System进程的启动流程第一部分
来源:互联网 发布:c语言接口的定义 编辑:程序博客网 时间:2024/06/07 23:21
承接上篇文章Zygote进程的启动流程,我们继续分析System进程的启动流程。
Zygote进程在启动的过程中,除了会创建一个Dalvik虚拟机实例之外,还会将Java运行时库加载到进程中来,以及注册一些Android核心类的JNI方法来前面创建的Dalvik虚拟机实例中去。注意,一个应用程序进程被Zygote进程孵化出来的时候,不仅会获得Zygote进程中的Dalvik虚拟机实例拷贝,还会与Zygote一起共享Java运行时库,这完全得益于Linux内核的进程创建机制(fork)。这种Zygote孵化机制的优点是不仅可以快速地启动一个应用程序进程,还可以节省整体的内存消耗,缺点是会影响开机速度,毕竟Zygote是在开机过程中启动的。不过,总体来说,是利大于弊的,毕竟整个系统只有一个Zygote进程,而可能有无数个应用程序进程,而且我们不会经常去关闭手机,大多数情况下只是让它进入休眠状态。
在ZygoteInit类的静态方法startSystemServer,代码如下:
public class ZygoteInit {......private static boolean startSystemServer()throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {/* Hardcoded command line to start the system server */String args[] = {"--setuid=1000","--setgid=1000","--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,3001,3002,3003","--capabilities=130104352,130104352","--runtime-init","--nice-name=system_server","com.android.server.SystemServer",};ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;int pid;try {parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);....../* Request to fork the system server process */pid = Zygote.forkSystemServer(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,parsedArgs.gids, debugFlags, null,parsedArgs.permittedCapabilities,parsedArgs.effectiveCapabilities);//System进程uid为1000} catch (IllegalArgumentException ex) {......}/* For child process */if (pid == 0) {//子进程,System进程handleSystemServerProcess(parsedArgs);//System进程,后续再分析}return true;}......}
我们继续分析handleSystemServerProcess,代码如下:
private static void handleSystemServerProcess( ZygoteConnection.Arguments parsedArgs) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller { closeServerSocket(); /* * Pass the remaining arguments to SystemServer. * "--nice-name=system_server com.android.server.SystemServer" */ RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.remainingArgs); /* should never reach here */ }由于System进程复制了Zygote进程的地址空间,因此,它就会获得Zygote进程在启动过程中所创建的一个Socket。System进程不需要使用这个Socket,因此调用closeServerSocket来关闭它。接下来调用RuntimeInit类的静态成员函数zygoteInit来进一步启动System进程。
public class RuntimeInit { ...... public static final void zygoteInit(String[] argv) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller { ...... zygoteInitNative(); ...... // Remaining arguments are passed to the start class's static main String startClass = argv[curArg++]; String[] startArgs = new String[argv.length - curArg]; System.arraycopy(argv, curArg, startArgs, 0, startArgs.length); invokeStaticMain(startClass, startArgs); } ...... }首先调用RuntimeInit类的静态成员函数zygoteInitNative来启动一个Binder线程池,会调用一个JNI方法。
public static final native void zygoteInitNative();Runtime类的静态成员函数zygoteInitNative是一个JNI方法,它是由C++层的函数com_android_internal_os_RuntimeInit_zygoteInit来实现的,如下:
static AndroidRuntime* gCurRuntime = NULL;......static void com_android_internal_os_RuntimeInit_zygoteInit(JNIEnv* env, jobject clazz){ gCurRuntime->onZygoteInit();}gCurRuntime是一个全局变量,它是在AndroidRuntime类的构造函数中被初始化的,如下所示:
AndroidRuntime::AndroidRuntime(){ ...... assert(gCurRuntime == NULL); // one per process gCurRuntime = this;}Zygote进程在启动时,会在进程中创建一个AppRuntime对象。由于AppRuntime类继承了AndroidRuntime类,因此,在创建一个AppRuntime对象时,会导致AndroidRuntime类的构造函数被调用。在调用的过程中,全局变量gCurRuntime就会被初始化,它指向的就是正在创建的AppRuntime对象。又由于每一个新创建的应用进程都复制了Zygote进程的地址空间,因此,在每个应用程序进程中,都会存在一个全局变量gCurRuntime。
回到函数com_android_internal_os_RuntimeInit_zygoteInit,调用了全局变量gCurRuntime的成员函数onZygoteInit来启动一个Binder线程池。全局变量gCurRuntime指向的是一个AppRuntime对象,并且AppRuntime类重写了父类AndroidRuntime的成员函数onZygoteInit,因此,接下来实际上调用的是AppRuntime类的成员函数onZygoteInit。
virtual void onZygoteInit() { sp<ProcessState> proc = ProcessState::self(); if (proc->supportsProcesses()) { LOGV("App process: starting thread pool.\n"); proc->startThreadPool(); } }首先判断是否支持Binder进程间通信机制,如果支持,那么就调用当前应用程序进程中的ProcessState对象的成员函数startThreadPool来启动一个Binder线程池,以便使得当前应用程序可以通过Binder进程间通信机制和其他进程通信。
