【源码分析】Android系统启动流程.

Android的启动过程是从init开始的，它是所有后续进程的祖进程。

系统启动的过程可以大致分为以下几个步骤

1，init.c的启动
挂载目录 初始化 解析配置文件
2,init.rc
3,在init.rc中app_main中启动了zygote(孵化器)，AndroidRuntime
Zygote这个进程是非常重要的一个进程，Zygote进程的建立是真正的Android运行空间，初始化建立的Service都是Navtive service
4，在zygote java类中开启各种服务，并且开启systemServer类
5，在systemServer中main--->init1(system_init)--->init2(systemThread)
6，home界面显示, 这时Android系统启动完毕. 进入到待机画面

当系统引导程序启动Linux内核时, 内核会加载各种数据结构和驱动程序. 有了驱动之后, 开始启动Android系统并加载用户级别的第一个进程init(system/core/init/Init.c).

int main(int argc, char **argv)
{
...

// 创建各种文件夹和挂载目录.
mkdir("/dev", 0755);

...

// 初始化日志.
log_init();

// 解析配置文件.
init_parse_config_file("/init.rc");

...

return 0;
}

加载Init.rc文件. 主要启动了一个Zygote(孵化器)进程, 此进程是Android系统启动关键服务的一个母进程.

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
socket zygote stream 666
onrestart write /sys/android_power/request_state wake
onrestart write /sys/power/state on
onrestart restart media
onrestart restart netd

Zygote进程的初始化在App_main.cpp文件中开启, 代码片段如下:

int main(int argc, const char* const argv[])
{
// 定义Android运行时环境.
AppRuntime runtime;
int i = runtime.addVmArguments(argc, argv);

...

bool startSystemServer = (i < argc) ?
strcmp(argv[i], "--start-system-server") == 0 : false;
setArgv0(argv0, "zygote");
set_process_name("zygote");

// 使用运行时环境启动Zygote的初始化类.
runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",
startSystemServer);

...
}

现在从c或c++代码进入到java代码中, ZygoteInit.java初始化类, 代码如下:

public static void main(String argv[]) {
// 加载系统运行依赖的class类.
preloadClasses();

...

if (argv[1].equals("true")) {
// Zygote孵化器进程开始孵化系统核心服务.
startSystemServer();
} else if (!argv[1].equals("false")) {
throw new RuntimeException(argv[0] + USAGE_STRING);
}

...
}

private static boolean startSystemServer()
throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
String args[] = {
"--setuid=1000",
"--setgid=1000",
"--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,3001,3002,3003",
"--capabilities=130104352,130104352",
"--runtime-init",
"--nice-name=system_server",
"com.android.server.SystemServer",
};

...

// 孵化器分叉开启SystemServer类, 并且把上面定义的参数.
// 传递给此类. 用于启动系统关键服务.
pid = Zygote.forkSystemServer(
parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
parsedArgs.gids, debugFlags, null,
parsedArgs.permittedCapabilities,
parsedArgs.effectiveCapabilities);

...
}

Zygote进程分叉出SystemServer类, main函数如下:

public static void main(String[] args) {
...

// 加载本地的动态链接库.
System.loadLibrary("android_servers");

// 调用动态链接库中的c函数.
init1(args);
}

// 这里init1的函数定义在frameworks\base\services\jni\com_android_server_SystemServer.cpp下的方法.
native public static void init1(String[] args);

com_android_server_SystemServer.cpp的代码片段如下:

static JNINativeMethod gMethods[] = {
/* name, signature, funcPtr */
// 把native方法init1, 映射到android_server_SystemServer_init1. (这里是定义的函数指针)
{ "init1", "([Ljava/lang/String;)V", (void*) android_server_SystemServer_init1 },
};

static void android_server_SystemServer_init1(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
// 转调
system_init();
}

// 此方法没有方法体.
extern "C" int system_init();

system_init方法的方法体, 在System_init.cpp类中. 代码如下:

extern "C" status_t system_init()
{
...

// 开启一些硬件相关的服务.
SensorService::instantiate();

...

// 获取Android运行时环境
AndroidRuntime* runtime = AndroidRuntime::getRuntime();

LOGI("System server: starting Android services.\n");
// 调用SystemServer类中静态方法init2. 从native层转到java层.
runtime->callStatic("com/android/server/SystemServer", "init2");

...
}

SystemServer下init2方法如下:

public static final void init2() {
Slog.i(TAG, "Entered the Android system server!");

// 进入Android系统服务的初始化.
Thread thr = new ServerThread();
thr.setName("android.server.ServerThread");
thr.start();
}

ServerThread中的run方法如下:

@Override
public void run() {
...

// 初始化系统的服务, 并且把服务添加ServiceManager中, 便于以后系统进行统一管理.
ServiceManager.addService("entropy", new EntropyService());

...

// 调用了ActivityManagerService的systemReady的方法.
((ActivityManagerService)ActivityManagerNative.getDefault())
.systemReady(new Runnable() {
public void run() {
...
}
});

...
}

ActivityManagerService下的systemReady方法如下:

public void systemReady(final Runnable goingCallback) {
...

// 调用了ActivityStack中的resumeTopActivityLocked去启动Activity
mMainStack.resumeTopActivityLocked(null);
}

ActivityStack中的resumeTopActivityLocked方法如下:

final boolean resumeTopActivityLocked(ActivityRecord prev) {
// 找到第一个当前没有关闭的Activity, 系统刚刚系统没有任何Activity执行, 所以next为null
ActivityRecord next = topRunningActivityLocked(null);

// Remember how we'll process this pause/resume situation, and ensure
// that the state is reset however we wind up proceeding.
final boolean userLeaving = mUserLeaving;
mUserLeaving = false;

if (next == null) {
// There are no more activities!  Let's just start up the
// Launcher...
if (mMainStack) {
// 开启Launcher应用的第一个Activity界面.
return mService.startHomeActivityLocked();
}
}
}

home界面显示, 这时Android系统启动完毕. 进入到待机画面.