android架构（AMS）

最新推荐文章于 2025-06-05 15:29:44 发布

@映映@

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分类专栏： android 文章标签： java android

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本文详细介绍了Android系统从Loader到App的启动过程，重点解析了AMS（Activity Manager Service）的启动和其类图结构。此外，探讨了Android进程间通信的方式，特别是Binder机制与Handler在Android系统中的应用，阐述了Binder在性能、稳定性和安全性上的优势。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Android架构

Android系统启动过程：Loader -> Kernel -> Native -> Framework -> App

Loader

Boot ROM: 当手机处于关机状态时，长按Power键开机，引导芯片开始从固化在ROM里的预设出代码开始执行，然后加载引导程序到RAM
**Boot Loader：**这是启动Android系统之前的引导程序，主要是检查RAM，初始化硬件参数等功能。

Kernel

Android内核层，到这里才刚刚开始进入Android系统。
启动Kernel的swapper进程(pid=0)：该进程又称为idle进程, 系统初始化过程Kernel由无到有开创的第一个进程, 用于初始化进程管理、内存管理，加载Display,Camera Driver，Binder Driver等相关工作。
启动kthreadd进程（pid=2）：是Linux系统的内核进程，会创建内核工作线程kworkder，软中断线程ksoftirqd，thermal等内核守护进程。kthreadd进程是所有内核进程的鼻祖。

Native

启动init进程(pid=1),是Linux系统的用户进程，init进程是所有用户进程的鼻祖。init孵化用户空间的守护进程、HAL层以及开机动画等。
init进程会孵化出ueventd、logd、healthd、installd、adbd、lmkd等用户守护进程。
init进程还启动servicemanager(binder服务管家)、bootanim(开机动画)等重要服务。
init进程孵化出Zygote进程，Zygote进程是Android系统的第一个Java进程(即虚拟机进程)，Zygote是所有Java进程的父进程，Zygote进程本身是由init进程孵化而来的。

Framework

Zygote进程，是由init进程通过解析init.rc文件后fork生成的，Zygote进程主要包含：

加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket服务端套接字
加载虚拟机
preloadClasses
preloadResouces

System Server进程，是由Zygote进程fork而来，System Server是Zygote孵化的第一个进程，System Server负责启动和管理整个Java framework，包含ActivityManager，PowerManager等服务。
Media Server进程，是由init进程fork而来，负责启动和管理整个C++ framework，包含AudioFlinger，Camera Service，等服务。

App

Zygote进程孵化出的第一个App进程是Launcher，这是用户看到的桌面App。
Zygote进程还会创建Browser，Phone，Email等App进程，每个App至少运行在一个进程上。
所有的App进程都是由Zygote进程fork生成的。

通信方式

进程/线程之间的通信。
IPC(Inter-Process Communication, 进程间通信)Linux现有管道、消息队列、共享内存、套接字、信号量、信号这些IPC机制，Android额外还有Binder IPC机制。
Android OS中的Zygote进程的IPC采用的是Socket机制，在上层system server、media server以及上层App之间更多的是采用Binder IPC方式来完成跨进程间的通信。
Handler：对于Android上层架构中，很多时候是在同一个进程的线程之间需要相互通信，例如同一个进程的主线程与工作线程之间的通信，往往采用的Handler消息机制。
Android上层架构，则最常用的通信方式是Binder、Socket、Handler，当然也有少量其他的IPC方式，比如杀进程Process.killProcess()采用的是signal方式。

Binder

现有IPC通讯

管道：在创建时分配一个page大小的内存，缓存区大小比较有限。
消息队列：信息复制两次，额外的CPU消耗；不合适频繁或信息量大的通信。
共享内存：无须复制，共享缓冲区直接付附加到进程虚拟地址空间，速度快；但进程间的同步问题操作系统无法实现，必须各进程利用同步工具解决。
套接字：作为更通用的接口，传输效率低，主要用于不通机器或跨网络的通信。
信号量：常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
信号: 不适用于信息交换，更适用于进程中断控制，比如非法内存访问，杀死某个进程等。

