• Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析

     原文地址：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6747696

     

    Android应用程序框架层创建的应用程序进程具有两个特点，一是进程的入口函数是ActivityThread.main，二是进程天然支持Binder进程间通信机制；这两个特点都是在进程的初始化过程中实现的，本文将详细分析Android应用程序进程创建过程中是如何实现这两个特点的。

            Android应用程序框架层创建的应用程序进程的入口函数是ActivityThread.main比较好理解，即进程创建完成之后，Android应用程序框架层就会在这个进程中将ActivityThread类加载进来，然后执行它的main函数，这个main函数就是进程执行消息循环的地方了。Android应用程序框架层创建的应用程序进程天然支持Binder进程间通信机制这个特点应该怎么样理解呢？前面我们在学习Android系统的Binder进程间通信机制时说到，它具有四个组件，分别是驱动程序、守护进程、Client以及Server，其中Server组件在初始化时必须进入一个循环中不断地与Binder驱动程序进行到交互，以便获得Client组件发送的请求，具体可参考Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文，但是，当我们在Android应用程序中实现Server组件的时候，我们并没有让进程进入一个循环中去等待Client组件的请求，然而，当Client组件得到这个Server组件的远程接口时，却可以顺利地和Server组件进行进程间通信，这就是因为Android应用程序进程在创建的时候就已经启动了一个线程池来支持Server组件和Binder驱动程序之间的交互了，这样，极大地方便了在Android应用程序中创建Server组件。

            在Android应用程序框架层中，是由ActivityManagerService组件负责为Android应用程序创建新的进程的，它本来也是运行在一个独立的进程之中，不过这个进程是在系统启动的过程中创建的。ActivityManagerService组件一般会在什么情况下会为应用程序创建一个新的进程呢？当系统决定要在一个新的进程中启动一个Activity或者Service时，它就会创建一个新的进程了，然后在这个新的进程中启动这个Activity或者Service，具体可以参考Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析、Android应用程序启动过程源代码分析和Android应用程序在新的进程中启动新的Activity的方法和过程分析这三篇文章。

            ActivityManagerService启动新的进程是从其成员函数startProcessLocked开始的，在深入分析这个过程之前，我们先来看一下进程创建过程的序列图，然后再详细分析每一个步骤。

           点击查看大图

            Step 1. ActivityManagerService.startProcessLocked

            这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：

     

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    1. public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative    
    2.         implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {    
    3.     
    4.     ......    
    5.     
    6.     private final void startProcessLocked(ProcessRecord app,    
    7.                 String hostingType, String hostingNameStr) {    
    8.     
    9.         ......    
    10.     
    11.         try {    
    12.             int uid = app.info.uid;    
    13.             int[] gids = null;    
    14.             try {    
    15.                 gids = mContext.getPackageManager().getPackageGids(    
    16.                     app.info.packageName);    
    17.             } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {    
    18.                 ......    
    19.             }    
    20.                 
    21.             ......    
    22.     
    23.             int debugFlags = 0;    
    24.                 
    25.             ......    
    26.                 
    27.             int pid = Process.start("android.app.ActivityThread",    
    28.                 mSimpleProcessManagement ? app.processName : null, uid, uid,    
    29.                 gids, debugFlags, null);    
    30.                 
    31.             ......    
    32.     
    33.         } catch (RuntimeException e) {    
    34.                 
    35.             ......    
    36.     
    37.         }    
    38.     }    
    39.     
    40.     ......    
    41.     
    42. }    

            它调用了Process.start函数开始为应用程序创建新的进程，注意，它传入一个第一个参数为"android.app.ActivityThread"，这就是进程初始化时要加载的Java类了，把这个类加载到进程之后，就会把它里面的静态成员函数main作为进程的入口点，后面我们会看到。

            Step 2. Process.start 

            这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中：

     

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    1. public class Process {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     public static final int start(final String processClass,  
    5.         final String niceName,  
    6.         int uid, int gid, int[] gids,  
    7.         int debugFlags,  
    8.         String[] zygoteArgs)  
    9.     {  
    10.         if (supportsProcesses()) {  
    11.             try {  
    12.                 return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids,  
    13.                     debugFlags, zygoteArgs);  
    14.             } catch (ZygoteStartFailedEx ex) {  
    15.                 ......  
    16.             }  
    17.         } else {  
    18.             ......  
    19.   
    20.             return 0;  
    21.         }  
    22.     }  
    23.   
    24.     ......  
    25. }  

           这里的supportsProcesses函数返回值为true，它是一个Native函数，实现在frameworks/base/core/jni/android_util_Process.cpp文件中：

     

