Android系统启动流程（三）解析SyetemServer进程启动过程

1.Zygote启动SyetemServer进程

在上一篇文章中我们讲到在ZygoteInit.java的startSystemServer函数中启动了SyetemServer进程，如下所示。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
在startSystemServer函数中调用handleSystemServerProcess来启动SyetemServer进程。

 private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
            throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
     ...
        if (pid == 0) {
            if (hasSecondZygote(abiList)) {
                waitForSecondaryZygote(socketName);
            }
            handleSystemServerProcess(parsedArgs);
        }
        return true;
    }

2 2.SyetemServer进程启动过程

• SyetemServer进程是复制了Zygote进程的地址空间，因此也会得到Zygote进程创建的Socket，这个Socket对于SyetemServer进程没有用处，因此，需要注释1处的代码来关闭该Socket。
• 在注释2处调用RuntimeInit的zygoteInit函数，它的代码如下所示。

  private static void handleSystemServerProcess(
            ZygoteConnection.Arguments parsedArgs)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        closeServerSocket();//1关闭该Socket。
      ...
        if (parsedArgs.invokeWith != null) {
           ...
        } else {
            ClassLoader cl = null;
            if (systemServerClasspath != null) {
                cl = createSystemServerClassLoader(systemServerClasspath,
                                                   parsedArgs.targetSdkVersion);
                Thread.currentThread().setContextClassLoader(cl);
            }
            RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs, cl);//2调用RuntimeInit的zygoteInit函数
        }
    }

frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java

public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        if (DEBUG) Slog.d(TAG, "RuntimeInit: Starting application from zygote");
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "RuntimeInit");
        redirectLogStreams();
        commonInit();
        nativeZygoteInit();//1
        applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);//2
    }

启动Binder线程池
接着我们来查看nativeZygoteInit函数对用的JNI文件，如下所示。

static const JNINativeMethod gMethods[] = {
    { "nativeFinishInit", "()V",
        (void*) com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeFinishInit },
    { "nativeZygoteInit", "()V",
        (void*) com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeZygoteInit },
    { "nativeSetExitWithoutCleanup", "(Z)V",
        (void*) com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeSetExitWithoutCleanup },
};

通过JNI的gMethods数组，可以看出nativeZygoteInit函数对应的是JNI文件AndroidRuntime.cpp的com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeZygoteInit函数：

...
static AndroidRuntime* gCurRuntime = NULL;
...
static void com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeZygoteInit(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
    gCurRuntime->onZygoteInit();
}

这里gCurRuntime是AndroidRuntime类型的指针，AndroidRuntime的子类AppRuntime在app_main.cpp中定义，我们来查看AppRuntime的onZygoteInit函数，代码如下所示。
frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

 virtual void onZygoteInit()
    {
        sp proc = ProcessState::self();
        ALOGV("App process: starting thread pool.n");
        proc->startThreadPool();//1启动一个Binder线程池
    }

注释1处的代码用来启动一个Binder线程池，这样SyetemServer进程就可以使用Binder来与其他进程进行通信了。看到这里我们知道RuntimeInit.java的nativeZygoteInit函数主要做的就是启动Binder线程池
invokeStaticMain
我们再回到RuntimeInit.java的代码，在注释2处调用了applicationInit函数，代码如下所示。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java

  private static void applicationInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
...
        invokeStaticMain(args.startClass, args.startArgs, classLoader);
    }

applicationInit函数中主要调用了invokeStaticMain函数：

   private static void invokeStaticMain(String className, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        Class> cl;
        try {
            cl = Class.forName(className, true, classLoader);//1className为“com.android.server.SystemServer”，因此通过反射返回的cl为SystemServer类
        } catch (ClassNotFoundException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    "Missing class when invoking static main " + className,
                    ex);
        }
        Method m;
        try {
            m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });//2找到SystemServer中的main函数。
        } catch (NoSuchMethodException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    "Missing static main on " + className, ex);
        } catch (SecurityException ex) {
            throw new RuntimeException(
                    "Problem getting static main on " + className, ex);
        }
        int modifiers = m.getModifiers();
        if (! (Modifier.isStatic(modifiers) && Modifier.isPublic(modifiers))) {
            throw new RuntimeException(
                    "Main method is not public and static on " + className);
        }
        throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);//3将找到的main函数传入到MethodAndArgsCaller异常中并抛出该异常。
    }

• 注释1处className为“com.android.server.SystemServer”，因此通过反射返回的cl为SystemServer类。
• 注释2处找到SystemServer中的main函数。
• 在注释3处将找到的main函数传入到MethodAndArgsCaller异常中并抛出该异常。截获MethodAndArgsCaller异常的代码在ZygoteInit.java的main函数中，如下所示。
  frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

  public static void main(String argv[]) {
       ...
            closeServerSocket();
        } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
            caller.run();//1调用了MethodAndArgsCaller的run函数
        } catch (RuntimeException ex) {
            Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
            closeServerSocket();
            throw ex;
        }
    }

在注释1处调用了MethodAndArgsCaller的run函数：

   public void run() {
        try {
            mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });
        } catch (IllegalAccessException ex) {
         ...
        }
    }
}

public void run() {
try {
mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });
} catch (IllegalAccessException ex) {
…
}
}
}

