Android本地服务的启动 - zygote服务及Dalvik环境启动

原文地址：http://blog.youkuaiyun.com/mr_raptor/article/details/7804984

转载者注：如果不熟悉的话，建议看《深入理解Android 卷I》,中间对JNI init  zygote system-server 都有源码分析

通过上一节Android init进程启动的分析可知，init进程在启动过程中，解析并处理了init.rc和init.hardware.rc两个初始化脚本文件，在两个初始化脚本文件里，定义了一系列的service section，这些service在boot触发器下，通过class_start default依次启动，其过程总结如下：

1. init 解析init.rc

2. init 将init.rc里的service放到队列里面等待触发器的触发

3. init通过 action_for_each_trigger("boot", action_add_queue_tail);触发boot Action

4. 依次执行boot下的Commands，包括class_start default命令

5. 所有的service默认的class为默认值：default，所以，所有init.rc中的service都被启动

zygote服务启动

通过init.rc中对zygote服务的描述可知，其对应的程序为：/system/bin/app_process

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
socket zygote stream 666
onrestart write /sys/android_power/request_state wake
onrestart write /sys/power/state on
onrestart restart media

该服务会在on boot时触发，其程序为/system/bin/app_process，服务名为zygote，-Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server为参数列表。

在创建了zygote 服务后，在目录下建立一个stream socket文件/dev/socket/zygote，权限为666，当zygote服务重启时，重启media服务

通过find ./ -name Android.mk -exec grep -l app_process {} \; 命令，查找到，它在./frameworks/base/cmds/app_process/目录中被编译，其主要入口文件为：

./frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

找到该程序的main入口函数，

118 int main(int argc, const char* const argv[])
119 {
120 // These are global variables in ProcessState.cpp
121 mArgC = argc;
122 mArgV = argv;
123
124 mArgLen = 0;
125 for (int i=0; i<argc; i++) {
126 mArgLen += strlen(argv[i]) + 1;
127 }
128 mArgLen--;
129
130 AppRuntime runtime;
131 const char *arg;
132 const char *argv0;
133
134 argv0 = argv[0];
135
136 // Process command line arguments
137 // ignore argv[0]
138 argc--;
139 argv++;

141 // Everything up to '--' or first non '-' arg goes to the vm
142 // 在zygote服务的参数列表中，以‘--和非‘-’开头的参数，是dalvik的参数：/system/bin--zygote --start-system-server，交给Vm来处理

143 int i = runtime.addVmArguments(argc, argv);
144
145 // 找到zygote的目录：/system/bin
146 if (i < argc) {
147 runtime.mParentDir = argv[i++];
148 }
149
150 // 如果接下来的参数是：--zygote --start-system-server的话，设置argv0=“zygote”，startSystemServer= true，启动java VM
151 if (i < argc) {
152 arg = argv[i++];
153 if (0 == strcmp("--zygote", arg)) {
154 bool startSystemServer = (i < argc) ?
155 strcmp(argv[i], "--start-system-server") == 0 : false;
156 setArgv0(argv0, "zygote");
157 set_process_name("zygote");
158 runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",
159 startSystemServer);
160 } else {
161 set_process_name(argv0);
162
163 runtime.mClassName = arg;
164
165 // Remainder of args get passed to startup class main()
166 runtime.mArgC = argc-i;

167 runtime.mArgV = argv+i;
168
169 LOGV("App process is starting with pid=%d, class=%s.\n",
170 getpid(), runtime.getClassName());
171 runtime.start();
172 }
173 } else {
174 LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
175 fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
176 app_usage();
177 return 10;
178 }
179
180 }

根据service zygote的参数，启动VM：

runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer);

runtime是AppRuntime的对象，AppRuntime是AndroidRuntime的子类：

runtime.start方法在AndroidRuntime里实现：

859 void AndroidRuntime::start(const char* className, const bool startSystemServer)
860 {
861 LOGD("\n>>>>>>>>>>>>>> AndroidRuntime START <<<<<<<<<<<<<<\n"); // logcat里最显眼的字样
862
863 char* slashClassName = NULL;
864 char* cp;
865 JNIEnv* env;
866
867 blockSigpipe();
868
869 /*
870 * 'startSystemServer == true' means runtime is obslete and not run from
871 * init.rc anymore, so we print out the boot start event here.
872 */
873 if (startSystemServer) {
874 /* track our progress through the boot sequence */
875 const int LOG_BOOT_PROGRESS_START = 3000;
876 LOG_EVENT_LONG(LOG_BOOT_PROGRESS_START,
877 ns2ms(systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC)));
878 }