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    1. jboolean android_os_Process_supportsProcesses(JNIEnv* env, jobject clazz)  
    2. {  
    3.     return ProcessState::self()->supportsProcesses();  
    4. }  

           ProcessState::supportsProcesses函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：

     

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    1. bool ProcessState::supportsProcesses() const  
    2. {  
    3.     return mDriverFD >= 0;  
    4. }  

           这里的mDriverFD是设备文件/dev/binder的打开描述符，如果成功打开了这个设备文件，那么它的值就会大于等于0，因此，它的返回值为true。

           回到Process.start函数中，它调用startViaZygote函数进一步操作。

           Step 3. Process.startViaZygote

           这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中：

     

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    1. public class Process {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     private static int startViaZygote(final String processClass,  
    5.             final String niceName,  
    6.             final int uid, final int gid,  
    7.             final int[] gids,  
    8.             int debugFlags,  
    9.             String[] extraArgs)  
    10.             throws ZygoteStartFailedEx {  
    11.         int pid;  
    12.   
    13.         synchronized(Process.class) {  
    14.             ArrayList<String> argsForZygote = new ArrayList<String>();  
    15.   
    16.             // --runtime-init, --setuid=, --setgid=,  
    17.             // and --setgroups= must go first  
    18.             argsForZygote.add("--runtime-init");  
    19.             argsForZygote.add("--setuid=" + uid);  
    20.             argsForZygote.add("--setgid=" + gid);  
    21.             if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_SAFEMODE) != 0) {  
    22.                 argsForZygote.add("--enable-safemode");  
    23.             }  
    24.             if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_DEBUGGER) != 0) {  
    25.                 argsForZygote.add("--enable-debugger");  
    26.             }  
    27.             if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_CHECKJNI) != 0) {  
    28.                 argsForZygote.add("--enable-checkjni");  
    29.             }  
    30.             if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_ASSERT) != 0) {  
    31.                 argsForZygote.add("--enable-assert");  
    32.             }  
    33.   
    34.             //TODO optionally enable debuger  
    35.             //argsForZygote.add("--enable-debugger");  
    36.   
    37.             // --setgroups is a comma-separated list  
    38.             if (gids != null && gids.length > 0) {  
    39.                 StringBuilder sb = new StringBuilder();  
    40.                 sb.append("--setgroups=");  
    41.   
    42.                 int sz = gids.length;  
    43.                 for (int i = 0; i < sz; i++) {  
    44.                     if (i != 0) {  
    45.                         sb.append(',');  
    46.                     }  
    47.                     sb.append(gids[i]);  
    48.                 }  
    49.   
    50.                 argsForZygote.add(sb.toString());  
    51.             }  
    52.   
    53.             if (niceName != null) {  
    54.                 argsForZygote.add("--nice-name=" + niceName);  
    55.             }  
    56.   
    57.             argsForZygote.add(processClass);  
    58.   
    59.             if (extraArgs != null) {  
    60.                 for (String arg : extraArgs) {  
    61.                     argsForZygote.add(arg);  
    62.                 }  
    63.             }  
    64.   
    65.             pid = zygoteSendArgsAndGetPid(argsForZygote);  
    66.         }  
    67.     }  
    68.   
    69.     ......  
    70. }  

            这个函数将创建进程的参数放到argsForZygote列表中去，如参数"--runtime-init"表示要为新创建的进程初始化运行时库，然后调用zygoteSendAndGetPid函数进一步操作。

            Step 4. Process.zygoteSendAndGetPid

            这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中：

     

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    1. public class Process {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     private static int zygoteSendArgsAndGetPid(ArrayList<String> args)  
    5.             throws ZygoteStartFailedEx {  
    6.         int pid;  
    7.   
    8.         openZygoteSocketIfNeeded();  
    9.   
    10.         try {  
    11.             /** 
    12.             * See com.android.internal.os.ZygoteInit.readArgumentList() 
    13.             * Presently the wire format to the zygote process is: 
    14.             * a) a count of arguments (argc, in essence) 
    15.             * b) a number of newline-separated argument strings equal to count 
    16.             * 
    17.             * After the zygote process reads these it will write the pid of 
    18.             * the child or -1 on failure. 
    19.             */  
    20.   
    21.             sZygoteWriter.write(Integer.toString(args.size()));  
    22.             sZygoteWriter.newLine();  
    23.   
    24.             int sz = args.size();  
    25.             for (int i = 0; i < sz; i++) {  
    26.                 String arg = args.get(i);  
    27.                 if (arg.indexOf(' ') >= 0) {  
    28.                     throw new ZygoteStartFailedEx(  
    29.                         "embedded newlines not allowed");  
    30.                 }  
    31.                 sZygoteWriter.write(arg);  
    32.                 sZygoteWriter.newLine();  
    33.             }  
    34.   
    35.             sZygoteWriter.flush();  
    36.   
    37.             // Should there be a timeout on this?  
    38.             pid = sZygoteInputStream.readInt();  
    39.   
    40.             if (pid < 0) {  
    41.                 throw new ZygoteStartFailedEx("fork() failed");  
    42.             }  
    43.         } catch (IOException ex) {  
    44.             ......  
    45.         }  
    46.   
    47.         return pid;  
    48.     }  
    49.   
    50.     ......  
    51. }  

