分类： C#/.net
2017-10-31 21:33:37
注：此次分析以6.0源码为例。
android系统是从linux改过来的，因此这里从init进程开始进行分析。
让我们进入init.cpp来看看，首先看main:
/Volumes/aosp/WORKING_DIRECTORY/system/core/init/init.cpp
int main(int argc, char** argv) { // 判断是否是启动的第一阶段，根据参数来判断 bool is_first_stage = (argc == 1) || (strcmp(argv[1], "--second-stage") != 0); if (is_first_stage) { // 如果是第一阶段 mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755"); // 挂载tmpfs文件系统(快速的临时文件系统，建立在内存上，不可持久) mkdir("/dev/pts", 0755);
mkdir("/dev/socket", 0755);
mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL); // 挂载devpts文件系统 mount("proc", "/proc", "proc", 0, NULL); // 挂载proc文件系统 mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL); // 挂载sysfs文件系统(设备结构) }
...... if (!is_first_stage) { // Indicate that booting is in progress to background fw loaders, etc. close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0000));
property_init(); // 初始化属性域 system/core/init/Property_service.cpp // If arguments are passed both on the command line and in DT, // properties set in DT always have priority over the command-line ones. process_kernel_dt();
process_kernel_cmdline(); // Propogate the kernel variables to internal variables // used by init as well as the current required properties. export_kernel_boot_props();
}
...... if (is_first_stage) { if (restorecon("/init") == -1) {
ERROR("restorecon failed: %s\n", strerror(errno));
security_failure();
} // 重入main，进入第二阶段 char* path = argv[0]; char* args[] = { path, const_cast<char*>("--second-stage"), nullptr }; if (execv(path, args) == -1) {
ERROR("execv(\"%s\") failed: %s\n", path, strerror(errno));
security_failure();
}
}
......
epoll_fd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC); // 创建epoll ......
signal_handler_init(); // 初始化子进程处理器，防止僵尸进程。这里使用信号来监控子进程退出 ......
start_property_service(); // 启动属性服务 init_parse_config_file("/init.rc"); // 解析init.rc文件 ...... // 不断监听执行上面rc解析出来的指令 while (true) { if (!waiting_for_exec) {
execute_one_command(); // 执行指令 restart_processes();
} int timeout = -1; if (process_needs_restart) {
timeout = (process_needs_restart - gettime()) * 1000; if (timeout < 0)
timeout = 0;
} if (!action_queue_empty() || cur_action) {
timeout = 0;
}
bootchart_sample(&timeout);
epoll_event ev; int nr = TEMP_FAILURE_RETRY(epoll_wait(epoll_fd, &ev, 1, timeout)); if (nr == -1) {
ERROR("epoll_wait failed: %s\n", strerror(errno));
} else if (nr == 1) { ((void (*)()) ev.data.ptr)();
}
}
}
整个init阶段分为2个阶段，第一阶段主要是挂载文件系统等工作，然后这里会有个重入main的动作，这次重入后开始执行第二阶段，第二阶段主要处理各种属性域，epoll，启动属性服务，防止僵尸进程等琐碎的事情。然后开始执行init.rc中配置的指令。下面看看这个rc文件：
/Volumes/aosp/WORKING_DIRECTORY/system/core/rootdir/init.rc
import /init.environ.rc import /init.usb.rc import /init.${ro.hardware}.rc import /init.usb.configfs.rc import /init.${ro.zygote}.rc import /init.trace.rc
可以看到这里引用了/init.${ro.zygote}.rc，对应的是类似init.zygote64.rc这些文件：
service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server class main socket zygote stream 660 root system onrestart write /sys/android_power/request_state wake
onrestart write /sys/power/state on onrestart restart media
onrestart restart netd
writepid /dev/cpuset/foreground/tasks
这里实际执行的是app_main.cpp的main:
/Volumes/aosp/WORKING_DIRECTORY/frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp
// 根据参数设置类名 while (i < argc) { const char* arg = argv[i++]; if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
zygote = true;
niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
} else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {
startSystemServer = true;
} else if (strcmp(arg, "--application") == 0) {
application = true;
} else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {
niceName.setTo(arg + 12);
} else if (strncmp(arg, "--", 2) != 0) {
className.setTo(arg); break;
} else {
--i; break;
}
}
...... if (zygote) { // 这里执行到ZygoteInit类中 runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
} else if (className) {
runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
} else { fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
app_usage();
LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied."); return 10;
}
根据参数判断，如果是zygote则在后面执行runtime.start，给定的参数是ZygoteInit这个类。
runtime实际执行的是AndroidRuntime.cpp中的代码：
/Volumes/aosp/WORKING_DIRECTORY/frameworks/base/core/jni
void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector& options, bool zygote)
......
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 {
env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);
#if 0 if (env->ExceptionCheck())
threadExitUncaughtException(env);
#endif
}
......
