Android启动流程（Java层）
写在前面的话 目前打算是先把Android的启动流程包括luncher、Activity的启动以及Service启动，View的绘制，事件分发等进行分析，后面应该还会包括现阶段正在使用的框架MVVM的分析。可能是更新Android不会太久了，有点迷茫Android的未来到底在哪里，把握现在吧。 今天这部分讲解的是Android系统启动后加载各种服务的过程。 1 init init是第一个进程，我们可以说它是root进程或者说有进程的父进程。init进程有两个责任，一是挂载目录，比如/sys、/dev、/proc，二是运行init.rc脚本。 init进程可以在/system/core/init找到。 init.rc文件可以在/system/core/rootdir/init.rc找到。 readme.txt可以在/system/core/init/readme.txt找到。 对于init.rc文件，Android中有特定的格式以及规则。在Android中，我们叫做Android初始化语言。 2 Zygote加载进程 Zygote本意是受精卵，Android中可以理解为孵化器。Android的应用的进程都是由Zygote孵化而来，因此他们都有共同的ppid（父进程的id） 3 SystemServer启动 Zygote启动完成后，Zygote创建新的进程去启动系统服务。我们都知道Android的进程间通信是通过binder机制，通过binder机制可以避免对某个服务的单独创建，所有的服务在系统启动后即创建完成。但是我们通过Context.getSystemService(String name)获的并不是我们的服务的代理类，我们获取的是各种Manager类。 3.1 SystemServer启动流程 打开SystemServer.java ,我们可以看到它是一个含有main方法的类，Zygote启动系统服务时会调用这个main方法。 public static void main(String[] args) { new SystemServer().run(); } main创建了SystemServer对象后，调用其run方法，下面是具体实现。 private void run() { try { Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "InitBeforeStartServices"); //进行时间校验 if (System.currentTimeMillis() < EARLIEST_SUPPORTED_TIME) { Slog.w(TAG, "System clock is before 1970; setting to 1970."); SystemClock.setCurrentTimeMillis(EARLIEST_SUPPORTED_TIME); } //语言校验 if (!SystemProperties.get("persist.sys.language").isEmpty()) { final String languageTag = Locale.getDefault().toLanguageTag(); SystemProperties.set("persist.sys.locale", languageTag); SystemProperties.set("persist.sys.language", ""); SystemProperties.set("persist.sys.country", ""); SystemProperties.set("persist.sys.localevar", ""); } ...... //设置线程优先级 android.os.Process.setThreadPriority( android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND); android.os.Process.setCanSelfBackground(false); //开启了一个Looper用于消息处理，此处和ActivityThread创建消息队列循环一致 Looper.prepareMainLooper(); //加载了android_servers.so，里面应该是各个server System.loadLibrary("android_servers"); performPendingShutdown(); //创建了系统的上下文Context 3.1.1 createSystemContext(); //将SystemServiceManager放入LocalServices中 mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext); LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager); } finally { Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER); } try { Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "StartServices"); //启动关键services 3.2 startBootstrapServices(); //启动核心services 3.3 startCoreServices(); //启动其他services 3.4 startOtherServices(); } catch (Throwable ex) { Slog.e("System", "******************************************"); Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex); throw ex; } finally { Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER); } if (StrictMode.conditionallyEnableDebugLogging()) { Slog.i(TAG, "Enabled StrictMode for system server main thread."); } //开启消息队列循环 Looper.loop(); throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); } run()方法中先对时间和语言进行校验后，创建了一个消息队列，并通过createSystemContext()方法创建SystemServer的上下文对象，之后开始启动引导services，接下来是核心services以及最后启动其他services。 3.1.1 createSystemContext()过程 从名字中我们可以知道这个方法是用来创建系统的上下文对象，createSystemContext()中代码比较少，很容易理解。 private void createSystemContext() { //通过ActivityThread的systemMain()进行对象的创建 3.1.2 ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain(); //将上下文对象赋值 mSystemContext = activityThread.getSystemContext(); mSystemContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME); } 3.1.2 Context创建的过程 ActivityThread创建的过程，不得不说谷歌的代码真是短小精悍啊。 public static ActivityThread systemMain() { if (!ActivityManager.isHighEndGfx()) { ThreadedRenderer.disable(true); } else { ThreadedRenderer.enableForegroundTrimming(); } //好像注释都不需要了。 ActivityThread thread = new ActivityThread(); thread.attach(true); return thread; } 接着我们来看thread.attach(true)方法。（参数我们传入的是true），这里只展示执行的代码。 private void attach(boolean system) { sCurrentActivityThread = this; mSystemThread = system; if (!system) { ...... } else { // Don't set application object here -- if the system crashes, // we can't display an alert, we just want to die die die. //这句话挺有意思的。。。 android.ddm.DdmHandleAppName.setAppName("system_process", UserHandle.myUserId()); try { mInstrumentation = new Instrumentation(); //创建context ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext( this, getSystemContext().mPackageInfo); mInitialApplication = context.mPackageInfo.makeApplication(true, null); //调用Application的onCreate()方法 mInitialApplication.onCreate(); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException( "Unable to instantiate Application():" + e.toString(), e); } } DropBox.setReporter(new DropBoxReporter()); ViewRootImpl.addConfigCallback(new ComponentCallbacks2() {......}); } //对象不重复创建 public ContextImpl getSystemContext() { synchronized (this) { if (mSystemContext == null) { //创建系统的上下文 mSystemContext = ContextImpl.createSystemContext(this); } return mSystemContext; } } 代码比较简单，通过createAppContext方法创建一个上下文对象，并通过makeApplication方法创建Application，并调用onCreate()方法，最后调用getSystemContext()将上下文赋值给mSystemContext。