             这里的sZygoteWriter是一个Socket写入流，是由openZygoteSocketIfNeeded函数打开的：

     

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    1. public class Process {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     /** 
    5.     * Tries to open socket to Zygote process if not already open. If 
    6.     * already open, does nothing.  May block and retry. 
    7.     */  
    8.     private static void openZygoteSocketIfNeeded()  
    9.             throws ZygoteStartFailedEx {  
    10.   
    11.         int retryCount;  
    12.   
    13.         if (sPreviousZygoteOpenFailed) {  
    14.             /* 
    15.             * If we've failed before, expect that we'll fail again and 
    16.             * don't pause for retries. 
    17.             */  
    18.             retryCount = 0;  
    19.         } else {  
    20.             retryCount = 10;  
    21.         }  
    22.       
    23.         /* 
    24.         * See bug #811181: Sometimes runtime can make it up before zygote. 
    25.         * Really, we'd like to do something better to avoid this condition, 
    26.         * but for now just wait a bit... 
    27.         */  
    28.         for (int retry = 0  
    29.             ; (sZygoteSocket == null) && (retry < (retryCount + 1))  
    30.             ; retry++ ) {  
    31.   
    32.                 if (retry > 0) {  
    33.                     try {  
    34.                         Log.i("Zygote", "Zygote not up yet, sleeping...");  
    35.                         Thread.sleep(ZYGOTE_RETRY_MILLIS);  
    36.                     } catch (InterruptedException ex) {  
    37.                         // should never happen  
    38.                     }  
    39.                 }  
    40.   
    41.                 try {  
    42.                     sZygoteSocket = new LocalSocket();  
    43.                     sZygoteSocket.connect(new LocalSocketAddress(ZYGOTE_SOCKET,  
    44.                         LocalSocketAddress.Namespace.RESERVED));  
    45.   
    46.                     sZygoteInputStream  
    47.                         = new DataInputStream(sZygoteSocket.getInputStream());  
    48.   
    49.                     sZygoteWriter =  
    50.                         new BufferedWriter(  
    51.                         new OutputStreamWriter(  
    52.                         sZygoteSocket.getOutputStream()),  
    53.                         256);  
    54.   
    55.                     Log.i("Zygote", "Process: zygote socket opened");  
    56.   
    57.                     sPreviousZygoteOpenFailed = false;  
    58.                     break;  
    59.                 } catch (IOException ex) {  
    60.                     ......  
    61.                 }  
    62.         }  
    63.   
    64.         ......  
    65.     }  
    66.   
    67.     ......  
    68. }  

            这个Socket由frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java文件中的ZygoteInit类在runSelectLoopMode函数侦听的。
            Step 5. ZygoteInit.runSelectLoopMode
            这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java文件中：

     

    [java] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. public class ZygoteInit {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     /** 
    5.     * Runs the zygote process's select loop. Accepts new connections as 
    6.     * they happen, and reads commands from connections one spawn-request's 
    7.     * worth at a time. 
    8.     * 
    9.     * @throws MethodAndArgsCaller in a child process when a main() should 
    10.     * be executed. 
    11.     */  
    12.     private static void runSelectLoopMode() throws MethodAndArgsCaller {  
    13.         ArrayList<FileDescriptor> fds = new ArrayList();  
    14.         ArrayList<ZygoteConnection> peers = new ArrayList();  
    15.         FileDescriptor[] fdArray = new FileDescriptor[4];  
    16.   
    17.         fds.add(sServerSocket.getFileDescriptor());  
    18.         peers.add(null);  
    19.   
    20.         int loopCount = GC_LOOP_COUNT;  
    21.         while (true) {  
    22.             int index;  
    23.             /* 
    24.             * Call gc() before we block in select(). 
    25.             * It's work that has to be done anyway, and it's better 
    26.             * to avoid making every child do it.  It will also 
    27.             * madvise() any free memory as a side-effect. 
    28.             * 
    29.             * Don't call it every time, because walking the entire 
    30.             * heap is a lot of overhead to free a few hundred bytes. 
    31.             */  
    32.             if (loopCount <= 0) {  
    33.                 gc();  
    34.                 loopCount = GC_LOOP_COUNT;  
    35.             } else {  
    36.                 loopCount--;  
    37.             }  
    38.   
    39.   
    40.             try {  
    41.                 fdArray = fds.toArray(fdArray);  
    42.                 index = selectReadable(fdArray);  
    43.             } catch (IOException ex) {  
    44.                 throw new RuntimeException("Error in select()", ex);  
    45.             }  
    46.   
    47.             if (index < 0) {  
    48.                 throw new RuntimeException("Error in select()");  
    49.             } else if (index == 0) {  
    50.                 ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer();  
    51.                 peers.add(newPeer);  
    52.                 fds.add(newPeer.getFileDesciptor());  
    53.             } else {  
    54.                 boolean done;  
    55.                 done = peers.get(index).runOnce();  
    56.   
    57.                 if (done) {  
    58.                     peers.remove(index);  
    59.                     fds.remove(index);  
    60.                 }  
    61.             }  
    62.         }  
    63.     }  
    64.   
    65.     ......  
    66. }  