}
实际执行的就是env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);这句话，调用的就是ZygoteInit.java中的main。至此，从init进入到Zygote中了。
zygote名字是受精卵，其实就是帮助app或其他进程启动的一个玩意儿。内部就是走的fork分裂出一个进程来。
/Volumes/aosp/WORKING_DIRECTORY/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
public static void main(String argv[]) { try {
...... for (int i = 1; i < argv.length; i++) { if ("start-system-server".equals(argv[i])) { // 这里传递的就是这个 startSystemServer = true;
} else if (argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG)) {
abiList = argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length());
} else if (argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG)) {
socketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length());
} else { throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]);
}
}
......
registerZygoteSocket(socketName); // 注册并启动socket服务端，为zygote ...... if (startSystemServer) {
startSystemServer(abiList, socketName); // 启动systemserver }
......
runSelectLoop(abiList); // 进入looper，等待启动app的请求 } // 注意这里，是个关键点。异常发生的时候调用了MethodAndArgsCaller这个runnable的run catch (MethodAndArgsCaller caller) {
caller.run();
}
}
基本就这些了，总结一下：
1.zygote使用本地socket进行通讯，并接受请求从而进行分裂的处理；
2.启动systemserver这个大户；
3.zygote永不退出，生命周期在系统启动一直到结束，并且从runSelectLoop开始彻底成为孵化器服务进程；
4.一旦发生MethodAndArgsCaller caller异常，调用MethodAndArgsCaller的call处理，后面我们会说到这个；
按照顺序，我们首先来看看startSystemServer。
SystemServer是系统的2大核心之一，和Zygote一并重要，专管所有的系统服务。需要单独开篇来阐述。这里我们只说启动的过程。
private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException { ...... // fork SystemServer进程 pid = Zygote.forkSystemServer(
parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
parsedArgs.gids,
parsedArgs.debugFlags, null,
parsedArgs.permittedCapabilities,
parsedArgs.effectiveCapabilities); ...... // 如果是子进程，就是SystemServer本身，执行 if (pid == 0) { if (hasSecondZygote(abiList)) {
waitForSecondaryZygote(socketName);
} // 如果是子进程，即systemserver，调用handleSystemServerProcess进行后面的收尾工作 handleSystemServerProcess(parsedArgs);
}
}
好吧，我们继续看handleSystemServerProcess：
private static void handleSystemServerProcess( ZygoteConnection.Arguments parsedArgs) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller { ......
RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs, cl);
...... }
其实重要的就这一句话调用。继续往下跟踪：
/Volumes/aosp/WORKING_DIRECTORY/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java
public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
...... // 常规初始化,设置跟踪，设置网络代理 commonInit(); // AndroidRuntime.cpp c层函数 nativeZygoteInit(); // 应用程序初始化 applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);
}
基本上就是上面这3个调用最重要，我们依次看下：
/Volumes/aosp/WORKING_DIRECTORY/frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
static void com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeZygoteInit(JNIEnv* env, jobject clazz) {
gCurRuntime->onZygoteInit();
}
看到了吧，回到了app_main.cpp AppRuntime的onZygoteInit中：
virtual void onZygoteInit()
{
sp proc = ProcessState::self();
ALOGV("App process: starting thread pool.\n"); // 启动线程池，用于与binder通讯。每个进程都走这一步 proc->startThreadPool();
}
这个分支到此先不往下跟踪了，和启动的过程关系不大了。
下面我们回到RuntimeInit.java看下applicationInit：
private static void applicationInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller { // 设置关闭引用程序是是否调用AppRuntime.onExit()，默认调用 nativeSetExitWithoutCleanup(true);
...... // 传递参数，并调用类的main方法 invokeStaticMain(args.startClass, args.startArgs, classLoader);
}
关键方法是invokeStaticMain，执行类的main方法，这个类在前面的startSystemServer里面有参数传递，具体是这样的：
String args[] = { "--setuid=1000", "--setgid=1000", "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1032,3001,3002,3003,3006,3007", "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities, "--nice-name=system_server", "--runtime-args", "com.android.server.SystemServer",
};
所以这个类就是SystemServer，调用的就是他的main方法。
下面看看invokeStaticMain内部：
private static void invokeStaticMain(String className, String[] argv, ClassLoader classLoader)
throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
Class cl; // 通过反射获取类名 try {
cl = Class.forName(className, true, classLoader);
} catch (ClassNotFoundException ex) { throw new RuntimeException( "Missing class when invoking static main " + className,
ex);
} // 获取该类的main方法 Method m; try {
m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });
} 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.
*/ // 抛出异常 throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);
}
看到这里一定会奇怪，为何在此处抛出一个异常：throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);，这里我们需要往前回溯看看，到底在哪里捕获的异常。结果是发现在ZygoteInit.java的main中进行的捕获：
try {
...... if (startSystemServer) {
startSystemServer(abiList, socketName);
}
......
} catch (MethodAndArgsCaller caller) {
caller.run();
}
调用的起始也是从这里开始的，好吧，我们看看捕获到异常之后做了什么。调用了caller.run()。抛出异常的时候已经new了一个throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);这个对象了，并且参数给出的就是SystemServer类的main方法，那么继续看ZygoteInit.MethodAndArgsCaller：
public static class MethodAndArgsCaller extends Exception implements 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 });
} catch (IllegalAccessException ex) { throw new RuntimeException(ex);
} catch (InvocationTargetException ex) {
Throwable cause = ex.getCause(); if (cause instanceof RuntimeException) { throw (RuntimeException) cause;
} else if (cause instanceof Error) { throw (Error) cause;
} throw new RuntimeException(ex);
}
}
}
run方法就是调用了一下这个方法，也就是调用了SystemServer的main方法，直接跳到main方法执行了。但是为何这么做呢？这里有个疑问。其实仔细想想也挺有意思。这一串调用从startSystemServer开始执行了比较深了，每次执行函数方法的时候都会伴随着出现局部变量，那么就会直接开辟在栈上，之后的SystemServer又是个常驻不退出的进程，那么栈上面的这些空间也就意味着并不会释放，而启动过程只会执行一次，后面没用了，这些东西没有清理就一直存在。这里直接抛出异常后，在startSystemServer这个最初的位置捕获，会导致异常发生后直接跳到捕获的地方，之前所有的栈全部被清空。这下子明白了吧。google很聪明的利用了异常的做法回溯了栈，释放不用的内存。真是非常聪明！