Binder分析

从性能的角度
数据拷贝次数：Binder数据拷贝只需要一次，而管道、消息队列、Socket都需要2次，但共享内存方式一次内存拷贝都不需要；从性能角度看，Binder性能仅次于共享内存。
从稳定性的角度
Binder是基于C/S架构的 C/S 相对独立，稳定性较好。
共享内存实现方式复杂，没有客户与服务端之别，需要充分考虑到访问临界资源的并发同步问题，否则可能会出现死锁等问题。
从安全的角度
传统Linux IPC的接收方无法获得对方进程可靠的UID/PID，从而无法鉴别对方身份。传统IPC只能由用户在数据包里填入UID/PID。可靠的身份标记只有由IPC机制本身在内核中添加。传统IPC访问接入点是开放的，无法建立私有通道
从语言层面的角度
Linux是基于C语言(面向过程的语言)，而Android是基于Java语言(面向对象的语句)
Binder恰恰也符合面向对象的思想 Binder模糊了进程边界，淡化了进程间通信过程，整个系统仿佛运行于同一个面向对象的程序之中。
Android OS中的Zygote进程的IPC采用的是Socket（套接字）机制，Android中的Kill Process采用的signal（信号）机制等等。而Binder更多则用在system_server进程与上层App层的IPC交互。

Handler

可以详见handler源码分析

系统启动

进程启动	概述
init进程	Linux系统中用户空间的第一个进程, Init.main
zygote进程	所有App进程的父进程, ZygoteInit.main
system_server进程	系统各大服务的载体
servicemanager进程	binder服务的大管家, 守护进程循环运行在binder_loop
app进程	通过Process.start启动App进程, ActivityThread.main

AMS

AMS启动

在system_server进程中启动
SystemServer.java #startBootstrapServices()
创建AMS实例对象，创建Andoid Runtime，ActivityThread和Context对象
setSystemProcess：注册AMS、meminfo、cpuinfo等服务到ServiceManager
installSystemProviderss，加载SettingsProvider
启动SystemUIService，再调用一系列服务的systemReady()方法
发布Binder服务

服务名	类名	功能
activity	ActivityManagerService	AMS
procstats	ProcessStatsService	进程统计
meminfo	MemBinder	内存
gfxinfo	GraphicsBinder	图像信息
dbinfo	DbBinder	数据库
cpuinfo	CpuBinder	CPU
permission	PermissionController	权限
processinfo	ProcessInfoService	进程服务
usagestats	UsageStatsService	应用使用情况

想要查看这些服务的信息，可通过dumpsys <服务名>命令。比如查看CPU信息命令dumpsys cpuinfo

AMS类图结构

IActivityManager
ActivityManager
ActivityManagerService
以ActivityManager的getRunningServices()函数为例

public List<RunningServiceInfo> getRunningServices(int maxNum)
            throws SecurityException {
        try {
            return getService()
                    .getServices(maxNum, 0);
        } catch (RemoteException e) {
            throw e.rethrowFromSystemServer();
        }
    }

可以看到，调用被委托到了getService.getServices()。

public static IActivityManager getService() {
        return IActivityManagerSingleton.get();
    }

实际上调用的是ActivityManagerService中的代码

  @Override
    public List<ActivityManager.RunningServiceInfo> getServices(int maxNum, int flags) {
        enforceNotIsolatedCaller("getServices");

        final int callingUid = Binder.getCallingUid();
        final boolean canInteractAcrossUsers = (ActivityManager.checkUidPermission(
            INTERACT_ACROSS_USERS_FULL, callingUid) == PERMISSION_GRANTED);
        final boolean allowed = mAtmInternal.isGetTasksAllowed("getServices",
                Binder.getCallingPid(), callingUid);
        synchronized (this) {
            return mServices.getRunningServiceInfoLocked(maxNum, flags, callingUid,
                allowed, canInteractAcrossUsers);
        }
    }