            当Step 4将数据通过Socket接口发送出去后，就会下面这个语句：

     

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    1. done = peers.get(index).runOnce();  

            这里从peers.get(index)得到的是一个ZygoteConnection对象，表示一个Socket连接，因此，接下来就是调用ZygoteConnection.runOnce函数进一步处理了。

            Step 6. ZygoteConnection.runOnce

            这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java文件中：

     

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    1. class ZygoteConnection {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     boolean runOnce() throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {  
    5.         String args[];  
    6.         Arguments parsedArgs = null;  
    7.         FileDescriptor[] descriptors;  
    8.   
    9.         try {  
    10.             args = readArgumentList();  
    11.             descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();  
    12.         } catch (IOException ex) {  
    13.             ......  
    14.             return true;  
    15.         }  
    16.   
    17.         ......  
    18.   
    19.         /** the stderr of the most recent request, if avail */  
    20.         PrintStream newStderr = null;  
    21.   
    22.         if (descriptors != null && descriptors.length >= 3) {  
    23.             newStderr = new PrintStream(  
    24.                 new FileOutputStream(descriptors[2]));  
    25.         }  
    26.   
    27.         int pid;  
    28.           
    29.         try {  
    30.             parsedArgs = new Arguments(args);  
    31.   
    32.             applyUidSecurityPolicy(parsedArgs, peer);  
    33.             applyDebuggerSecurityPolicy(parsedArgs);  
    34.             applyRlimitSecurityPolicy(parsedArgs, peer);  
    35.             applyCapabilitiesSecurityPolicy(parsedArgs, peer);  
    36.   
    37.             int[][] rlimits = null;  
    38.   
    39.             if (parsedArgs.rlimits != null) {  
    40.                 rlimits = parsedArgs.rlimits.toArray(intArray2d);  
    41.             }  
    42.   
    43.             pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,  
    44.                 parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);  
    45.         } catch (IllegalArgumentException ex) {  
    46.             ......  
    47.         } catch (ZygoteSecurityException ex) {  
    48.             ......  
    49.         }  
    50.   
    51.         if (pid == 0) {  
    52.             // in child  
    53.             handleChildProc(parsedArgs, descriptors, newStderr);  
    54.             // should never happen  
    55.             return true;  
    56.         } else { /* pid != 0 */  
    57.             // in parent...pid of < 0 means failure  
    58.             return handleParentProc(pid, descriptors, parsedArgs);  
    59.         }  
    60.     }  
    61.   
    62.     ......  
    63. }  

             真正创建进程的地方就是在这里了：

     

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    1. pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,  
    2.     parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);  

            有Linux开发经验的读者很容易看懂这个函数调用，这个函数会创建一个进程，而且有两个返回值，一个是在当前进程中返回的，一个是在新创建的进程中返回，即在当前进程的子进程中返回，在当前进程中的返回值就是新创建的子进程的pid值，而在子进程中的返回值是0。因为我们只关心创建的新进程的情况，因此，我们沿着子进程的执行路径继续看下去：

     

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    1.    if (pid == 0) {  
    2. // in child  
    3. handleChildProc(parsedArgs, descriptors, newStderr);  
    4. // should never happen  
    5. return true;  
    6.    } else { /* pid != 0 */  
    7. ......  
    8.    }  

            这里就是调用handleChildProc函数了。

            Step 7. ZygoteConnection.handleChildProc
            这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java文件中：

     

