Android系统启动流程

• 当系统引导程序启动Linux内核，内核会加载各种数据结构，和驱动程序，加载完毕之后，Android系统开始启动并加载第一个用户级别的进程：init（system/core/init/Init.c）

• 查看Init.c代码，看main函数

  int main(int argc, char **argv){     ...    //执行Linux指令    mkdir("/dev", 0755);    mkdir("/proc", 0755);    mkdir("/sys", 0755);    ...    //解析执行init.rc配置文件    init_parse_config_file("/init.rc");    ...}

• 在system\core\rootdir\Init.rc中定义好的指令都会开始执行，其中执行了很多bin指令，启动系统服务

  //启动孵化器进程，此进程是Android系统启动关键服务的一个母进程service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-serversocket zygote stream 666onrestart write /sys/android_power/request_state wakeonrestart write /sys/power/state ononrestart restart mediaonrestart restart netd

• 在appprocess文件夹下找到appmain.cpp，查看main函数，发现以下代码

  int main(int argc, const char* const argv[]){    ...    //启动一个系统服务：ZygoteInit    runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",startSystemServer);    ...}

• 在ZygoteInit.java中，查看main方法

   public static void main(String argv[]) {    ...    //加载Android系统需要的类    preloadClasses();    ...    if (argv[1].equals("true")) {        //调用方法启动一个系统服务        startSystemServer();    }    ...}

• startSystemServer()方法的方法体

  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",};...//分叉启动上面字符串数组定义的服务 pid = Zygote.forkSystemServer( parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, parsedArgs.gids, debugFlags, null, parsedArgs.permittedCapabilities, parsedArgs.effectiveCapabilities);

• SystemServer服务被启动

  public static void main(String[] args) {    ...    //加载动态链接库     System.loadLibrary("android_servers");    //执行链接库里的init1方法    init1(args);    ...}

• 动态链接库文件和java类包名相同，找到com_android_server_SystemServer.cpp文件

• 在com_android_server_SystemServer.cpp文件中，找到了

  static JNINativeMethod gMethods[] = {    /* name, signature, funcPtr */    //给init1方法映射一个指针，调用system_init方法    { "init1", "([Ljava/lang/String;)V", (void*) android_server_SystemServer_init1 },};

• android_server_SystemServer_init1方法体中调用了system_init()，system_init()没有方法体

• 在system_init.cpp文件中找到system_init()方法，方法体中//执行了SystemServer.java的init2方法runtime->callStatic("com/android/server/SystemServer", "init2");

• 回到SystemServer.java，在init2的方法体中

  //启动一个服务线程Thread thr = new ServerThread();thr.start();

• 在ServerThread的run方法中

  //准备消息轮询器Looper.prepare();...//启动大量的系统服务并把其逐一添加至ServiceManagerServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm);...//调用systemReady，准备创建第一个activity ((ActivityManagerService)ActivityManagerNative.getDefault())        .systemReady(new Runnable(){        ...}）；

• 在ActivityManagerService.java中，有systemReady方法，方法体里找到

  //检测任务栈中有没有activity，如果没有，创建LaunchermMainStack.resumeTopActivityLocked(null);

• 在ActivityStack.java中，方法resumeTopActivityLocked

  // Find the first activity that is not finishing.ActivityRecord next = topRunningActivityLocked(null);...if (next == null) {    // There are no more activities!  Let's just start up the    // Launcher...    if (mMainStack) {        return mService.startHomeActivityLocked();    }}...

