Android启动流程

Android启动流程：bootloader、linux内核启动、init进程、Zygote、AppRuntime.start、ZygoteInit.java

Android启动流程

• bootloader
  • 相当于PC端bios
  • 初始化基本的硬件设备
  • 建立内存空间映射
  • 为装载linux内核准备好运行环境，当linux内核加载完毕之后，bootloder就会从内存中清除
• 打开了Luncher应用的Home界面
• SystemServer.main
  • ​ public final class SystemServer { ... public static void main(String[] args) { //先初始化SystemServer对象，再调用对象的run()方法， new SystemServer().run(); } } ​
    • private void run() { //当系统时间比1970年更早，就设置当前系统时间为1970年 if (System.currentTimeMillis() < EARLIEST_SUPPORTED_TIME) { SystemClock.setCurrentTimeMillis(EARLIEST_SUPPORTED_TIME); } //变更虚拟机的库文件，对于Android 6.0默认采用的是libart.so SystemProperties.set("persist.sys.dalvik.vm.lib.2", VMRuntime.getRuntime().vmLibrary()); if (SamplingProfilerIntegration.isEnabled()) { ... } //清除vm内存增长上限，由于启动过程需要较多的虚拟机内存空间 VMRuntime.getRuntime().clearGrowthLimit(); //设置内存的可能有效使用率为0.8 VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.8f); // 针对部分设备依赖于运行时就产生指纹信息，因此需要在开机完成前已经定义 Build.ensureFingerprintProperty(); //访问环境变量前，需要明确地指定用户 Environment.setUserRequired(true); //确保当前系统进程的binder调用，总是运行在前台优先级(foreground priority) BinderInternal.disableBackgroundScheduling(true); android.os.Process.setThreadPriority(android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND); android.os.Process.setCanSelfBackground(false); // 主线程looper就在当前线程运行 Looper.prepareMainLooper(); //加载android_servers.so库，该库包含的源码在frameworks/base/services/目录下 System.loadLibrary("android_servers"); //检测上次关机过程是否失败，该方法可能不会返回[见小节1.2.1] performPendingShutdown(); //初始化系统上下文 createSystemContext(); //创建系统服务管理 mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext); //将mSystemServiceManager添加到本地服务的成员sLocalServiceObjects LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager); //启动各种系统服务 try { startBootstrapServices(); // 启动引导服务 startCoreServices(); // 启动核心服务 startOtherServices(); // 启动其他服务 } catch (Throwable ex) { Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex); throw ex; } //用于debug版本，将log事件不断循环地输出到dropbox（用于分析） if (StrictMode.conditionallyEnableDebugLogging()) { Slog.i(TAG, "Enabled StrictMode for system server main thread."); } //一直循环执行 Looper.loop(); throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); }
      • private void startBootstrapServices() { ... //启动AMS服务 mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService( ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService(); //设置AMS的系统服务管理器 mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager); //设置AMS的APP安装器 mActivityManagerService.setInstaller(installer); //初始化AMS相关的PMS mActivityManagerService.initPowerManagement(); ... //设置SystemServer mActivityManagerService.setSystemProcess();
      • private void startOtherServices() { ... SystemConfig.getInstance(); mContentResolver = context.getContentResolver(); // resolver ... mSystemServiceManager.startService(MOUNT_SERVICE_CLASS); // mount mPackageManagerService.performBootDexOpt(); // dexopt操作 ActivityManagerNative.getDefault().showBootMessage(...); //显示启动界面 ... // 准备好window, power, package, display服务 wm.systemReady(); mPowerManagerService.systemReady(...); mPackageManagerService.systemReady(); mDisplayManagerService.systemReady(...); //重头戏 mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() { public void run() { ... } }); }
        • 在ActivityManagerService的systemReady方法中打开Android系统的第一个Activity
          • public void systemReady(final Runnable goingCallback) { ... // 打开第一个Activity mMainStack.resumeTopActivityLocked(null); } }
            • ActivityStack的resumeTopActivityLocked方法启动home界面
