androiｄ开发与实践笔记（四）

第十四章 android启动过程详解

14.1 系统的启动过程

        在android中，在Bootloader记载系统映像后，会通过 system\core\rootdir\ 目录下的 init.rc 脚本进行初始化配置。

        在init.rc中可以配置系统时区，设置日志等级，设置全局环境变量，挂载文件系统，初始化网络配置，配置系统属性，启动守护进程等，具体过程如下：

              

          启动过程中的配置是系统正常运行的基本保证。

14.1.1 系统属性配置

      系统属性包括多个方面，在开机启动时，android将进行一系列的配置：

    》配置系统时区。android默认设置系统时区为GMT 0。设置系统时区的方法如下：   sysclktz 0  //东8区

    》设置日志等级。在android中，日志分为多个等级，设置控制台输出的日志等级，默认为3，设置方法：  loglevel 3

    》设置全局变量。系统启动过程中，android需设置全局变量，具体入下：

           

    》初始化网路配置。在android中，网络配置包括对lo和其他网络接入点的信息进行配置，配置网络参数的工具是 ifup， 具体如下：

                  ifup lo

                  hostname  localhost

                  demainname  localdomain

    》配置系统属性。可在编译脚本中对其进行设置。ActivityManagerSerivice中用到的一些配置 oom_adj 值的系统属性如下：     

                  

                  

         oom_adj值通常被android特有的内存管理驱动 Low memory killer使用，它会在系统内存低于设定值时释放响应的进程，保证系统的稳定运行。 Low memory killer 根据两个原则（进程的重要性和释放这个进程可获取的空闲内存数量）来决定释放的进程。 oom_adj 值越小，表示该类型的重要性越高。 oom_adj 相同的情况下，占用内存到的进程有限被撤销，进程占用的内存可用 get_mm_rss 进行判断。

14.1.2 文件系统挂载

        配置好文件系统分区并设置好分区表后，在设备实际启动前，需要挂载文件系统。

   1.  创建挂载点并设置权限

         完成环境变量设置后，接下来就是创建挂载点并根据安全需要设置相应的权限。对于敏感信息，应避免普通用于对其用于可写甚至可读的权限。权限的主要设置方法如下；

                

          以上可看出，android 有两个比较重要的用户权限，即 root,  system ，其中root 权限最高，对于系统和读写的路径至少应设置system权限。

    2. 挂载文件系统

          挂载点配置完成后，挂载文件系统。目前android默认的几个文件系统为system, data, cache等。挂载方法如下：

               

          默认情况下，android支持的问价系统类型为 yaffs2 。

 14.1.3 守护进程启动

        守护进程是运行在后台的android核心进程，主要包括 servicemanager, vold, netd, debuggerd,  ril-daemon, zygote, drm, drmio, media, bootanim, dbus, bluetoothd, hfag, hsag, opush, pbap, installd,  falsh_recovery, ravonn, mtpd, keystore, dumpstate 等。

    1. 守护进程的配置（在init.rc中完成）

         由于守护进程之间可能存在依赖关系，或守护进程对其他配置存在依赖，在启动进程时，需要做些配置。 在system\core\init\目录下的 readme.txt 中介绍了包括守护进程在内的启动项配置方法，其中守护进程的配置方法如下:
                 service  <name>  <pathname> [<argument>] *

                        <option>

                        ......

         上述代码中，option有多种情况：

                 

  2. 守护进程的启动

         下面介绍各守护进程的启动和配置和作用。

    （1）servicemanager

          系统服务的管理器，通过一个HashMap<String,  IBinder>来管理系统服务，当servicemanager重启时，会导致zygote和media重启。 下面是servicemanager的启动配置：

                 

     （2）vold的配置

           vold主要用来处理热插拔，其实际上就是负责完成系统的CDROM, USB大容量存储和MMC卡等扩展存储的挂载任务的守护进程。vold和linux标准的udev类似，均通过sysfs为内核和用于层提供通信。下面是vold的启动配置：

                          

           热插拔的处理框架：

                           

           和vold相关的代码主要位于 system/vold目录下。

   （3）netd

          主要用来监控网络状态，进行网络管理，其实现位于system\netd目录下，其启动配置如下：

                        

    （4）debuggerd

          主要用于调试，启动后会监听UNIX套接字 android:debuggerd， 其实现位于system\core\debuggerd目录下， 其启动配置如下：

                         

    （5）ril-daemon

           RIL守护进程会初始化芯片厂商的RIL， 管理所有来自Android通信服务的通信，通过套件字实现与芯片厂商的RIL的通信，其实现与hardware/ril/rild无关，配置过程如下：

             

Android的RIL位于应用程序框架与内核之间，分成了两个部分，一个部分是rild,它负责socket与应用程序框架进行通信。另外一个部分是Vendor RIL，这个部分负责向下是通过两种方式与radio进行通信，它们是直接与radio通信的AT指令通道和用于传输包数据的通道，数据通道用于手机的上网功能。

对于RIL的java框架部分，也被分成了两个部分，一个是RIL模块，这个模块主要用于与下层的rild进行通信，另外一个是Phone模块，这个模块直接暴露电话功能接口给应用开发用户，供他们调用以进行电话功能的实现。

                          

   （6）zygote

              是android启动后启动的第一个linux进程，其他的linux进程，比如各个应用，均是由zygote产生的。关于zygote的实现可参考ZygoteInit.java。zygote服务的重启会导致media和netd服务的重启，其启动配置如下：
                         

   （7）drm

         用于数字版权保护，其启动配置如下：

                         

