMillis() < EARLIEST_SUPPORTED_TIME) {            Slog.w(TAG, "System clock is before 1970; setting to 1970.");            SystemClock.setCurrentTimeMillis(EARLIEST_SUPPORTED_TIME);        }        Slog.i(TAG, "Entered the Android system server!");        EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_SYSTEM_RUN, SystemClock.uptimeMillis());SystemProperties.set("persist.sys.dalvik.vm.lib.2", VMRuntime.getRuntime().vmLibrary());//启动分析设备        // Enable the sampling profiler.        if (SamplingProfilerIntegration.isEnabled()) {            SamplingProfilerIntegration.start();            mProfilerSnapshotTimer = new Timer();            mProfilerSnapshotTimer.schedule(new TimerTask() {                @Override                public void run() {                    SamplingProfilerIntegration.writeSnapshot("system_server", null);                }            }, SNAPSHOT_INTERVAL, SNAPSHOT_INTERVAL);        }//获取更多内存        // Mmmmmm... more memory!        VMRuntime.getRuntime().clearGrowthLimit();        // The system server has to run all of the time, so it needs to be        // as efficient as possible with its memory usage.        VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.8f);//系统的属性配置Fingerprint        // Some devices rely on runtime fingerprint generation, so make sure        // we've defined it before booting further.        Build.ensureFingerprintProperty();//设置用户环境需求        // Within the system server, it is an error to access Environment paths without        // explicitly specifying a user.        Environment.setUserRequired(true);//保证binder具有高优先级        // Ensure binder calls into the system always run at foreground priority.        BinderInternal.disableBackgroundScheduling(true);//开启looper的主线程        // Prepare the main looper thread (this thread).        android.os.Process.setThreadPriority(                android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);        android.os.Process.setCanSelfBackground(false);        Looper.prepareMainLooper();//加载libandroid_servers.so库        // Initialize native services.        System.loadLibrary("android_servers");//native层初始化        nativeInit();        // Check whether we failed to shut down last time we tried.        // This call may not return.        performPendingShutdown();//初始化系统上下文环境        // Initialize the system context.        createSystemContext();//创建系统服务管理者        // Create the system service manager.        mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);        LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);//启动各项服务        // Start services.        try {        //开启activity 服务，power服务等            startBootstrapServices();                //开启屏幕服务，电池服务，application状态服务            startCoreServices();        //开启电话注册服务，输入管理者，窗口管理者            startOtherServices();        } catch (Throwable ex) {            Slog.e("System", "******************************************");            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);            throw ex;        }//日志信息供分析使用        // For debug builds, log event loop stalls to dropbox for analysis.        if (StrictMode.conditionallyEnableDebugLogging()) {            Slog.i(TAG, "Enabled StrictMode for system server main thread.");        }        // Loop forever.//进行消息循环，处理消息。        Looper.loop();        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");    }

System Service Manager的成功创建将会引领系统走向成功。即home activity。整个系统流程也就完成了。