Android开机启动的那些事
作者:互联网
以前知道AMS、PMS这些概念及其功能,开发的过程中也会用到,就是不知道其来源,好奇心害死猫,扒着扒着扒到系统开机启动这个知识层面上来了,好吧,那今天就说说这个吧!
系统开机启动过程
Android系统的启动,主要是指Android手机关机后,长按电源键后,Android手机开机的过程。从系统角度看,Android的启动程序可分为:
- bootloader引导
- 装载与启动Linux内核
- 启动Android系统
其中启动Android系统过程又有以下过程:
- 启动Init进程
- 启动Zygote
- 启动SystemServer
- 启动Launcher
android启动过程图示:
zygote
我们知道,Android系统是基于Linux内的。而在Linux系统中,所有的进程都是init进程的子孙进程,也就是说,所有的进程都是直接或者间接地由init进程fork出来的。
系统启动的时候执行系统启动脚本system/core/rootdir/init.rc文件,进而触发app_process程序(system/bin/app_process,它的源代码位于frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中,入口函数是main)创建Zygote进程,Zygote进程负责后续Android应用程序框架层的其它进程的创建和启动工作。
Zygote进程最大意义是作为一个Socket的Server端,接收着四面八方的进程创建请求。Android中所有的应用进程的创建都是通过Binder机制请求SystemServer进程,SystemServer进程发送socket消息给Zygote进程,统一由Zygote进程创建出来的。
SystemServer
SystemServer也是一个进程,而且是由zygote进程fork出来的。SystemServer主要用于开启系统重要的一些相关服务,例如:ActivityManagerService(AMS)、PackageManagerService(PMS)、WindowManagerService(WMS)等等,是不是都很熟悉呢?所以SystemServer和Zygote重要级别可以说是平分秋色了。
什么时候开启SystemServer
在zygote开启的时候,会调用ZygoteInit.main()进行初始化:
public static void main(String argv[]) {
...ignore some code...
//在加载首个zygote的时候,会传入初始化参数,一旦捕获到参数是“start-system-server”,即可开启fork SystemServer指令
boolean startSystemServer = false;
for (int i = 1; i < argv.length; i++) {
if ("start-system-server".equals(argv[i])) {
startSystemServer = true;
} else if (argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG)) {
abiList = argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length());
} else if (argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG)) {
socketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length());
} else {
throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]);
}
}
...ignore some code...
//开始fork我们的SystemServer进程
if (startSystemServer) {
startSystemServer(abiList, socketName);
}
...ignore some code...
}
接下来看一下startSystemServer具体做了什么
/**
* Prepare the arguments and fork for the system server process.
*/
private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
...ignore some code...
//上面ZygoteInit.main(String argv[])里面的argv就是通过这种方式传递进来的
/* Hardcoded command line to start the system server */
String args[] = {
"--setuid=1000",
"--setgid=1000",
"--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1032,3001,3002,3003,3006,3007",
"--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
"--runtime-init",
"--nice-name=system_server",
"com.android.server.SystemServer",
};
int pid;
try {
parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);
ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);
//fork SystemServer
/* Request to fork the system server process */
pid = Zygote.forkSystemServer(
parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
parsedArgs.gids,
parsedArgs.debugFlags,
null,
parsedArgs.permittedCapabilities,
parsedArgs.effectiveCapabilities);
} catch (IllegalArgumentException ex) {
throw new RuntimeException(ex);
}
/* For child process */
if (pid == 0) {
if (hasSecondZygote(abiList)) {
waitForSecondaryZygote(socketName);
}
handleSystemServerProcess(parsedArgs);
}
return true;
}
这个方法主要是为了开启SystemServer,这里做了三件事:
- 准备fork SystemServer相关参数,例如SystemServer进程的进程Id和组Id均为为1000,进程名称为system_server等。
- fork SystemServer,如果返回pid为0则创建成功,否者返回-1或者错误;
- 调用handleSystemServerProcess()完成SystemServer进程的初始化工作;
SystemServer进程初始化
上边也说了SystemServer主要用于开启系统重要的一些相关服务,例如:ActivityManagerService(AMS)、PackageManagerService(PMS)、WindowManagerService(WMS)等等,我们看一下代码具体的内部走法:
public final class SystemServer {
//zygote的主入口
public static void main(String[] args) {
new SystemServer().run();
}
public SystemServer() {
// Check for factory test mode.
mFactoryTestMode = FactoryTest.getMode();
}
private void run() {
...ignore some code...