    [java] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. class ZygoteConnection {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     private void handleChildProc(Arguments parsedArgs,  
    5.             FileDescriptor[] descriptors, PrintStream newStderr)  
    6.             throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {  
    7.         ......  
    8.   
    9.         if (parsedArgs.runtimeInit) {  
    10.             RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.remainingArgs);  
    11.         } else {  
    12.             ......  
    13.         }  
    14.     }  
    15.   
    16.     ......  
    17. }  

            由于在前面的Step 3中，指定了"--runtime-init"参数，表示要为新创建的进程初始化运行时库，因此，这里的parseArgs.runtimeInit值为true，于是就继续执行RuntimeInit.zygoteInit进一步处理了。

            Step 8. RuntimeInit.zygoteInit

            这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java文件中：

    [java] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. public class RuntimeInit {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     public static final void zygoteInit(String[] argv)  
    5.             throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {  
    6.         // TODO: Doing this here works, but it seems kind of arbitrary. Find  
    7.         // a better place. The goal is to set it up for applications, but not  
    8.         // tools like am.  
    9.         System.setOut(new AndroidPrintStream(Log.INFO, "System.out"));  
    10.         System.setErr(new AndroidPrintStream(Log.WARN, "System.err"));  
    11.   
    12.         commonInit();  
    13.         zygoteInitNative();  
    14.   
    15.         int curArg = 0;  
    16.         for ( /* curArg */ ; curArg < argv.length; curArg++) {  
    17.             String arg = argv[curArg];  
    18.   
    19.             if (arg.equals("--")) {  
    20.                 curArg++;  
    21.                 break;  
    22.             } else if (!arg.startsWith("--")) {  
    23.                 break;  
    24.             } else if (arg.startsWith("--nice-name=")) {  
    25.                 String niceName = arg.substring(arg.indexOf('=') + 1);  
    26.                 Process.setArgV0(niceName);  
    27.             }  
    28.         }  
    29.   
    30.         if (curArg == argv.length) {  
    31.             Slog.e(TAG, "Missing classname argument to RuntimeInit!");  
    32.             // let the process exit  
    33.             return;  
    34.         }  
    35.   
    36.         // Remaining arguments are passed to the start class's static main  
    37.   
    38.         String startClass = argv[curArg++];  
    39.         String[] startArgs = new String[argv.length - curArg];  
    40.   
    41.         System.arraycopy(argv, curArg, startArgs, 0, startArgs.length);  
    42.         invokeStaticMain(startClass, startArgs);  
    43.     }  
    44.   
    45.     ......  
    46. }  

            这里有两个关键的函数调用，一个是zygoteInitNative函数调用，一个是invokeStaticMain函数调用，前者就是执行Binder驱动程序初始化的相关工作了，正是由于执行了这个工作，才使得进程中的Binder对象能够顺利地进行Binder进程间通信，而后一个函数调用，就是执行进程的入口函数，这里就是执行startClass类的main函数了，而这个startClass即是我们在Step 1中传进来的"android.app.ActivityThread"值，表示要执行android.app.ActivityThread类的main函数。

            我们先来看一下zygoteInitNative函数的调用过程，然后再回到RuntimeInit.zygoteInit函数中来，看看它是如何调用android.app.ActivityThread类的main函数的。

            step 9. RuntimeInit.zygoteInitNative

            这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java文件中：

     

    [java] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. public class RuntimeInit {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     public static final native void zygoteInitNative();  
    5.   
    6.     ......  
    7. }  

            这里可以看出，函数zygoteInitNative是一个Native函数，实现在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件中：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. static void com_android_internal_os_RuntimeInit_zygoteInit(JNIEnv* env, jobject clazz)  
    2. {  
    3.     gCurRuntime->onZygoteInit();  
    4. }  

            这里它调用了全局变量gCurRuntime的onZygoteInit函数，这个全局变量的定义在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件开头的地方：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. static AndroidRuntime* gCurRuntime = NULL;  

            这里可以看出，它的类型为AndroidRuntime，它是在AndroidRuntime类的构造函数中初始化的，AndroidRuntime类的构造函数也是定义在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件中：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. AndroidRuntime::AndroidRuntime()  
    2. {  
    3.     ......  
    4.   
    5.     assert(gCurRuntime == NULL);        // one per process  
    6.     gCurRuntime = this;  
    7. }  

            那么这个AndroidRuntime类的构造函数又是什么时候被调用的呢？AndroidRuntime类的声明在frameworks/base/include/android_runtime/AndroidRuntime.h文件中，如果我们打开这个文件会看到，它是一个虚拟类，也就是我们不能直接创建一个AndroidRuntime对象，只能用一个AndroidRuntime类的指针来指向它的某一个子类，这个子类就是AppRuntime了，它定义在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. int main(int argc, const char* const argv[])  
    2. {  
    3.     ......  
    4.   
    5.     AppRuntime runtime;  
    6.       
    7.     ......  
    8. }  

