2024面试，深入研究源码，开发这么久这些问题都不会

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/pCITv1C/article/details/137380030

}

这篇文章的目的是分析zygote的流程，那我们暂时只关心zygote相关的逻辑

函数最后调用了ZygoteInit,我们看看这个类主要做了什么

/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

按照之前的套路，我们先找到入口函数main

@UnsupportedAppUsage
public static void main(String argv[]) {
// Server socket class for zygote processes.
ZygoteServer zygoteServer = null; //用来管理和子进程通信的socket服务端

// Mark zygote start. This ensures that thread creation will throw
// an error.

ZygoteHooks.startZygoteNoThreadCreation(); //这里其实只是设置一个标志位，为创建Java线程时做判断处理，如果是zygote进程，则不需要开启线程

// Zygote goes into its own process group.
try {
Os.setpgid(0, 0); //为zygote进程设置pgid（Process Group ID），详见：https://stackoverflow.com/questions/41498383/what-do-the-identifiers-pid-ppid-sid-pgid-uid-euid-mean
} catch (ErrnoException ex) {
throw new RuntimeException(“Failed to setpgid(0,0)”, ex);
}

Runnable caller;
try {
// Report Zygote start time to tron unless it is a runtime restart
if (!“1”.equals(SystemProperties.get(“sys.boot_completed”))) { //获取系统属性，判断系统重启完成
MetricsLogger.histogram(null, “boot_zygote_init”,
(int) SystemClock.elapsedRealtime());
}

String bootTimeTag = Process.is64Bit() ? “Zygote64Timing” : “Zygote32Timing”;//判断当前进程是64位程序还是32位程序，并设置标记
TimingsTraceLog bootTimingsTraceLog = new TimingsTraceLog(bootTimeTag,
Trace.TRACE_TAG_DALVIK);
bootTimingsTraceLog.traceBegin(“ZygoteInit”);
RuntimeInit.enableDdms();//注册到ddms服务端，内部调用DdmServer.registerHandler()

boolean startSystemServer = false;
String zygoteSocketName = “zygote”;
String abiList = null;
boolean enableLazyPreload = false;
//对参数进行解析
for (int i = 1; i < argv.length; i++) {
if (“start-system-server”.equals(argv[i])) { //参数重包含start-system-server
startSystemServer = true; //设置标志为位true
} else if (“–enable-lazy-preload”.equals(argv[i])) {
enableLazyPreload = true;
} else if (argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG)) { //获取支持的架构列表
abiList = argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length());
} else if (argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG)) {
zygoteSocketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length());
} else {
throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]);
}
}

final boolean isPrimaryZygote = zygoteSocketName.equals(Zygote.PRIMARY_SOCKET_NAME);//根据socketName判断是否是primaryZygote，可能还有secondZygote

if (abiList == null) { //如果支持架构为空，直接抛出异常
throw new RuntimeException(“No ABI list supplied.”);
}

// In some configurations, we avoid preloading resources and classes eagerly.
// In such cases, we will preload things prior to our first fork.
if (!enableLazyPreload) {
bootTimingsTraceLog.traceBegin(“ZygotePreload”);
EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,
SystemClock.uptimeMillis());
preload(bootTimingsTraceLog);
EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,
SystemClock.uptimeMillis());
bootTimingsTraceLog.traceEnd(); // ZygotePreload
} else {
Zygote.resetNicePriority();
}

// Do an initial gc to clean up after startup
bootTimingsTraceLog.traceBegin(“PostZygoteInitGC”);
gcAndFinalize(); //调用ZygoteHooks.gcAndFinalize()进行垃圾回收
bootTimingsTraceLog.traceEnd(); // PostZygoteInitGC

bootTimingsTraceLog.traceEnd(); // ZygoteInit
// Disable tracing so that forked processes do not inherit stale tracing tags from
// Zygote.
Trace.setTracingEnabled(false, 0);

Zygote.initNativeState(isPrimaryZygote);//jni调用初始化zygote的状态，是否为isPrimaryZygote

ZygoteHooks.stopZygoteNoThreadCreation(); //结束zygote创建，其实内部是调用runtime给zygote_no_threads_赋值为false,为创建本地线程做准备

zygoteServer = new ZygoteServer(isPrimaryZygote); //创建zygoteServer，为其他进程初始化创建时与zygote通信做准备

if (startSystemServer) { //判断是否需要startSystemServer
Runnable r = forkSystemServer(abiList, zygoteSocketName, zygoteServer);//通过fork的方式开启zygote的子进程，systemServer，并返回一个Runnale对象
// {@code r == null} in the parent (zygote) process, and {@code r != null} in the
// child (system_server) process.
if (r != null) {//如果是zygote进程，则r==null,如果不是zygote进程，也就是systemServer进程，则执行下面的代码
r.run();
return;
}
}

Log.i(TAG, “Accepting command socket connections”);

// The select loop returns early in the child process after a fork and
// loops forever in the zygote.
caller = zygoteServer.runSelectLoop(abiList); //zygote进程进入死循环中，来获取子进程发送的消息
} catch (Throwable ex) {
Log.e(TAG, “System zygote died with exception”, ex);
throw ex;
} finally {
if (zygoteServer != null) {
zygoteServer.closeServerSocket(); //如果发生异常，则说明zygote初始化失败，zygoteServer也需要关闭
}
}

// We’re in the child process and have exited the select loop. Proceed to execute the
// command.
if (caller != null) {
caller.run();
}
}

zygote的大概流程我们已经梳理完了，现在我们来总结一下

解析对应的zyogte.rc脚本
调用app_process/appMain.cpp
设置进程名为zygote
调用zygoteInit.java初始化zygote进程
JNI调用zygoteInit.cpp完成进程创建
调用runSelectionLoop()，接收其他进程发送的消息创建子进程

