Android 之 zygote 与进程创建

在android中，应用程序的入口是ActivityThead中的main函数，那么之后系统是怎样为应用程序创建进程的呢？SystemService又是怎样创建的？答案是：zygote

zygote翻译成中文是受精卵的意思，名字比较奇怪、但是很有意思。在android中，大部分的应用程序进程都是由zygote来创建的，为什么用大部分，因为还有一些进程比如系统引导进程、init进程等不是有zygote创建的。相反，zygote还是在init进程之后才被创建的。在android中提到zygote，主要两块，一个是C/C++编写的zygote，主要用来为应用和SystemService fork进程的。一个是java编写的zygote接口，负责为应用和service调用C/C++ zygote的接口执行fork，从而创建VM进程。说明：在android中，service主要有NativeService和SystemService。SystemService主要是指系统中service，比如，InputMethodService、ActivityManagerService等。

zygote在android中主要有两个作用：
建立运行时环境并启动虚拟机，执行com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数，从而fork SystemService

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runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer);  

为应用程序创建DVM进程。
启动SystemServer：
我们来看看zygote是怎样创建SystemService进程的。在../base/cmds/app_process/app_main.cpp的主函数中，有这样一段代码，它执行了

runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", startSystemServer);   //runtime继承自AndroidRuntime

也就是说，在主函数中，初始化了运行时环境，并且建立虚拟机，然后运行再com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数

再来看看com.android.internal.os.ZygoteInit的main中都做了哪些事情。在看ZygoteInit之前，有必要先来看下相关的类，类图如下：

 


在ZygoteInit的main函数中，主要执行了：

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registerZygoteSocket();//登记Listen端口  

startSystemServer();//启动SystemServer  

startSystemServer()调用Zygote的native方法 forkSystemServer(); 到这里，java端的Zygote的准备工作就结束了，接下来就交给C/C++端的Zygote来执行fork任务了。来看下代码：

在 ../dalvik/vm/native/dalvik_system_Zygote.c 中

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static void Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkSystemServer(  

const u4* args, JValue* pResult)  

{  

    pid_t pid;  

    /*调用forkAndSpecializeCommon，执行fork  */  

    pid = forkAndSpecializeCommon(args, true);  

    /* 检查fork后返回的进程pid */  

    if (pid > 0) {  

        int status;  

        LOGI("System server process %d has been created", pid);  

        gDvm.systemServerPid = pid;  

        if (waitpid(pid, &status, WNOHANG) == pid) {  

            LOGE("System server process %d has died. Restarting Zygote!", pid);  

            kill(getpid(), SIGKILL);  

        }  

    }  

    RETURN_INT(pid);  

}  

在这个里面的fork进程主要是使用linux的fork进程。

经过这样的过程SystemServer进程就创建起来了。android中的所有服务循环框架都是建立咋SystemServer上，接下来在SystemServer上，就可以建立所有系统服务。可参看：SystemServer.main();

系统服务启动后会调用ActivityManagerService的systemReady方法，并最终启动HomeActivity。

启动应用进程：
我们在上一篇介绍ActivityThread和ActivityManagerService时已经讲过，程序的主入口是在ActivityThread的main函数，activity的startActivity最终是在ActivityManagerService中执行的，那么应用程序的进程是怎么创建的？看下类图：

 


 

我们再来看看ActivityManagerService中的startProcessLocked方法。

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int pid = Process.start("android.app.ActivityThread",  

                    mSimpleProcessManagement ? app.processName : null, uid, uid,  

                    gids, debugFlags, null);  

通过Process的start方法来创建进程。

[java] view
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/ **  

  *通过Zygote进程来创建新的vm进程  

  */  

  

  public static final int start(final String processClass,final String niceName,int uid, int gid, int[] gids,int debugFlags,String[] zygoteArgs)  

  {  

      if (supportsProcesses()) {  

          try {  

              return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids,  

                      debugFlags, zygoteArgs);     //argsForZygote.add("--runtime-init")初始化运行环境  

          } catch (ZygoteStartFailedEx ex) {  

              Log.e(LOG_TAG,  

                      "Starting VM process through Zygote failed");  

              throw new RuntimeException(  

                      "Starting VM process through Zygote failed", ex);  

          }  

  

      } else {  

  

          // Running in single-process mode  

          Runnable runnable = new Runnable() {  

                      public void run() {  

                          Process.invokeStaticMain(processClass);  

                      }  

          };  

          // Thread constructors must not be called with null names (see spec).  

          if (niceName != null) {  

              new Thread(runnable, niceName).start();  

          } else {  

              new Thread(runnable).start();  

          }  

          return 0;  

      }  

  }  

在ZygoteConnection中获取套接字连接，并解析启动参数。来看下runOnce方法：

 从LocalSocket. mSocket中解析参数

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try {  

          args = readArgumentList();  

          descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();  

      } catch (IOException ex) {  

          Log.w(TAG, "IOException on command socket " + ex.getMessage());  

          closeSocket();  

          return true;  

      }  

调用Zygote的native方法forkAndSpecialize，执行进程的创建工作。本地方法的实现也是在 ../dalvik/vm/native/dalvik_system_Zygote.c 中，底层调用linux的fork。

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pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,  

  

                    parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);  

这样应用程序的进程就创建起来了。从ActivityManagerService开始的时序图如下：

 


总结：
在android中SystemService的启动是在Zygote进程创建好后进行的，并且由Zygote进程建立好DVM运行环境，加载ZygoteInit的main函数，最终调用Zygote的本地方法forkSystemServer，并执行linux的fork方法创建SystemServer进程。应用程序的进程也是由Zygote创建的，在ActivityManagerService中的startProcessLocked中调用了Process.start()方法。并通过连接调用Zygote的native方法forkAndSpecialize，执行fork任务。应用进程和服务进程位于不同的进程中，他们之间是通过IPC进行数据传递的。接下来一篇会介绍在android中的进程间通信机制：Binder