Android 之 zygote 與進程創(chuàng)建

在android中，應(yīng)用程序的入口是ActivityThead中的main函數(shù)，那么之后系統(tǒng)是怎樣為應(yīng)用程序創(chuàng)建進程的呢？SystemService又是怎樣創(chuàng)建的？答案是：zygote

zygote翻譯成中文是受精卵的意思，名字比較奇怪、但是很有意思。在android中，大部分的應(yīng)用程序進程都是由zygote來創(chuàng)建的，為什么用大部分，因為還有一些進程比如系統(tǒng)引導(dǎo)進程、init進程等不是有zygote創(chuàng)建的。相反，zygote還是在init進程之后才被創(chuàng)建的。在android中提到zygote，主要兩塊，一個是C/C++編寫的zygote，主要用來為應(yīng)用和SystemService fork進程的。一個是java編寫的zygote接口，負責(zé)為應(yīng)用和service調(diào)用C/C++ zygote的接口執(zhí)行fork，從而創(chuàng)建VM進程。說明：在android中，service主要有NativeService和SystemService。SystemService主要是指系統(tǒng)中service，比如，InputMethodService、ActivityManagerService等。

zygote在android中主要有兩個作用：

1. 建立運行時環(huán)境并啟動虛擬機，執(zhí)行com.android.internal.os.ZygoteInit的main函數(shù)，從而fork SystemService
[java] view plaincopy
1. runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer);  
2. 為應(yīng)用程序創(chuàng)建DVM進程。

啟動SystemServer：

我們來看看zygote是怎樣創(chuàng)建SystemService進程的。在../base/cmds/app_process/app_main.cpp的主函數(shù)中，有這樣一段代碼，它執(zhí)行了

runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer);   //runtime繼承自AndroidRuntime

也就是說，在主函數(shù)中，初始化了運行時環(huán)境，并且建立虛擬機，然后運行再com.android.internal.os.ZygoteInit的main函數(shù)

再來看看com.android.internal.os.ZygoteInit的main中都做了哪些事情。在看ZygoteInit之前，有必要先來看下相關(guān)的類，類圖如下：

 

在ZygoteInit的main函數(shù)中，主要執(zhí)行了：

[java] view plaincopy
1. registerZygoteSocket();//登記Listen端口   
2. startSystemServer();//啟動SystemServer  

startSystemServer()調(diào)用Zygote的native方法 forkSystemServer(); 到這里，java端的Zygote的準備工作就結(jié)束了，接下來就交給C/C++端的Zygote來執(zhí)行fork任務(wù)了。來看下代碼：

在 ../dalvik/vm/native/dalvik_system_Zygote.c 中

[java] view plaincopy
1. static void Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkSystemServer(  
2. const u4* args, JValue* pResult)  
3. {  
4.     pid_t pid;  
5.     /*調(diào)用forkAndSpecializeCommon，執(zhí)行fork  */  
6.     pid = forkAndSpecializeCommon(args, true);  
7.     /* 檢查fork后返回的進程pid */  
8.     if (pid > 0) {  
9.         int status;  
10.         LOGI("System server process %d has been created", pid);  
11.         gDvm.systemServerPid = pid;  
12.         if (waitpid(pid, &status, WNOHANG) == pid) {  
13.             LOGE("System server process %d has died. Restarting Zygote!", pid);  
14.             kill(getpid(), SIGKILL);  
15.         }  
16.     }  
17.     RETURN_INT(pid);  
18. }  

在這個里面的fork進程主要是使用linux的fork進程。

經(jīng)過這樣的過程SystemServer進程就創(chuàng)建起來了。android中的所有服務(wù)循環(huán)框架都是建立咋SystemServer上，接下來在SystemServer上，就可以建立所有系統(tǒng)服務(wù)?？蓞⒖矗篠ystemServer.main();

系統(tǒng)服務(wù)啟動后會調(diào)用ActivityManagerService的systemReady方法，并最終啟動HomeActivity。

啟動應(yīng)用進程：

我們在上一篇介紹ActivityThread和ActivityManagerService時已經(jīng)講過，程序的主入口是在ActivityThread的main函數(shù)，activity的startActivity最終是在ActivityManagerService中執(zhí)行的，那么應(yīng)用程序的進程是怎么創(chuàng)建的？看下類圖：

 

 

我們再來看看ActivityManagerService中的startProcessLocked方法。

[java] view plaincopy
1. int pid = Process.start("android.app.ActivityThread",  
2.                     mSimpleProcessManagement ? app.processName : null, uid, uid,  
3.                     gids, debugFlags, null);  

通過Process的start方法來創(chuàng)建進程。


[java] view plaincopy
1. / **  
2.   *通過Zygote進程來創(chuàng)建新的vm進程  
3.   */  
4.   
5.   public static final int start(final String processClass,final String niceName,int uid, int gid, int[] gids,int debugFlags,String[] zygoteArgs)  
6.   {  
7.       if (supportsProcesses()) {  
8.           try {  
9.               return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids,  
10.                       debugFlags, zygoteArgs);     //argsForZygote.add("--runtime-init")初始化運行環(huán)境   
11.           } catch (ZygoteStartFailedEx ex) {  
12.               Log.e(LOG_TAG,  
13.                       "Starting VM process through Zygote failed");  
14.               throw new RuntimeException(  
15.                       "Starting VM process through Zygote failed", ex);  
16.           }  
17.   
18.       } else {  
19.   
20.           // Running in single-process mode   
21.           Runnable runnable = new Runnable() {  
22.                       public void run() {  
23.                           Process.invokeStaticMain(processClass);  
24.                       }  
25.           };  
26.           // Thread constructors must not be called with null names (see spec).   
27.           if (niceName != null) {  
28.               new Thread(runnable, niceName).start();  
29.           } else {  
30.               new Thread(runnable).start();  
31.           }  
32.           return 0;  
33.       }  
34.   }  

在ZygoteConnection中獲取套接字連接，并解析啟動參數(shù)。來看下runOnce方法：

 從LocalSocket. mSocket中解析參數(shù)


[java] view plaincopy
1. try {  
2.           args = readArgumentList();  
3.           descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();  
4.       } catch (IOException ex) {  
5.           Log.w(TAG, "IOException on command socket " + ex.getMessage());  
6.           closeSocket();  
7.           return true;  
8.       }  
3. 調(diào)用Zygote的native方法forkAndSpecialize，執(zhí)行進程的創(chuàng)建工作。本地方法的實現(xiàn)也是在 ../dalvik/vm/native/dalvik_system_Zygote.c 中，底層調(diào)用linux的fork。
[java] view plaincopy
1. pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,  
2.   
3.                     parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);  

這樣應(yīng)用程序的進程就創(chuàng)建起來了。從ActivityManagerService開始的時序圖如下：

 

總結(jié)：

1. 在android中SystemService的啟動是在Zygote進程創(chuàng)建好后進行的，并且由Zygote進程建立好DVM運行環(huán)境，加載ZygoteInit的main函數(shù)，最終調(diào)用Zygote的本地方法forkSystemServer，并執(zhí)行l(wèi)inux的fork方法創(chuàng)建SystemServer進程。
2. 應(yīng)用程序的進程也是由Zygote創(chuàng)建的，在ActivityManagerService中的startProcessLocked中調(diào)用了Process.start()方法。并通過連接調(diào)用Zygote的native方法forkAndSpecialize，執(zhí)行fork任務(wù)。
3. 應(yīng)用進程和服務(wù)進程位于不同的進程中，他們之間是通過IPC進行數(shù)據(jù)傳遞的。接下來一篇會介紹在android中的進程間通信機制：Binder