【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.