880 const char* rootDir = getenv("ANDROID_ROOT"); // 取得Android的根目录：/system
881 if (rootDir == NULL) {
882 rootDir = "/system";
883 if (!hasDir("/system")) {
884 LOG_FATAL("No root directory specified, and /android does not exist.");
885 goto bail;
886 }
887 setenv("ANDROID_ROOT", rootDir, 1);
888 }
889
890 //const char* kernelHack = getenv("LD_ASSUME_KERNEL");
891 //LOGD("Found LD_ASSUME_KERNEL='%s'\n", kernelHack);
892
893 /* start the virtual machine */

// 启动Dalvik虚拟机，在AndroidRuntime::startVm方法中，设备了大量VM的参数，最后调用JNI_CreateJavaVM(pJavaVM, pEnv, &initArgs)，通过JNI启动虚拟机
894 if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0)

895 goto bail;
896
897 /*
898 * Register android functions.
899 */
900 if (startReg(env) < 0) { // 注册系统使用的JNI函数
901 LOGE("Unable to register all android natives\n");
902 goto bail;
903 }

910 jclass stringClass;
911 jobjectArray strArray;
912 jstring classNameStr;
913 jstring startSystemServerStr;
914
915 stringClass = env->FindClass("java/lang/String"); // 从Dalvik虚拟机里，查找到String类，
916 assert(stringClass != NULL);
917 strArray = env->NewObjectArray(2, stringClass, NULL); // 创建一个String数组，有两个元素（strArray = new String[2]）
918 assert(strArray != NULL);
919 classNameStr = env->NewStringUTF(className); // 创建一个Java String对象，初始值为：className，其实是start第一个参数：com.android.internal.os.ZygoteInit
920 assert(classNameStr != NULL);
921 env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr); // 设置strArray 第一个元素的值为：classNameStr (strArray[0] =classNameStr)
922 startSystemServerStr = env->NewStringUTF(startSystemServer ?
923 "true" : "false"); // 创建一个Java String对象，初始值为：startSystemServer ，其实是start第二个参数：true
924 env->SetObjectArrayElement(strArray, 1, startSystemServerStr); // 设置strArray 第二个元素的值为：strArray[1] =startSystemServerStr

925
926 /*
927 * Start VM. This thread becomes the main thread of the VM, and will
928 * not return until the VM exits.
929 */

// 根据上面的解释可知：准备启动Java VM，并且创建VM的主线程，只要VM不退出，这个主线程一直运行。
930 jclass startClass;
931 jmethodID startMeth;

933 slashClassName = strdup(className);
934 for (cp = slashClassName; *cp != '\0'; cp++) // 将com.android.internal.os.ZygoteInit中的包分隔符‘.’换成‘/’即：com/android/internal/os/ZygoteInit
935 if (*cp == '.')
936 *cp = '/';
937
938 startClass = env->FindClass(slashClassName); // 从VM中查找ZygoteInit类，难道它要在VM里加载这个类。。。。
939 if (startClass == NULL) {
940 LOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);
941 /* keep going */
942 } else {
943 startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
944 "([Ljava/lang/String;)V"); // 查找到com/android/internal/os/ZygoteInit类中的main方法ID，接合Java文件命名规则，你能更深刻的理解，为什么主类名要和文件名一致，并且main方法为static方法。
945 if (startMeth == NULL) {
946 LOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);
947 /* keep going */
948 } else {
949 env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray); // 调用ZygoteInit类里的main方法，这不是运行ZygoteInit这个JAVA程序吗！！
950
951 #if 0
952 if (env->ExceptionCheck())
953 threadExitUncaughtException(env);
954 #endif
955 }
956 }

957
958 LOGD("Shutting down VM\n");
959 if (mJavaVM->DetachCurrentThread() != JNI_OK)
960 LOGW("Warning: unable to detach main thread\n");
961 if (mJavaVM->DestroyJavaVM() != 0)
962 LOGW("Warning: VM did not shut down cleanly\n");
963
964 bail:
965 free(slashClassName);
966 }
967
由上面的分析可知，AndroidRuntime::start方法实现了下面功能：

1> 通过startVm来启动虚拟机，并且注册了一些系统JNI函数，由于这个时候VM里还没有程序，只是个空的VM执行环境

2> 通过AndroidRuntime::start的参数，在JNI代码里构建第一个Java程序ZygoteInit，将其作为VM的主线程，同时给其传递两个JNI构建的参数：

"com/android/internal/os/ZygoteInit"和"true"

总结：

Android系统的启动是由init进程加载并启动了里面的/system/bin/ app_process程序作为zygote服务，然后在zygote服务里执行runtime.start启动Dalvik虚拟机，加载了ZygoteInit类作为Dalvik虚拟机的第一个主线程。至此，Android的Java运行环境就准备完毕了。