   （8）drmio

          同样用于数字版权保护，配置如上

   （9）media

          提供多媒体服务的守护进程，它会启动 AudioFlinger,  MediaPlayerSerivce,  CameraService,  AudioPolicySerivce等服务。media服务的入口实现如下：

               

         media服务的启动配置如下：
                    

   （10）bootanim

          即所谓的开机动画服务，其具体实现位于BootAnimation.cpp中。 SurfaceFlinger 在完成准备工作后会在reayToRun()方法中，通过 porperty_set("ctl.start", "bootanim") 启动bootanim服务。在bootanim服务启动过程中，会加载用户开机动画和系统开机动画，均为zip格式，所在的位置为 data\local\bootanimation.zip,  和 \system\media\bootanimation.zip。动画中图片的格式应为RGB565，其实现位于frameworks\base\cmds\bootanimation目录中，bootanim服务的启动配置如下：

                     

     （11）dbus

            dbus和OpenBinder一样都是进程间的通信机制，android进程间通信主要利用的是OpenBinder, dbus仅用于蓝牙协议栈Bluez中。启动配置如下： 
                         

      （12）bluetoothd

              为bluez的守护进程，默认是不启动的。启动配置入下：
                               

       （13）hfag

                也用于Bluez， 作用是启动蓝牙免提音频网关，默认不启动。         

       （14） hsag

                  也用于Bluez， 作用是启动蓝牙耳机音频网关，默认不开启

       （15）opush 

                 实现 Exchange  ActiveSync服务器协议，同样也用于Bluez。默认不启动

        （16）installd

                 安装守护线程，用于apk的安装

        （17）flash_recovery

                  用于系统发生故障时的恢复。

        （18）racoon

                  是VPN的守护进程。

14.2  应用的启动过程

       AAPT允许开发者查看，创建，更新与ZIP箭筒的压缩文件（ZIP, JAR, APK），同时还将资源编译到断言（asset）中。

       APK包中，通常可以看到res,  AndroidManifest.xml， classes.dex,  resource.arsc, META-INF 和libs等几项。其中 META-INF 中存放的是Android的数字签名证书。

       需要说明的是，在android中，采用的java混淆器为开源的ProGuard4.4。ProGuard可以在一定程度上防止别人的窥视，但对于需要保护的敏感信息，其安全性是无法保证的。

       android生成的java字节码为DEX字节码，而非传统的CLASS字节码，但编译过程中，是先将java 文件编译为 CLASS字节码，然后将 CLASS字节码转化为 DEX字节码。

14.2.1 应用的启动配置

       android应用由一个继承了ContextWrapper的Application构成，其中Application由 Activity, Service, Receiver, Provider, uses-library等组件构成。组件之间的关系：

         

         需要注意的是，应用程序并非必须具有activity，如果仅是后台程序，仅有application也是可以的。

         如果不希望应用在系统低内存时被系统销毁，需将application标签的 android:persistent 属性设置为 true.

14.2.2 应用的启动过程

        要启动一个应用，首先要创建一个进程，然后启动UI主线程，接着打开Activity，具体流程如下：

                    

        android进程分为zygote进程和普通进程。当启动一个应用时，Dalvik虚拟机会先通过 NativeStart 接口初始化JNI，为通过 zygote进程创建新进程做好准备。原生代码的启动位于：  app_main.app中

  第十五章  深入解析android系统管理

15.1 内存管理

      在创建进程时，Dalvik虚拟机会为每个进程分配一定量的堆内存。占用内存较多的程序很容易引起OutOfMemoryError等异常。

      在数据交换比较频繁的场景中，多用SQLite来进行缓存。

 15.1.1 对应引用

          java对象的引用被分为 强引用（HardReference）, 弱引用（WeakReference）, 软引用（SoftReference）和 虚引用（PhantomReference）等4个级别。

         强引用表示 即使虚拟机内存“吃紧”抛出了 OutOfMemoryError 异常，该类型的对象也不会被回收； 

         软引用表示 在虚拟机内存“吃紧”抛出了 OutOfMemoryError 异常前，该类型对象会被回收；

         弱引用 更适合那些数量不多，但体积较庞大的对象，弱引用对象最容易被回收

         虚引用一般没有实际意义，仅观察GC的活动状态，对于 测试比较实用，必须和引用队列（ReferenceQueue）一起使用。

         弱引用，软引用，虚引用均可与引用队列联合使用，当引用的对象被回收时，Dalvik会把该引用对象加入到与之关联的引用队列。

         默认情况下，创建的java对象均为强引用。创建引用队列的方法如下:

                   ReferenceQueue<String> rq = new ReferenceQueue<String>()

         创建一个弱引用，并将对象和引用对象关联的方法如下：

                   WeakReference<String> wf = new WeakReference<String>( str, rq );

15.1.2 垃圾回收策略

         android中，每个应用占据一个虚拟机，所以android的垃圾回收是基于应用进行的。

         在应用层，通过调用 System.gc() 可以调用垃圾回收器回收垃圾。

         事实上，在android的原生代码层，通过引入引用计数机制，Android 同样实现了自动垃圾回收机制，相关的实现位于 \frameworks\base\include\utils\RefBase.h 中。几乎所有的原生类均继承了 RefBase类，RefBase类会维护对象的强引用和弱引用计数，一旦强引用计数为0， 对象自动释放自己。原生代码的垃圾回收机制如下图所示：

                 

            其中维护强引用的指针为 sp, 维护弱引用的指针为 wp（weak pointer）， sp 和 wp 均依赖于 RefBase类，因此继承与RefBase类的原生类才具有自动垃圾回收的能力。

   1.  sp 的实现

待完善