Zygote是如何fork出SystemServer的

我们都知道，Android系统中，zyogte进程是Java世界的首个进程（init进程为头号进程），是直接通过exec的系统调用创建的，其他的进程，包括system_server，都是zygote进程的子进程，那我们接下来从源码的角度来看一下，zygote是如何fork出system_server的

public static void main(String argv[]) {
…
if (startSystemServer) {
Runnable r = forkSystemServer(abiList, zygoteSocketName, zygoteServer);

// {@code r == null} in the parent (zygote) process, and {@code r != null} in the
// child (system_server) process.
if (r != null) { //如果r不为空，说明是system_server进程
r.run(); //调用其run方法
return;
}
}

…
}
…
}

由上面的分析我们看到，根据zygote.rc的参数，解析出是否需要startSystemServer，如果为true，则调用forkSystemServer来fork出子进程SystemServer，并且执行其返回的Runnable的run()方法，我们先来看看forkSystemServer具体做了什么

/**

Prepare the arguments and forks for the system server process.
为forkSystemServer进程准备参数，并且创建system server进程
@return A {@code Runnable} that provides an entrypoint into system_server code in the child
process; {@code null} in the parent.
/
private static Runnable forkSystemServer(String abiList, String socketName,
ZygoteServer zygoteServer) {
//Linux使用POSIX capabilities代替传统的信任状模型
long capabilities = posixCapabilitiesAsBits( //设置进程权能
OsConstants.CAP_IPC_LOCK, //允许锁定共享内存片段
OsConstants.CAP_KILL, //允许对不属于自己的进程发送信号
OsConstants.CAP_NET_ADMIN, // 允许执行网络管理任务：接口、防火墙和路由等
OsConstants.CAP_NET_BIND_SERVICE, //允许绑定到小于1024的端口
OsConstants.CAP_NET_BROADCAST, //允许网络广播和多播访问
OsConstants.CAP_NET_RAW, //允许网络广播和多播访问
OsConstants.CAP_SYS_MODULE, //插入和删除内核模块
OsConstants.CAP_SYS_NICE, //允许提升优先级，设置其它进程的优先级
OsConstants.CAP_SYS_PTRACE, //允许配置进程记帐
OsConstants.CAP_SYS_TIME, //允许改变系统时钟
OsConstants.CAP_SYS_TTY_CONFIG, //允许配置TTY设备
OsConstants.CAP_WAKE_ALARM,
OsConstants.CAP_BLOCK_SUSPEND
);
/ Containers run without some capabilities, so drop any caps that are not available. */
StructCapUserHeader header = new StructCapUserHeader(
OsConstants._LINUX_CAPABILITY_VERSION_3, 0);
StructCapUserData[] data; //用户权能数据
try {
data = Os.capget(header); //获取进程权能，存储到data中
} catch (ErrnoException ex) {
throw new RuntimeException(“Failed to capget()”, ex);
}
capabilities &= ((long) data[0].effective) | (((long) data[1].effective) << 32);

/* Hardcoded command line to start the system server */
/使用硬编码的方式定义出启动system server的参数字符串args/
String args[] = {
“–setuid=1000”, //用户id
“–setgid=1000”,//用户组id
“–setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1023,”

“1024,1032,1065,3001,3002,3003,3006,3007,3009,3010”,
“–capabilities=” + capabilities + “,” + capabilities, //进程权能
“–nice-name=system_server”, //进程niceName
“–runtime-args”,
“–target-sdk-version=” + VMRuntime.SDK_VERSION_CUR_DEVELOPMENT,
“com.android.server.SystemServer”,
};
ZygoteArguments parsedArgs = null;

int pid; //processId，进程id

try {

parsedArgs = new ZygoteArguments(args); 创建ZygoteArguments对象，把args解析为需要的参数
Zygote.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
Zygote.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);

boolean profileSystemServer = SystemProperties.getBoolean(
“dalvik.vm.profilesystemserver”, false); //跟Art虚拟机相关，暂时不做深究
if (profileSystemServer) {
parsedArgs.mRuntimeFlags |= Zygote.PROFILE_SYSTEM_SERVER;
}

/* Request to fork the system server process */
pid = Zygote.forkSystemServer( //fork创建SystemServer
parsedArgs.mUid, parsedArgs.mGid,
parsedArgs.mGids,
parsedArgs.mRuntimeFlags,
null,
parsedArgs.mPermittedCapabilities,
parsedArgs.mEffectiveCapabilities);
} catch (IllegalArgumentException ex) {
throw new RuntimeException(ex);
}

/* For child process */
if (pid == 0) { //pid为0，则说明是zygote进程,进行最后的收尾工作
if (hasSecondZygote(abiList)) {
waitForSecondaryZygote(socketName);
}

zygoteServer.closeServerSocket();
return handleSystemServerProcess(parsedArgs);
}

return null;
}

代码最后调用了Zygote.forkSystemServer()来创建SystemServer，我们接着来跟一下

public static int forkSystemServer(int uid, int gid, int[] gids, int runtimeFlags,
int[][] rlimits, long permittedCapabilities, long effectiveCapabilities) {
ZygoteHooks.preFork();//内部调用ART的Runtime对zygote的线程池的线程进行清理
// Resets nice priority for zygote process.
resetNicePriority();
int pid = nativeForkSystemServer( //JNI调用，真正创建systemServer进程的函数
uid, gid, gids, runtimeFlags, rlimits,
permittedCapabilities, effectiveCapabilities);
// Enable tracing as soon as we enter the system_server.
if (pid == 0) {
Trace.setTracingEnabled(true, runtimeFlags);
}
ZygoteHooks.postForkCommon();
return pid;
}

接着跟下去，到c++的本地代码中 zygote.cpp

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