3.解析SyetemServer进程

我们先来查看SystemServer的main函数：
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

 public static void main(String[] args) {
        new SystemServer().run();
    }

main函数中只调用了SystemServer的run函数，如下所示。

 private void run() {
        ...
            System.loadLibrary("android_servers");//1加载了libandroid_servers.so
        ...
            mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);//2创建SystemServiceManager，它会对系统的服务进行创建、启动和生命周期管理。
            LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
        ...    
         try {
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "StartServices");
            startBootstrapServices();//3startBootstrapServices函数中用SystemServiceManager启动了ActivityManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService等服务。
            startCoreServices();//4启动了BatteryService、UsageStatsService和WebViewUpdateService
            startOtherServices();//55处的startOtherServices函数中则启动了CameraService、AlarmManagerService、VrManagerService等服务，这些服务的父类为SystemService
        } catch (Throwable ex) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
        } finally {
            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
        }
        ...
    }

• run函数代码很多，关键就是
• 在注释1处加载了libandroid_servers.so。
• 接下来在注释2处创建SystemServiceManager，它会对系统的服务进行创建、启动和生命周期管理。
• 启动系统的各种服务，在注释3中的startBootstrapServices函数中用SystemServiceManager启动了ActivityManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService等服务。在注释4处的函数中则启动了BatteryService、UsageStatsService和WebViewUpdateService。注释5处的startOtherServices函数中则启动了CameraService、AlarmManagerService、VrManagerService等服务，这些服务的父类为SystemService。
• 从注释3、4、5的函数可以看出，官方把系统服务分为了三种类型，分别是引导服务、核心服务和其他服务，其中其他服务为一些非紧要和一些不需要立即启动的服务。系统服务大约有80多个，这里列出部分系统服务以及它们的作用如下表所示：

比如要启动PowerManagerService则会调用如下代码：

mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);

SystemServiceManager的startService函数启动了PowerManagerService，startService函数如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/SystemServiceManager.java

  public  T startService(Class serviceClass) {
  ...
            final T service;
            try {
                Constructor cOnstructor= serviceClass.getConstructor(Context.class);
                service = constructor.newInstance(mContext);//1用来创建SystemService，这里的SystemService是PowerManagerService
            } catch (InstantiationException ex) {
                throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                        + ": service could not be instantiated", ex);
            }
...
            // Register it.
            mServices.add(service);//2将PowerManagerService添加到mServices中，这里mServices是一个存储SystemService类型的ArrayList。接着调用PowerManagerService的onStart函数启动PowerManagerService并返回，这样就完成了PowerManagerService启动的过程
            // Start it.
            try {
                service.onStart();
            } catch (RuntimeException ex) {
                throw new RuntimeException("Failed to start service " + name
                        + ": onStart threw an exception", ex);
            }
            return service;
        } finally {
            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
        }
    }

• 注释1处的代码用来创建SystemService，这里的SystemService是PowerManagerService，
• 在注释2处将PowerManagerService添加到mServices中，这里mServices是一个存储SystemService类型的ArrayList。
• 接着调用PowerManagerService的onStart函数启动PowerManagerService并返回，这样就完成了PowerManagerService启动的过程。
• 除了用mSystemServiceManager的startService函数来启动系统服务外，也可以通过如下形式来启动系统服务，以PackageManagerService为例：

 mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
                mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);

直接调用了PackageManagerService的main函数：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer,
        boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
    // Self-check for initial settings.
    PackageManagerServiceCompilerMapping.checkProperties();
    PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,
            factoryTest, onlyCore);//1直接创建PackageManagerService
    m.enableSystemUserPackages();
    // Disable any carrier apps. We do this very early in boot to prevent the apps from being
    // disabled after already being started.
    CarrierAppUtils.disableCarrierAppsUntilPrivileged(context.getOpPackageName(), m,
            UserHandle.USER_SYSTEM);
    ServiceManager.addService("package", m);//2将PackageManagerService注册到ServiceManager中，ServiceManager用来管理系统中的各种Service，用于系统C/S架构中的Binder机制通信：
    return m;
}

• 注释1处直接创建PackageManagerService
• 在注释2处将PackageManagerService注册到ServiceManager中，ServiceManager用来管理系统中的各种Service，用于系统C/S架构中的Binder机制通信：Client端要使用某个Service，则需要先到ServiceManager查询Service的相关信息，然后根据Service的相关信息与Service所在的Server进程建立通讯通路，这样Client端就可以使用Service了。还有的服务是直接注册到ServiceManager中的，如下所示。
  frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

  telephOnyRegistry= new TelephonyRegistry(context);
  ServiceManager.addService("telephony.registry", telephonyRegistry);

4.总结SyetemServer进程

• SyetemServer在启动时做了如下工作：
• 1.启动Binder线程池，这样就可以与其他进程进行通信。
• 2.创建SystemServiceManager用于对系统的服务进行创建、启动和生命周期管理。
• 3.启动各种系统服务

参考

https://blog.csdn.net/itachi85/article/details/55053356