Android源码阅读 – Zygote

2022-01-10 22:21:58

@Dlive

本文档：

使用的Android源码版本为：Android-4.4.3_r1 kitkat

(源码下载: http://source.android.com/source/index.html)

使用的源码阅读工具为Source Insight

源码结构:

0x00 Zygote介绍

Zygote是在设备开启的时候init启动的其中一个进程。在Android系统中，所有的应用程序进程，以及用来运行系统关键服务的System进程都是由Zygote进程负责创建的，因为其行为很想受精卵的分裂行为，故取名Zygote。
Zygote进程是通过复制自身的方式创建System进程和应用程序进程的。由于Zygote进程在启动时会在内部创建一个虚拟机实例，因此通过复制Zygote进程而得到的System进程和应用程序进程可以快速地在内部获得一个虚拟机实例拷贝。

0x01 Zygote的启动过程

1.1 从init到app_process

Zygote由init进程启动，init是Linux系统中用户空间的第一个进程，由于Android是基于Linux内核的。所以init也是Android系统中用户空间的第一个进程。内核启动之后，系统就通过启动一个用户级程序init的方法来完成引导。init是第一个进程，进程id为1。

init进程需要做很多重要的工作，它负责创建系统中几个关键进程，比如我们这里要说的Zygote。

Zygote启动脚本：system/core/rootdir/init.rc

第1行：从启动脚本中可以看出Zygote进程是以服务形式启动的，并且对应的应用程序为/system/bin/app_process，启动参数—start-system-server表示启动Zygote之后需要马上将System进程启动起来

第3行：Zygote进程在启动过程中，在内部创建一个名称为Zygote的Socket，这个Socket使用来执行进程间通信的，权限设置为666即 rw-rw-rw-

第4-7行：onrestart表示Zygote进程重启时需要执行的命令

从上面的信息我们可以知道Zygote进程要执行的程序是/system/bin/app_process，它的源代码在

framework/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中

接下来我们分析app_main.cpp中的代码

这个main函数的功能很简单，检查传入的命令行参数，之前我们看到init.rc中传入了两个选项—zygote, --start-system-server,之后调用AppRuntime的start方法。

1.2 AppRuntime分析

AppRuntime对应的源码同样在

frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp中，它继承自AndroidRuntime。

AppRuntime重载了onStarted, onZygote和onExit函数，前面app_main中调用的start方法在AndroidRuntime定义。

所以下面主要分析AndroidRuntime的源码

AndroidRuntime类定义在framework/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp中。

AndroidRuntime的start函数的主要作用是启动Android系统运行时库，它主要做了三件事情

一是调用函数startVm启动虚拟机

startVm函数就是调用JNI的虚拟机创建函数，创建函数时的一些参数是在startVm中确定的

设置JNI check选项：

设置虚拟机的heapsize，默认为16MB

还有一些其他的选项如code cache的大小

二是调用函数startReg注册JNI方法

注册一些JNI函数，因为之后在Java层很多函数是使用native方式实现的，所以要提前注册JNI函数。

调用register_jni_procs进行JNI函数注册

注册的函数：

三是调用了com.android.internal.os.ZygoteInit类的main函数。

在之前app_main.c中的main函数调用start函数时传递的参数为：com.android.internal.os.ZygoteInit，即className的值

获取到类的完整名称后，调用toSlashClassName将类名转换为JN规范的类名com/android/internal/os/ZygoteInit

之后通过JNI的findClass方法，获取jclass，之后获取类中main函数ID，然后通过CallStaticVoidMethod方法调用Java层静态方法。

自此进入Java层。

关于JNI的介绍可以参考我的博客上的《Android JNI总结》这篇文章：

http://www.cnblogs.com/dliv3/p/5423243.html

1.3 进入Java层

之前在AndroidRuntime的start方法中通过JNI调用了Java层ZygoteInit的main方法。

main方法主要做了三件事情

一是调用registerZygoteSocket函数创建了一个socket接口，用来和ActivityManagerService通讯

registerZygoteSocket创建一个服务端Socket

二是调用startSystemServer函数来启动SystemServer组件

startSystemServer会创建Java层中系统Service所驻留的进程system_server，该进程是framework的核心。

startSystemServer的关键代码如下，Zygote fork出一个system_server进程

三是调用函数进入一个无限循环在前面创建的socket接口上等待ActivityManagerService请求创建新的应用程序进程。

runSelectLoop关键代码如下：

runSelectLoop处理客户端和客户请求，客户在zygote中用ZygoteConnection对象来表示，客户请求由ZygoteConnection的runOnce来处理。

1.4 Zygote启动过程总结

用一个时序图来简要展现Zygote启动过程

0x02 Zygote的分裂

之前Zygote通过runSelectLoop等待并处理来自客户的消息，以一个Activity的启动为例，具体分析Zygote的分裂过程。

2.1 客户端请求

ActivityManagerService由SystemServer创建。

ActivityManagerService源码位置

frameworks\base\services\java\com\android\server\am\ActivityManagerService.java

ActivityManagerService的startProcessLocked函数源码如下：

调用了Process.start函数：

接着在Process.start中调用了startViaZygote

startViaZygote中调用了zygoteSendArgsAndGetResult函数

接着又调用了openZygoteSocketIfNeed，跟到openZygoteSocketIfNeed函数实现可以看到函数中打开了Socket并进行读写操作，即ActivityManagerService向Zygote发生请求。请求参数中有一个字符串值为“android.app.ActivityThread”