              • final boolean resumeTopActivityLocked(ActivityRecord prev) { // Find the first activity that is not finishing. // 没有已经打开的Activity, next为 null ActivityRecord next = topRunningActivityLocked(null); // Remember how we'll process this pause/resume situation, and ensure // that the state is reset however we wind up proceeding. final boolean userLeaving = mUserLeaving; mUserLeaving = false; if (next == null) { // There are no more activities! Let's just start up the // Launcher... if (mMainStack) { // 启动lucher应用的锁屏界面 return mService.startHomeActivityLocked(); } }
• ZygoteInit.java
  • // ZygoteInit.mian public static void main(String argv[]) { try { VMRuntime.getRuntime().setMinimumHeapSize(5 * 1024 * 1024); //1.注册socket // 2.加载Android依赖的类 preloadClasses(); //cacheRegisterMaps(); preloadResources(); ... if (argv[1].equals("true")) { // 3.启动系统服务 startSystemServer(); } else if (!argv[1].equals("false")) { ... // 4.进入循环 } private static boolean startSystemServer() ... args = new String[] { "--setuid=1000", "--setgid=1000", "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,3001,3002,3003,3006", "--capabilities=130104352,130104352", "--rlimit=8,", "--runtime-init", "--nice-name=system_server", "com.android.server.SystemServer", ... /* Request to fork the system server process */ // 母进程开始分叉服务 启动SystemServer pid = Zygote.forkSystemServer( parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, parsedArgs.gids, debugFlags, rlimits, parsedArgs.permittedCapabilities, parsedArgs.effectiveCapabilities); ... }
  • 首先设置了Java虚拟机的堆内存空间
  • 然后启动一个类加载器加载Android启动依赖的类比如Activity等四大组件，dialog等UI的类
  • 然后分出一个子进程启动SystemServer系统服务
  • ZygoteInit.main方法主要做四件事：注册1.soceket，2.预加载资源，3.启动SystemServer进程，经过层层调用，最终会调用到SystemServer.main方法。4进入runSelectLoop循环处理事件。
• AppRuntime.start
  • void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote) { //app_main.cpp runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote); //className:com.android.internal.os.ZygoteInit zygote:true ... //注册JNI本地函数 if (startReg(env) < 0) { ALOGE("Unable to register all android natives\n"); return; } ... if (startClass == NULL) { ALOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName); /* keep going */ } else { //ZygoteInit 通过反射找到zygoteInit.main的方法ID。 jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main", "([Ljava/lang/String;)V"); if (startMeth == NULL) { ALOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className); /* keep going */ } else { //执行zygoteinit.main方法，zygoteinit类为java类 env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray); ... }
• Zygote
  • Android系统的一个母进程，用来启动Android的其他服务进程
  • 执行一个app_process可执行文件，在这个文件中首先添加了Android运行时环境，在Android运行时中调用了ZygoteInit类，这就从c++代码跳到了java代码
    • int main(int argc, const char* const argv[]) { ... // Android运行时环境 AppRuntime runtime; ... // Next arg is startup classname or "--zygote" if (i < argc) { arg = argv[i++]; if (0 == strcmp("--zygote", arg)) { bool startSystemServer = (i < argc) ? strcmp(argv[i], "--start-system-server") == 0 : false; setArgv0(argv0, "zygote"); set_process_name("zygote"); // 启动java代码 runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", ... }
• init进程
  • 加载用户级别的第一个进程init(system\core\init.c)
  • 该进程会首先加载一个init.rc配置文件
    • int main(int argc, char **argv) { // 创建文件夹 挂载 mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", 0, "mode=0755"); mkdir("/dev/pts", 0755); // 打开日志 log_init(); INFO("reading config file\n"); // 加载init.rc配置文件 init_parse_config_file("/init.rc"); }
    • init.rc配置文件会进行很多的配置，创建很多的文件夹及文件，然后初始化一些Android驱动器
• linux内核启动
• Recover
  • 升级系统
  • 恢复出厂设置
  • 执行OTA,补丁和固件升级
• fastboot
  • Android设计的一套通过usb来更新手机分区的映像协议
• Android启动流程，从上电到Launcher启动