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Handler消息机制

• Message类的obtain方法

  • 消息队列顺序的维护是使用单链表的形式来维护的

  • 把消息池里的第一条数据取出来，然后把第二条变成第一条

    if (sPool != null) { Message m = sPool; sPool = m.next; m.next = null; sPoolSize--; return m; }

• 创建Handler对象时，在构造方法中会获取Looper和MessageQueue的对象

  public Handler() {    ...    //拿到looper    mLooper = Looper.myLooper();    ...    //拿到消息队列    mQueue = mLooper.mQueue;    mCallback = null;}

• 查看myLooper方法体，发现Looper对象是通过ThreadLocal得到的，再查找ThreadLocal的set方法时发现

  • Looper是直接new出来的，并且在Looper的构造方法中，new出了消息队列对象

    sThreadLocal.set(new Looper());private Looper() {    mQueue = new MessageQueue();    mRun = true;    mThread = Thread.currentThread();}

  • sThreadLocal.set(new Looper())是在Looper.prepare方法中调用的

• prepare方法是在prepareMainLooper()方法中调用的

  public static final void prepareMainLooper() {    prepare();    ...}

• 在应用启动时，主线程要被启动，ActivityThread会被创建，在此类的main方法中

  public static final void main(String[] args) {    ...    //创建Looper和MessageQueue    Looper.prepareMainLooper();    ...    //轮询器开始轮询    Looper.loop();    ...}

• Looper.loop()方法中有一个死循环

  while (true) {    //取出消息队列的消息，可能会阻塞    Message msg = queue.next(); // might block    ...    //解析消息，分发消息    msg.target.dispatchMessage(msg);    ...}

• Linux的一个进程间通信机制：管道（pipe）。原理：在内存中有一个特殊的文件，这个文件有两个句柄（引用），一个是读取句柄，一个是写入句柄

• 主线程Looper从消息队列读取消息，当读完所有消息时，进入睡眠，主线程阻塞。子线程往消息队列发送消息，并且往管道文件写数据，主线程即被唤醒，从管道文件读取数据，主线程被唤醒只是为了读取消息，当消息读取完毕，再次睡眠

• Handler发送消息，sendMessage的所有重载，实际最终都调用了sendMessageAtTime

  public boolean sendMessageAtTime(Message msg, long uptimeMillis){   ...    //把消息放到消息队列中    sent = queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);   ...}

• enqueueMessage把消息通过重新排序放入消息队列

  final boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {    ...    final boolean needWake;    synchronized (this) {       ...        //对消息的重新排序，通过判断消息队列里是否有消息以及消息的时间对比        msg.when = when;        Message p = mMessages;                      if (p == null || when == 0 || when < p.when) {            // 如果消息队列中没有消息，或者当前消息的时候比队列中的消息的时间小，则让当前消息成为队列中的第一条消息            msg.next = p;            mMessages = msg;            needWake = mBlocked; // new head, might need to wake up        } else {                    // 代码能进入到这里说明消息队列中有消息，且队列中的消息时间比当前消息时间小，说明当前消息不能做为队列中的第一条消息                     Message prev = null;    // 当前消息要插入到这个prev消息的后面            // 这个while循环用于找出当前消息(msg)应该插入到消息列表中的哪个消息的后面（应该插入到prev这条消息的后面）            while (p != null && p.when <= when) {                   prev = p;                p = p.next;            }            // 下面两行代码            msg.next = prev.next;            prev.next = msg;            needWake = false; // still waiting on head, no need to wake up        }    }    //唤醒主线程    if (needWake) {        nativeWake(mPtr);    }    return true;}

• Looper.loop方法中，获取消息，然后分发消息

  //获取消息队列的消息 Message msg = queue.next(); // might block ...//分发消息，消息由哪个handler对象创建，则由它分发，并由它的handlerMessage处理  msg.target.dispatchMessage(msg);

• message对象的target属性，用于记录该消息由哪个Handler创建，在obtain方法中赋值

• Handler中的Callback接口，可能过构造方法或其它方法传入

• Handler的dispatchMessage方法中：

  public void dispatchMessage(Message msg) {    if (msg.callback != null) {        handleCallback(msg);                    // 第一优先Runnable对象    } else {        if (mCallback != null) {            if (mCallback.handleMessage(msg)) { // 第二优先Callback对象                return;            }        }        handleMessage(msg);    }}

