Android系统启动系列3　zygote进程

最新推荐文章于 2025-04-10 10:43:26 发布

Big Skipper

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分类专栏： Android framework

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/liuwg1226/article/details/109317047

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一　概述

上一篇文章分析了 init 进程的整个启动流程。init 进程启动后，会解析 rc 文件，然后启动很多进程，其中很重要的一个进程就是 zygote 进程，zygote 进程又称受精卵进程，所对应的可执行程序为 app_process，所对应的源文件是 app_main.cpp，进程名为 zygote，zygote 是 Android 系统创建的第一个 java 进程，它是所有 java 进程的父进程，zygote 进程最大意义是作为一个 Socket 的 Server 端，接收着来自四面八方的其它进程发出的进程创建请求，Android 中所有的应用进程的创建都是由一个应用进程通过 Binder 发送请求给 SystemServer 进程，SystemServer 进程再发送 Socket 消息给 zygote 进程，统一由 zygote 进程创建出来的。典型的 C/S 架构．下图为 zygote 进程在系统中的地位，其中图中红色标注为 Binder 通信方式，蓝色标注为 Socket 通信方式．

在这里插入图片描述

话说为什么 Android 系统采用这种架构呢，为什么所有进程的创建都是由 zygote 来做呢？原因有如下两点：

zygote 进程在启动的时候会创建一个虚拟机实例，因此通过 zygote 这个父进程，创建的子进程都会继承这个虚拟机实例，app 中的 java 代码可以得到翻译执行。
进程与进程之间需要跨进程通信，由 zygote 进程作为父进程还可以获得一个 Binder 线程池，这样进程之间就可以使用 Binder 进行跨进程通信了。

基于以上两点，可以理解 zygote 进程为什么是所有应用进程的父进程的原因．

涉及到的源码路徑

/system/core/rootdir/init.rc
/system/core/init/main.cpp
/system/core/init/init.cpp
/system/core/rootdir/init.zygote64_32.rc
/frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp
/frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
/libnativehelper/JniInvocation.cpp
/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/Zygote.java
/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteServer.java
/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java
/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java
/frameworks/base/core/java/android/net/LocalServerSocket.java
/system/core/libutils/Threads.cpp

二　zygote是如何被启动的

我们知道 init 进程启动后，会解析 init.rc 文件，然后创建和加载 service 字段指定的进程。zygote 进程就是以这种方式，被 init 进程加载并启动的。在 /system/core/rootdir/init.rc 中，通过如下引用来 load zygote 的 rc：

import /init.${
   ro.zygote}.rc

其中 ${ro.zygote} 由各个厂家使用，现在的主流厂家基本使用 zygote64_32，因此，我们的 rc 文件为 init.zygote64_32.rc，我们来看这个文件：

service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --socket-name=zygote
    class main
    priority -20
    user root
    group root readproc
    socket zygote stream 660 root system
    onrestart write /sys/android_power/request_state wake
    onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart audioserver
    onrestart restart cameraserver
    onrestart restart media
    onrestart restart netd
    onrestart restart wificond
    writepid /dev/cpuset/foreground/tasks

service zygote_secondary /system/bin/app_process32 -Xzygote /system/bin --zygote --socket-name=zygote_secondary --enable-lazy-preload
    class main
    priority -20
    user root
    group root readproc
    socket zygote_secondary stream 660 root system
    onrestart restart zygote
    writepid /dev/cpuset/foreground/tasks

从这个 rc 文件中可以看到启动了二个进程，分别为 zygote 和 zygote_secondary，启动路徑为 /system/bin/app_process64 和 /system/bin/app_process32，对应的代码入口为：frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

三　zygote启动流程

3.1 zygote启动时序图

在这里插入图片描述

init 进程通过解析 init.zygote64_32.rc 来启动位于 /system/bin/app_process64 的 zygote 进程，入口为 app_main.cpp
调用 AndroidRuntime 的 startVM() 方法创建虚拟机，再调用 startReg() 注册 JNI 函数
通过 JNI 方式调用 ZygoteInit.main()，第一次进入 Java 世界
registerZygoteSocket() 建立 socket 通道，zygote 作为通信的服务端，用于响应客户端请求
preload() 预加载通用类、drawable 和 color 资源、openGL 以及共享库以及 WebView，用于提高 app 启动效率
zygote 完成大部分工作，接下来再通过 startSystemServer()，fork system_server 进程，它同时也是上层 framework 框架的运行载体
zygote 任务完成，调用 runSelectLoop()，随时待命，当接收到创建新进程的请求时，立即唤醒并执行相应工作

3.2 zygote入口函数main

先来一张 zygote 在 native C 世界的代码调用图，如下：

在这里插入图片描述
frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

int main(int argc, char* const argv[])
{
   
	 //zygote传入的参数argv为“-Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --socket-name=zygote”
	 //zygote_secondary传入的参数argv为“-Xzygote /system/bin --zygote --socket-name=zygote_secondary”
	AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));
	........
    while (i < argc) {
   
        const char* arg = argv[i++];
        if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
   
            zygote = true;
			//对于64位系统nice_name为zygote64; 32位系统为zygote
            niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
        } else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {
   
			 //是否需要启动system server
            startSystemServer = true;
        } else if (strcmp(arg, "--application") == 0) {
   
			//启动进入独立的程序模式
            application = true;
        } else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {
   
			//niceName 为当前进程别名，区别abi型号
            niceName.setTo(arg + 12);
        } else if (strncmp(arg, "--", 2) != 0) {
   
            className.setTo(arg);
            break;
        } else {
   
            --i;
            break;
        }
    }
	........
	if (!className.isEmpty()) {
    //className不为空，说明是application启动模式
		........
	} else {
   
	    //进入zygote模式，新建Dalvik的缓存目录:/data/dalvik-cache
        maybeCreateDalvikCache();
		if (startSystemServer) {
    //加入start-system-server参数
            args.add(String8("start-system-server"));
        }
		String8 abiFlag("--abi-list=");
		abiFlag.append(prop);
		args.add(abiFlag);	//加入--abi-list=参数
		// In zygote mode, pass all remaining arguments to the zygote
		// main() method.
		for (; i < argc; ++i) {
   	//将剩下的参数加入args
			args.add(String8(argv[i]));
		}
	}
	........
    if (!niceName.isEmpty()) {
   
        //设置一个“好听的昵称” zygote\zygote64，之前的名称是app_process
        runtime.setArgv0(niceName.string(), true /* setProcName */);
    }
    if (zygote) {
   //如果是zygote启动模式，则加载ZygoteInit
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
    } else if (className) {
   //如果是application启动模式，则加载RuntimeInit
        runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
    } else {
   
		//没有指定类名或zygote，参数错误
        fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
        app_usage();
        LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
    }
}

zygote 本身是一个 Native 的应用程序，刚开始的进程名称为“app_process”，运行过程中，通过调用 setArgv0 将名字改为 zygote 或者 zygote64 (根据操作系统而来)，最后通过 runtime 的 start() 方法来真正的加载虚拟机并进入 java 世界。

3.3 AndroidRuntime.start

frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{
   
    ALOGD(">>>>>> START %s uid %d <<<<<<\n",
            className != NULL ? className : "(unknown)", getuid());
	........
    JniInvocation jni_invocation;
    jni_invocation.Init(NULL);
    JNIEnv* env;
	//虚拟机创建，主要是关于虚拟机参数的设置
    if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote, primary_zygote) != 0) {
   
        return;
    }
    ........ 
	// 注册JNI方法
    if (startReg(env) < 0) {
   
        ALOGE("Unable to register all android natives\n");
        return;