这边对上下文的创建就到这里结束了，下面开始对各种服务启动的流程分析。 3.2 startBootstrapServices()启动核心服务 启动核心服务的过程其实并没有多么的复杂，最开始被启动的是Installer，即系统安装apk时的一个服务类，启动完成Installer服务之后才能启动其他的系统服务，之后启动AMS，PowerManagerService，LightsService，DisplayManagerService......，核心代码如下： private void startBootstrapServices() { //系统安装apk时的一个服务类，启动完成Installer服务之后才能启动其他的系统服务 //直接翻译了源码注释（有点无耻哈）。 //等待installd完成启动，以便它有机会创建具有适当权限的关键目录，如/ data / user。 //在我们初始化其他服务之前，我们需要完成这个工作 startService 3.2.1 Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class); //启动ActivityManagerService mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService( ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService(); mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager); mActivityManagerService.setInstaller(installer); //电源管理器需要提前启动，因为其他服务需要它。 //本地守护进程可能正在注册，因此它必须立即处理传入的绑定器调用（包括能够验证这些调用的权限）。 mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class); Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "InitPowerManagement"); mActivityManagerService.initPowerManagement(); Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER); //启动灯光service mSystemServiceManager.startService(LightsService.class); //启动显示service mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class); //在初始化package manager完成前，我们需要默认显示 mSystemServiceManager.startBootPhase(SystemService.PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY); String cryptState = SystemProperties.get("vold.decrypt"); if (ENCRYPTING_STATE.equals(cryptState)) { Slog.w(TAG, "Detected encryption in progress - only parsing core apps"); mOnlyCore = true; } else if (ENCRYPTED_STATE.equals(cryptState)) { Slog.w(TAG, "Device encrypted - only parsing core apps"); mOnlyCore = true; } traceBeginAndSlog("StartPackageManagerService"); //PackageManagerService开始初始化 mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer, mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore); mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot(); mPackageManager = mSystemContext.getPackageManager(); Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER); if (!mOnlyCore) { boolean disableOtaDexopt = SystemProperties.getBoolean("config.disable_otadexopt", false); if (!disableOtaDexopt) { traceBeginAndSlog("StartOtaDexOptService"); try { OtaDexoptService.main(mSystemContext, mPackageManagerService); } catch (Throwable e) { reportWtf("starting OtaDexOptService", e); } finally { Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER); } } } traceBeginAndSlog("StartUserManagerService"); //多用户UserManagerService mSystemServiceManager.startService(UserManagerService.LifeCycle.class); Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER); AttributeCache.init(mSystemContext); //把几个service添加到ServiceManager的中 mActivityManagerService.setSystemProcess(); //启动传感器的服务，native方法 startSensorService(); } 3.2.1 SystemServiceManager.startService的过程 启动service的过程比较简单，通过反射去创建service对象，其构造方法的参数为Context，并将其添加到SystemServiceManager的mServices列表中。 /** * 通过反射去创建，其构造方法的参数为Context */ public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) { try { final String name = serviceClass.getName(); // Create the service. if (!SystemService.class.isAssignableFrom(serviceClass)) { throw new RuntimeException("Failed to create " + name + ": service must extend " + SystemService.class.getName()); } final T service; try { Constructor<T> constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class); service = constructor.newInstance(mContext); } catch (InstantiationException ex) {......} // 添加到mServices列表中 mServices.add(service); try { //调用onStart方法 service.onStart(); } catch (RuntimeException ex) {......} return service; } finally { Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER); } } 3.3启动核心服务 从代码中可以看出核心服务包括了管理电池相关的服务，收集用户使用每一个APP的频率、使用时常的服务以及WebView更新服务的启动。 private void startCoreServices() { //管理电池相关的服务 mSystemServiceManager.startService(BatteryService.class); //收集用户使用每一个APP的频率、使用时常 mSystemServiceManager.startService(UsageStatsService.class); mActivityManagerService.setUsageStatsManager( LocalServices.getService(UsageStatsManagerInternal.class)); //WebView更新服务 mWebViewUpdateService = mSystemServiceManager.startService(WebViewUpdateService.class); } 3.4 启动其他服务 启动其他服务，包括蓝牙，摄像头相关服务，管理输入事件等服务，这里不赘述。 /** * 其他服务，包括蓝牙，摄像头相关服务，管理输入事件等服务，这里不赘述 */ private void startOtherServices() { ...... //划重点，这里会启动HomeActivity，下篇讲HomeActivity启动流程，这里mark下 mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() { @Override public void run() { ...... } }); } 不过，里面有个重要的地方是关于HomeActivity的启动，调用了mActivityManagerService.systemReady(new Runnable()后，会启动HomeActivity，下篇讲解下。 写在后面的话 今天的分析好像并没有过多的流程，代码看起来也比较简单，后面的会比较复杂，我会将时序图上传，方便自己以后复习。
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