• Message中保存了callback(Runnabe)和target(Handler)，也可以调用Message的sendToTarget()方法来发消息，前提是必须已经给Message设置了target对象。

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AsyncTask机制

• AsyncTask基本使用：

  AsyncTask<String, Integer, Object> asyncTask = new AsyncTask<String, Integer, Object>() {    protected void onPreExecute() {};    @Override    protected Object doInBackground(String... params) {        return null;    }    protected void onPostExecute(Object result) {};    protected void onProgressUpdate(Integer[] values) {};};asyncTask.execute("params")

• AsyncTask的execute方法，开始执行异步任务，在此方法体中

  public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {    ...    mStatus = Status.RUNNING;    //调用onPreExecute方法    onPreExecute();    //把参数赋值给mWorker对象    mWorker.mParams = params;    //线程池对象执行mFuture    sExecutor.execute(mFuture);    return this;}

• mWorker是什么类型？，在AsyncTask的构造方法中

  mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {    public Result call() throws Exception {        Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);        return doInBackground(mParams);    }};

• 然后把mWorker对象封装至FutureTask对象

  mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker)

• 在FutureTask的构造中，又把mWorker封装给Sync对象

  public FutureTask(Callable<V> callable) {if (callable == null)    throw new NullPointerException();    sync = new Sync(callable);}

• 在Sync的构造方法中

  Sync(Callable<V> callable) {    //这里的callable就是mWorker    this.callable = callable;}

• 线程池执行mFuture对象，此对象是FutureTask的对象，而FutureTask实现了Runnable接口

  public final AsyncTask<Params, Progress, Result> execute(Params... params) {...//线程池对象开一个子线程去执行mFuture对象中的run方法sExecutor.execute(mFuture); ...

  }

• mFuture的run方法被调用了

  public void run() {    sync.innerRun();}

• 在innerRun方法中，调用了callable的call方法，但是在sync被new出来的时候，在构造方法中就已经把mWorker赋值给了callable，所以实际上是调用mWorker的call方法

  void innerRun() {    ...        //调用mWorker的call()        result = callable.call();        set(result);    ...}

• mWorker的call在mWorker被new出来时就已经重写了

  mWorker = new WorkerRunnable<Params, Result>() {    public Result call() throws Exception {       ...        //在子线程中调用了doInBackground方法        return doInBackground(mParams);    }};

• call方法调用完毕后，得到doInBackground所返回的result

  void innerRun() {    ...        result = callable.call();        //返回的result传入了set方法        set(result);    ...}

• set方法体

  protected void set(V v) {     sync.innerSet(v);}

• innerSet方法体

   if (compareAndSetState(s, RAN)) {            result = v;            releaseShared(0);            //关键的done方法            done();            return;  }

• innerSet方法是属于FutureTask类的，那么done方法也是调用FutureTask类的，这个done方法定义的地方，在AsyncTask.java的构造方法里

  mFuture = new FutureTask<Result>(mWorker) {    //此处重写done方法    @Override    protected void done() {       //获取doInbackground方法返回的结果        result = get();        //创建一个消息        message = sHandler.obtainMessage(MESSAGE_POST_RESULT,                new AsyncTaskResult<Result>(AsyncTask.this, result));        //把这条消息发送给创建这个消息的Handler：target.sendMessage(this)        message.sendToTarget();    }};

• 然后sHandler的handlerMessage被触发

  public void handleMessage(Message msg) {    AsyncTaskResult result = (AsyncTaskResult) msg.obj;    switch (msg.what) {        case MESSAGE_POST_RESULT:            //调用finish方法            result.mTask.finish(result.mData[0]);            break;    }}

• 查看AsyncTaskResult类中的mTask成员，其实它就是AsyncTask对象

• 再看AsyncTask对象的finish的方法体

  private void finish(Result result) { if (isCancelled()) result = null;    //调用onPostExecute方法，并传入结果    onPostExecute(result);    mStatus = Status.FINISHED;}