void ProcessState::startThreadPool(){ AutoMutex _l(mLock); if (!mThreadPoolStarted) { mThreadPoolStarted = true; spawnPooledThread(true); }}ProcessState类有一个成员变量mThreadPoolStarted,它的初始值等于false。在Android系统中,每一个支持Binder进程间通信机制的进程内部都有一个唯一的ProcessState对象。当这个ProcessState对象的成员函数startThreadPoll第一次被调用时,它就会在当前进程中启动一个Binder线程池,并且将它的成员变量mThreadPoolStarted的值设置为true,避免以后重复执行启动Binder线程池的操作。
void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain){ if (mThreadPoolStarted) { int32_t s = android_atomic_add(1, &mThreadPoolSeq); char buf[32]; sprintf(buf, "Binder Thread #%d", s); LOGV("Spawning new pooled thread, name=%s\n", buf); sp<Thread> t = new PoolThread(isMain); t->run(buf); }}这里它会创建一个PoolThread线程类,然后执行它的run函数,最终就会执行PoolThread类的threadLoop函数了。
class PoolThread : public Thread{public: PoolThread(bool isMain) : mIsMain(isMain) { }protected: virtual bool threadLoop() { IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain); return false; } const bool mIsMain;};有关Native线程的创建过程,请参考Dalvik虚拟机进程和线程的创建过程分析。
返回到RuntimeInit类的静态方法zygoteInit,继续执行invokeStaticMain,代码如下:
private static void invokeStaticMain(String className, String[] argv)//className为com.android.server.SystemServer throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller { // We want to be fairly aggressive about heap utilization, to avoid // holding on to a lot of memory that isn't needed. VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.75f); Class<?> cl; try { cl = Class.forName(className);//首先将com.android.server.SystemServer类加载到当前进程中 } catch (ClassNotFoundException ex) { throw new RuntimeException( "Missing class when invoking static main " + className, ex); } Method m; try { m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });//获取了它的静态函数main } catch (NoSuchMethodException ex) { throw new RuntimeException( "Missing static main on " + className, ex); } catch (SecurityException ex) { throw new RuntimeException( "Problem getting static main on " + className, ex); } int modifiers = m.getModifiers(); if (! (Modifier.isStatic(modifiers) && Modifier.isPublic(modifiers))) { throw new RuntimeException( "Main method is not public and static on " + className); } /* * This throw gets caught in ZygoteInit.main(), which responds * by invoking the exception's run() method. This arrangement * clears up all the stack frames that were required in setting * up the process. */ throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);//把这个Method对象封装在一个MethodAndArgsCaller对象中,并且将这个MethodAndArgsCaller对象作为一个异常对象抛出来给当前进程处理 }我们知道System进程复制了Zygote进程的地址空间,因此,System进程的调用堆栈和Zygote进程的调用堆栈是一致的,从前面知道,Zygote进程最开始执行的是应用程序app_process的入口函数main,如下:
public class ZygoteInit {......public static void main(String argv[]) {try {......registerZygoteSocket();//创建一个Server端Socket,这个Server端Socket是用来等待Activity管理服务ActivityManagerService请求Zygote进程创建新的应用程序进程的<span style="white-space:pre"></span>............if (argv[1].equals("true")) {startSystemServer();//启动System进程,以便它可以将系统的关键服务启动起来} else if (!argv[1].equals("false")) {......}......if (ZYGOTE_FORK_MODE) {//false......} else {runSelectLoopMode();}......} catch (MethodAndArgsCaller caller) {caller.run();} catch (RuntimeException ex) {......}}......}这个异常最后会被main函数里面的catch捕获,ZygoteInit类的静态成员函数main捕获了一个类型为MethodAndArgsCaller的异常之后,就会调用MethodAndArgsCaller类的成员run来进一步处理。
public class ZygoteInit {......public static class MethodAndArgsCaller extends Exceptionimplements Runnable {/** method to call */private final Method mMethod;/** argument array */private final String[] mArgs;public MethodAndArgsCaller(Method method, String[] args) {mMethod = method;mArgs = args;}public void run() {try {mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });//调用了com.android.server.SystemServer的main函数} catch (IllegalAccessException ex) {......} catch (InvocationTargetException ex) {......}}}......}为什么要这么折腾呢?直接调用不行么,由于新创建的System进程一开始就需要在内部初始化运行时库,以及启动Binder线程池,因此com.android.server.SystemServer的main函数被调用时,System进程其实已经执行了相当多代码。为了使得新创建的System进程觉得它的入口函数就是com.android.server.SystemServer的main函数,系统不直接调用它,而是抛出一个异常回到ZygoteInit类的静态成员函数main中,然后再间接地调用它,这样就可以巧妙地利用Java语言的异常处理机制来清理它前面的调用堆栈了。
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