            而AppRuntime类继续了AndroidRuntime类，它也是定义在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中：

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. class AppRuntime : public AndroidRuntime  
    2. {  
    3.     ......  
    4.   
    5. };  

            因此，在前面的com_android_internal_os_RuntimeInit_zygoteInit函数，实际是执行了AppRuntime类的onZygoteInit函数。

            Step 10. AppRuntime.onZygoteInit
            这个函数定义在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. class AppRuntime : public AndroidRuntime  
    2. {  
    3.     ......  
    4.   
    5.     virtual void onZygoteInit()  
    6.     {  
    7.         sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();  
    8.         if (proc->supportsProcesses()) {  
    9.             LOGV("App process: starting thread pool. ");  
    10.             proc->startThreadPool();  
    11.         }  
    12.     }  
    13.   
    14.     ......  
    15. };  

            这里它就是调用ProcessState::startThreadPool启动线程池了，这个线程池中的线程就是用来和Binder驱动程序进行交互的了。
            Step 11. ProcessState.startThreadPool
            这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. void ProcessState::startThreadPool()  
    2. {  
    3.     AutoMutex _l(mLock);  
    4.     if (!mThreadPoolStarted) {  
    5.         mThreadPoolStarted = true;  
    6.         spawnPooledThread(true);  
    7.     }  
    8. }  

            ProcessState类是Binder进程间通信机制的一个基础组件，它的作用可以参考浅谈Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路、Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析和Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Client获得Server远程接口过程源代码分析这三篇文章。这里它调用spawnPooledThread函数进一步处理。

            Step 12. ProcessState.spawnPooledThread

            这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)  
    2. {  
    3.     if (mThreadPoolStarted) {  
    4.         int32_t s = android_atomic_add(1, &mThreadPoolSeq);  
    5.         char buf[32];  
    6.         sprintf(buf, "Binder Thread #%d", s);  
    7.         LOGV("Spawning new pooled thread, name=%s ", buf);  
    8.         sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);  
    9.         t->run(buf);  
    10.     }  
    11. }  

            这里它会创建一个PoolThread线程类，然后执行它的run函数，最终就会执行PoolThread类的threadLoop函数了。

            Step 13. PoolThread.threadLoop

            这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. class PoolThread : public Thread  
    2. {  
    3. public:  
    4.     PoolThread(bool isMain)  
    5.         : mIsMain(isMain)  
    6.     {  
    7.     }  
    8.   
    9. protected:  
    10.     virtual bool threadLoop()  
    11.     {  
    12.         IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);  
    13.         return false;  
    14.     }  
    15.   
    16.     const bool mIsMain;  
    17. };  

            这里它执行了IPCThreadState::joinThreadPool函数进一步处理。IPCThreadState也是Binder进程间通信机制的一个基础组件，它的作用可以参考浅谈Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路、Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析和Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Client获得Server远程接口过程源代码分析这三篇文章。

            Step 14. IPCThreadState.joinThreadPool

            这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/IPCThreadState.cpp文件中：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)  
    2. {  
    3.     ......  
    4.   
    5.     mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);  
    6.   
    7.     ......  
    8.   
    9.     status_t result;  
    10.     do {  
    11.         int32_t cmd;  
    12.   
    13.         ......  
    14.   
    15.         // now get the next command to be processed, waiting if necessary  
    16.         result = talkWithDriver();  
    17.         if (result >= NO_ERROR) {  
    18.             size_t IN = mIn.dataAvail();  
    19.             if (IN < sizeof(int32_t)) continue;  
    20.             cmd = mIn.readInt32();  
    21.             ......  
    22.   
    23.             result = executeCommand(cmd);  
    24.         }  
    25.   
    26.         ......  
    27.     } while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);  
    28.   
    29.     ......  
    30.       
    31.     mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);  
    32.     talkWithDriver(false);  
    33. }  

            这个函数首先告诉Binder驱动程序，这条线程要进入循环了：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);  

            然后在中间的while循环中通过talkWithDriver不断与Binder驱动程序进行交互，以便获得Client端的进程间调用：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. result = talkWithDriver();  

            获得了Client端的进程间调用后，就调用excuteCommand函数来处理这个请求：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. result = executeCommand(cmd);  

            最后，线程退出时，也会告诉Binder驱动程序，它退出了，这样Binder驱动程序就不会再在Client端的进程间调用分发给它了：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);  
    2. talkWithDriver(false);  