//创建主线程looper 在当前线程运行
android.os.Process.setThreadPriority(android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);
android.os.Process.setCanSelfBackground(false);
Looper.prepareMainLooper();
//加载本地系统服务库,并进行初始化
System.loadLibrary("android_servers");
nativeInit();
// 创建系统上下文
createSystemContext();
//初始化SystemServiceManager对象,下面的系统服务开启都需要调用SystemServiceManager.startService(Class<T>),这个方法通过反射来启动对应的服务
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
//开启服务
try {
startBootstrapServices();
startCoreServices();
startOtherServices();
} catch (Throwable ex) {
Slog.e("System", "******************************************");
Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
throw ex;
}
...ignore some code...
}
//初始化系统上下文对象mSystemContext,并设置默认的主题,mSystemContext实际上是一个ContextImpl对象。调用ActivityThread.systemMain()的时候,会调用ActivityThread.attach(true),而在attach()里面,则创建了Application对象,并调用了Application.onCreate()。
private void createSystemContext() {
ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();
mSystemContext = activityThread.getSystemContext();
mSystemContext.setTheme(android.R.style.Theme_DeviceDefault_Light_DarkActionBar);
}
//在这里开启了几个核心的服务,因为这些服务之间相互依赖,所以都放在了这个方法里面。
private void startBootstrapServices() {
...ignore some code...
//初始化ActivityManagerService
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
//初始化PowerManagerService,因为其他服务需要依赖这个Service,因此需要尽快的初始化
mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);
// 现在电源管理已经开启,ActivityManagerService负责电源管理功能
mActivityManagerService.initPowerManagement();
// 初始化DisplayManagerService
mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class);
//初始化PackageManagerService
mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, mInstaller,
mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
//开启消息循环
Looper.loop();
...ignore some code...
}
}
SystemServer初始化过程中主要做了以下几个重大工作:
- 加载本地系统服务库,系统底层初始化。
- 创建消息循环体Looper,这个就是为什么我们在主线程里面不用写Looper,就可以处理UI视图,原来系统已经为我们做了这件事。
- 创建系统级上下文,在这个过程中创建我们的主线程ActivityThread,获取系统上下文对象mSystemContext,并设置系统默认主题。
- 创建SystemServiceManager对象,开启系统服务三连——引导服务、核心服务以及其他服务。
系统级上下文和我们常用的Context是有区别的,主要是用于服务端(系统级主题和其他服务相关的引导),Context到底是个什么玩意?我在前边的一篇文章中也有总结,这里在阐述一遍,Context英文原意是上下文的意思,在平时开发中涉及到的四大组件及资源操作基本上都离不开Context对象。
服务三连开发者我们最关心的就是引导服务,因为这里面开启的都是我们在日常开发中最容易用到的几个服务:
- ActivityManagerService AMS在Android系统中扮演很重要的角色,主要负责系统中四大组件的启动、切换、调度及应用进程的管理和调度等工作,其职责与操作系统中的进程管理和调度模块相类似。
- PowerManagerService PowerManagerService主要服务Android系统电源管理工作,这样讲比较笼统,就具体细节上大致可以认为PowerManagerService集中处理用户活动(如点击屏幕,按电源键等)、电量变化、用户设置(如在Setting中设置省电模式,飞行模式)、插拔充电器(无线冲,有线冲)等。当发生以上事件时,PowerManagerService都要进行各种状态的更新。
- DisplayManagerService DisplayManagerService用来管理显示的生命周期,它决定如何根据当前连接的物理显示设备控制其逻辑显示,并且在状态更改时,向系统和应用程序发送通知等等。
