Android Framework(一)--对Zygote的理解

达达CockWire

已于 2022-10-21 01:45:09 修改

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分类专栏： Framework 文章标签： android zygote

于 2022-10-21 01:27:30 首次发布

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Zygote作为Android系统的核心组成部分，负责启动SystemServer和孵化应用进程。其通过fork+execve方式启动，先执行native函数启动虚拟机，再切换到Java层预加载资源。Zygote使用Socket而非Binder进行IPC通信，以避免多线程问题。其工作原理确保了系统服务的高效和稳定。

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问题:Zygote fork为什么要单线程执行

Zygote的工作原理

问题:Zygote的IPC通信为什么不采用Binder?如果采用Binder的话会有什么问题?

问题:孵化应用进程为什么不交给SystemServer?而是专门设计一个Zygote?

zygote启动总结:

zygote的作用

启动SystemServer

系统服务进程SystemServer是由Zygote进程fork出的（系统中比较重要的ActivityManagerService、PackageManagerService，WindowManagerService以及PowerManagerService等也是由SystemServer进程创建而来的），fork出的SystemServer进程会继承Zygote的资源，比如：常用类、JNI函数、主题资源、共享库等。

2.孵化应用进程

参考android的启动流程 , 里面有一个方法zygoteSendArgsAndGetResult方法，就是AMS请求Zygote来创建新的应用程序进程的。

补充 :

启动三段式(独立进程都符合) : 进程启动->准备工作->LOOP(接收/处理)

zygote的启动流程

init进程是Linux进程的第一个进程，它会加载启动配置文件init.rc。init.rc包含了众多的系统配置服务，里面就包含了要启动Zygote进程的配置

采用fork+execve模式启动，pid为0是子进程；默认情况，创建子进程是继承了父进程的系统资源，但是调用了execve系统调用去加载另一个二进制程序的话，继承的父进程的系统资源就会被替换成加载的二进制程序

问题:启动进程有几种方式?

两种 : fork+handle / fork+execve

流程:

调用fork()函数
判断pid是不是等于0来确定当前进程是父进程还是子进程

补充:

父子进程判断:fork()函数获取pid,父进程返回的是子进程的pid,
信号处理--SIGCHLD : 父进程fork出子进程,如果子进程挂了,父进程会收到sigchld信号, 比如zygote进程挂了,init进程收到信号会重启zygote进程

问题:Zygote进程启动之后做了什么?

(一)先执行native函数

启动Android虚拟机->注册AndroidJNI函数->切换到java

主要:在app_main.cpp中执行main()函数,内部执行JNI_CreateJavaVM()创建虚拟机

补充:

创建虚拟机的位置在：
AndroidRuntime.cpp中的startVm方法来启动虚拟机，startReg来注册JNI函数，CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray)来调用ZygoteInit类的main方法，启动java部分。

注意：

应用程序的虚拟机是继承Zygote进程的，然后再重置虚拟机的状态，再重启下虚拟机。

(二)切换到java后

Preload Resources:为fork子进程时提供相关的类,主题相关的资源,共享库
fork后,启动SystemServer
启动loop循环, 等待socket消息, 使用socket与SystemServer进行通信

用于AMS通信，参考android启动流程中的ZygoteState.connect(mSocket)，这里会创建Socket链接，在接受到AMS跨进程发过来的消息后，会调用handleChildProc启动ActivityThread.main()方法，进入新的进程了

问题:Zygote fork为什么要单线程执行

Zygote里面有很多其他线程，为了保证状态一致，在fork子进程的时候，会停掉其他线程，在fork完成后，再恢复。可以理解为fork只能拷贝当前线程，不支持多线程的fork

Zygote的工作原理

问题:Zygote的IPC通信为什么不采用Binder?如果采用Binder的话会有什么问题?

Zygote的IPC通信使用的是Socket

Zygote的mian方法中会创建一个server端Socket（LocalSocket\LocalServerSocket），用于等待AMS请求Zygote来创建新的应用程序进程的，并且封装了TCP/IP协议，去掉网络相关。

原因：

为了避免父亲进程死锁、状态不一致等其他多线程问题，如果采用binder，在父进程binder线程有锁，然后子进程的主线程一直在等其子线程的资源，但是其实父进程的子进程并没有被拷贝过来，造成死锁，所以fork流程不允许存在多线程。而Binder通信是多线程的。
对于Zygote和SystemServer而言，Socket更加简单便捷，也符合单线程规范。

注意：

binder线程的初始化是在ServiceManger初始化的，而ServiceManger是Init进程孵化的，比Zygote进程更早，所以就不存在先后顺序问题。