            我们再来看看talkWithDriver函数的实现。

            Step 15. talkWithDriver

            这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/IPCThreadState.cpp文件中：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)  
    2. {  
    3.     ......  
    4.   
    5.     binder_write_read bwr;  
    6.   
    7.     // Is the read buffer empty?  
    8.     const bool needRead = mIn.dataPosition() >= mIn.dataSize();  
    9.   
    10.     // We don't want to write anything if we are still reading  
    11.     // from data left in the input buffer and the caller  
    12.     // has requested to read the next data.  
    13.     const size_t outAvail = (!doReceive || needRead) ? mOut.dataSize() : 0;  
    14.   
    15.     bwr.write_size = outAvail;  
    16.     bwr.write_buffer = (long unsigned int)mOut.data();  
    17.   
    18.     // This is what we'll read.  
    19.     if (doReceive && needRead) {  
    20.         bwr.read_size = mIn.dataCapacity();  
    21.         bwr.read_buffer = (long unsigned int)mIn.data();  
    22.     } else {  
    23.         bwr.read_size = 0;  
    24.     }  
    25.   
    26.     ......  
    27.   
    28.     // Return immediately if there is nothing to do.  
    29.     if ((bwr.write_size == 0) && (bwr.read_size == 0)) return NO_ERROR;  
    30.   
    31.     bwr.write_consumed = 0;  
    32.     bwr.read_consumed = 0;  
    33.     status_t err;  
    34.     do {  
    35.         ......  
    36. #if defined(HAVE_ANDROID_OS)  
    37.         if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)  
    38.             err = NO_ERROR;  
    39.         else  
    40.             err = -errno;  
    41. #else  
    42.         err = INVALID_OPERATION;  
    43. #endif  
    44.         ......  
    45.         }  
    46.     } while (err == -EINTR);  
    47.   
    48.     ....  
    49.   
    50.     if (err >= NO_ERROR) {  
    51.         if (bwr..write_consumed > 0) {  
    52.             if (bwr.write_consumed < (ssize_t)mOut.dataSize())  
    53.                 mOut.remove(0, bwr.write_consumed);  
    54.             else  
    55.                 mOut.setDataSize(0);  
    56.         }  
    57.         if (bwr.read_consumed > 0) {  
    58.             mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);  
    59.             mIn.setDataPosition(0);  
    60.         }  
    61.         ......  
    62.         return NO_ERROR;  
    63.     }  
    64.   
    65.     return err;  
    66. }  

            这个函数的具体作用可以参考Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文，它只要就是通过ioctl文件操作函数来和Binder驱动程序交互的了：

     

    [cpp] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr)  

            有了这个线程池之后，我们在开发Android应用程序的时候，当我们要和其它进程中进行通信时，只要定义自己的Binder对象，然后把这个Binder对象的远程接口通过其它途径传给其它进程后，其它进程就可以通过这个Binder对象的远程接口来调用我们的应用程序进程的函数了，它不像我们在C++层实现Binder进程间通信机制的Server时，必须要手动调用IPCThreadState.joinThreadPool函数来进入一个无限循环中与Binder驱动程序交互以便获得Client端的请求，这样就实现了我们在文章开头处说的Android应用程序进程天然地支持Binder进程间通信机制。

            细心的读者可能会发现，从Step 1到Step 9，都是在Android应用程序框架层运行的，而从Step 10到Step 15，都是在Android系统运行时库层运行的，这两个层次中的Binder进程间通信机制的接口一个是用Java来实现的，而别一个是用C++来实现的，这两者是如何协作的呢？这就是通过JNI层来实现的了，具体可以参考Android系统进程间通信Binder机制在应用程序框架层的Java接口源代码分析一文。

            回到Step 8中的RuntimeInit.zygoteInit函数中，在初始化完成Binder进程间通信机制的基础设施后，它接着就要进入进程的入口函数了。

            Step 16. RuntimeInit.invokeStaticMain

            这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java文件中：

     

    [java] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. public class ZygoteInit {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     static void invokeStaticMain(ClassLoader loader,  
    5.             String className, String[] argv)  
    6.             throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {  
    7.         Class<?> cl;  
    8.   
    9.         try {  
    10.             cl = loader.loadClass(className);  
    11.         } catch (ClassNotFoundException ex) {  
    12.             ......  
    13.         }  
    14.   
    15.         Method m;  
    16.         try {  
    17.             m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });  
    18.         } catch (NoSuchMethodException ex) {  
    19.             ......  
    20.         } catch (SecurityException ex) {  
    21.             ......  
    22.         }  
    23.   
    24.         int modifiers = m.getModifiers();  
    25.         ......  
    26.   
    27.         /* 
    28.         * This throw gets caught in ZygoteInit.main(), which responds 
    29.         * by invoking the exception's run() method. This arrangement 
    30.         * clears up all the stack frames that were required in setting 
    31.         * up the process. 
    32.         */  
    33.         throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);  
    34.     }  
    35.   
    36.     ......  
    37. }  