- PackageManagerService PackageManagerService(简称PMS),是Android系统中核心服务之一,管理着所有跟package相关的工作,常见的比如安装、卸载应用。
- UserManagerService UserManagerService的主要功能是创建和删除用户,以及查询用户信息。Android可以支持多个用户使用系统,通常第一个在系统中注册的用户将默认成为系统管理员。不同用户的设置各不相同,并且不同用户安装的应用及应用数据也不相同。
Launcher
Launcher即桌面,是Android智能设备的窗口,用户使用最频繁的软件之一。Launhcer是Android所有应用的入口,也提供窗口小部件等功能。
Launcher本身就是一个APP,一个提供桌面的APP,Laucher有很多和普通APP不同的地方:
- Launcher是顶部APP,即任何应用返回后都是到Launcher,不能再继续返回;
- Launcher是所有应用的入口,可以管理应用;
- Launcher是Android系统启动后就要显示给用户的应用。
Launcher是由ActivityManagerService启动的,在SystemServer.java的startOtherServices()方法里面的调用 mActivityManagerService.systemReady()进行Launcher的启动之旅,在systemReady
方法执行过程中调了用startHomeActivityLocked
方法,方法内部通过getHomeIntent
拿到Launcher对应的Intent,最后调用startHomeActivity
来启动Launcher。
boolean startHomeActivityLocked(int userId, String reason) {
if (mFactoryTest == FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL
&& mTopAction == null) {
// We are running in factory test mode, but unable to find
// the factory test app, so just sit around displaying the
// error message and don't try to start anything.
return false;
}
Intent intent = getHomeIntent();
ActivityInfo aInfo =
resolveActivityInfo(intent, STOCK_PM_FLAGS, userId);
if (aInfo != null) {
intent.setComponent(new ComponentName(
aInfo.applicationInfo.packageName, aInfo.name));
// Don't do this if the home app is currently being
// instrumented.
aInfo = new ActivityInfo(aInfo);
aInfo.applicationInfo = getAppInfoForUser(aInfo.applicationInfo, userId);
ProcessRecord app = getProcessRecordLocked(aInfo.processName,
aInfo.applicationInfo.uid, true);
if (app == null || app.instrumentationClass == null) {
intent.setFlags(intent.getFlags() | Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
mStackSupervisor.startHomeActivity(intent, aInfo, reason);
}
}
return true;
}
ActivityManagerService和PackageManagerService一样,都是在开机时由SystemServer组件启动,Launcher在启动的时候会通过PackageManagerServic把系统中已经安装好的应用程序以快捷图标的形式展示在桌面上,这样用户就可以使用这些应用程序了。另外程序安装的时候SystemServer组件会通过PackageManagerServic来安装应用程序,应用程序安装好了以后会以通知的形式通知launcher展示应用图标,卸载同理。
总结
本篇简单分析了一下系统从开机启动到桌面展示这个过程,这里简单总结一下:
- 系统启动时init进程会创建Zygote进程,Zygote进程负责后续Android应用程序框架层的其它进程的创建和启动工作。
- Zygote进程会首先创建一个SystemServer进程,SystemServer进程负责启动系统的关键服务(服务三连),例如ActivityThread、AMS、PMS等。
- Android中所有的应用进程的创建都是通过Binder机制请求SystemServer进程,SystemServer进程发送socket消息给Zygote进程,统一由Zygote进程创建出来的。
- AMS启动Launcher程序,Launcher展示系统相关应用快捷方式。
开机启动我们重在了解过程,明确知道系统几个重要的服务,了解过程中虽然很枯燥但是对开发很有帮助,例如以后的插件化学习,下篇我会着重分析一下Launcher的构造以及Activity的启动过程,加油,期待。
参考:
- https://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6768304
- https://www.jianshu.com/p/327f583f970b
- https://www.jianshu.com/p/6037f6fda285
标签:...,启动,Launcher,系统,进程,开机,Android,SystemServer 来源: https://blog.csdn.net/li0978/article/details/105796905