            前面我们说过，这里传进来的参数className字符串值为"android.app.ActivityThread"，这里就通ClassLoader.loadClass函数将它加载到进程中：

     

    [java] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. cl = loader.loadClass(className);  

            然后获得它的静态成员函数main：

     

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    1. m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });  

            函数最后并没有直接调用这个静态成员函数main，而是通过抛出一个异常ZygoteInit.MethodAndArgsCaller，然后让ZygoteInit.main函数在捕获这个异常的时候再调用android.app.ActivityThread类的main函数。为什么要这样做呢？注释里面已经讲得很清楚了，它是为了清理堆栈的，这样就会让android.app.ActivityThread类的main函数觉得自己是进程的入口函数，而事实上，在执行android.app.ActivityThread类的main函数之前，已经做了大量的工作了。

            我们看看ZygoteInit.main函数在捕获到这个异常的时候做了什么事：

     

    [java] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. public class ZygoteInit {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     public static void main(String argv[]) {  
    5.         try {  
    6.             ......  
    7.         } catch (MethodAndArgsCaller caller) {  
    8.             caller.run();  
    9.         } catch (RuntimeException ex) {  
    10.             ......  
    11.         }  
    12.     }  
    13.   
    14.     ......  
    15. }  

            它执行MethodAndArgsCaller的run函数：

     

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    1. public class ZygoteInit {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     public static class MethodAndArgsCaller extends Exception  
    5.             implements Runnable {  
    6.         /** method to call */  
    7.         private final Method mMethod;  
    8.   
    9.         /** argument array */  
    10.         private final String[] mArgs;  
    11.   
    12.         public MethodAndArgsCaller(Method method, String[] args) {  
    13.             mMethod = method;  
    14.             mArgs = args;  
    15.         }  
    16.   
    17.         public void run() {  
    18.             try {  
    19.                 mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });  
    20.             } catch (IllegalAccessException ex) {  
    21.                 ......  
    22.             } catch (InvocationTargetException ex) {  
    23.                 ......  
    24.             }  
    25.         }  
    26.     }  
    27.   
    28.     ......  
    29. }  

            这里的成员变量mMethod和mArgs都是在前面构造异常对象时传进来的，这里的mMethod就对应android.app.ActivityThread类的main函数了，于是最后就通过下面语句执行这个函数：

     

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    1. mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });  

            这样，android.app.ActivityThread类的main函数就被执行了。

            Step 17. ActivityThread.main

            这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：

     

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    1. public final class ActivityThread {  
    2.     ......  
    3.   
    4.     public static final void main(String[] args) {  
    5.         SamplingProfilerIntegration.start();  
    6.   
    7.         Process.setArgV0("<pre-initialized>");  
    8.   
    9.         Looper.prepareMainLooper();  
    10.         if (sMainThreadHandler == null) {  
    11.             sMainThreadHandler = new Handler();  
    12.         }  
    13.   
    14.         ActivityThread thread = new ActivityThread();  
    15.         thread.attach(false);  
    16.   
    17.         if (false) {  
    18.             Looper.myLooper().setMessageLogging(new  
    19.                 LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));  
    20.         }  
    21.         Looper.loop();  
    22.   
    23.         if (Process.supportsProcesses()) {  
    24.             throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");  
    25.         }  
    26.   
    27.         thread.detach();  
    28.         String name = (thread.mInitialApplication != null)  
    29.             ? thread.mInitialApplication.getPackageName()  
    30.             : "<unknown>";  
    31.         Slog.i(TAG, "Main thread of " + name + " is now exiting");  
    32.     }  
    33.   
    34.     ......  
    35. }  

            从这里我们可以看出，这个函数首先会在进程中创建一个ActivityThread对象：

     

    [java] view plaincopy在CODE上查看代码片派生到我的代码片
     
    1. ActivityThread thread = new ActivityThread();  

            然后进入消息循环中：

     

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    1. Looper.loop();  

            这样，我们以后就可以在这个进程中启动Activity或者Service了。

            至此，Android应用程序进程启动过程的源代码就分析完成了，它除了指定新的进程的入口函数是ActivityThread的main函数之外，还为进程内的Binder对象提供了Binder进程间通信机制的基础设施，由此可见，Binder进程间通信机制在Android系统中是何等的重要，而且是无处不在，想进一步学习Android系统的Binder进程间通信机制，请参考Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划一文。
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