本文用于記錄Android系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。主要是文字總結(jié)～

一、Android系統(tǒng)架構(gòu)

Android系統(tǒng)架構(gòu)分為五層：
① 應(yīng)用層（APP）
② 應(yīng)用框架層（Framework）
③系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層（native C/C++，比如OpenGL ES；Android runtime以及Android基礎(chǔ)庫(kù)）
④ 硬件抽象層（內(nèi)核與硬件電路之間的接口層）
⑤ Linux內(nèi)核層（內(nèi)存管理，進(jìn)程管理）

二、Android系統(tǒng)啟動(dòng)

① init進(jìn)程

init進(jìn)程是Android系統(tǒng)中用戶空間的第一個(gè)進(jìn)程，被賦予了很多重要的職責(zé)，比如創(chuàng)建Zygote和屬性服務(wù)等。

介紹init之前，先了解系統(tǒng)的啟動(dòng)：

• 當(dāng)電源按下時(shí)引導(dǎo)芯片代碼從預(yù)定的地方（固化在ROM）開(kāi)始執(zhí)行。加載引導(dǎo)程序BootLoader到RAM中，然后執(zhí)行。BootLoader是Android系統(tǒng)運(yùn)行前的一個(gè)小程序，負(fù)責(zé)把系統(tǒng)OS拉起來(lái)并運(yùn)行。
• 當(dāng)內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)，設(shè)置緩存，被保護(hù)存儲(chǔ)器，計(jì)劃列表，加載驅(qū)動(dòng)。在內(nèi)核完成系統(tǒng)設(shè)置后，會(huì)在系統(tǒng)文件中尋找init.rc文件，并啟動(dòng)init進(jìn)程。
• init進(jìn)程用來(lái)初始化和啟動(dòng)屬性服務(wù)，也用來(lái)啟動(dòng)Zygote進(jìn)程。

簡(jiǎn)單說(shuō)就是，順序就是：

引導(dǎo)程序 ??????  Linux內(nèi)核  ??????  init進(jìn)程

從init進(jìn)程的main函數(shù)可以看出，它主要是做了以下三件事：

• 創(chuàng)建和掛在啟動(dòng)所需的文件目錄
• 初始化和啟動(dòng)屬性服務(wù)。（屬性服務(wù)類(lèi)似注冊(cè)表管理器，用鍵值對(duì)記錄用戶和軟件的一些使用信息，在系統(tǒng)或軟件重啟時(shí)，能根據(jù)這些記錄，進(jìn)行相應(yīng)的初始化）
• 解析init.rc 配置文件并啟動(dòng)Zygote進(jìn)程。

② Zygote進(jìn)程

Zygote之所以叫孵化器，是因?yàn)镈VM和ART，應(yīng)用程序進(jìn)程以及運(yùn)行系統(tǒng)的關(guān)鍵服務(wù)的SystemServer進(jìn)程都是由Zygote進(jìn)程所創(chuàng)建的。
Zygote進(jìn)程在啟動(dòng)時(shí)會(huì)創(chuàng)建DVM或者ART，通過(guò)fork而創(chuàng)建的APP進(jìn)程以及SystemServer進(jìn)程可以在內(nèi)部獲取一個(gè)DVM或者ART的實(shí)例副本。

在init.rc（使用的是Android Init Language）中決定要啟動(dòng)哪一個(gè)Zygote腳本（使用的是Android Init Language）。

init啟動(dòng)Zygote，會(huì)找到要啟動(dòng)的Zygote腳本，判斷進(jìn)程是否啟動(dòng)，如果沒(méi)有就fork函數(shù)創(chuàng)建子進(jìn)程，并返回pid值。如果進(jìn)程被啟動(dòng)，就會(huì)進(jìn)入Zygote的main函數(shù)，也就是app_main.cpp的main函數(shù)中，并調(diào)用runtime的start函數(shù)啟動(dòng)ZygoteInit。

Zygote進(jìn)程都是通過(guò)fork創(chuàng)建子進(jìn)程，所以它們都可以進(jìn)入app_main.cpp的main函數(shù)。main函數(shù)的參數(shù)可以判斷該進(jìn)程是什么進(jìn)程（是Zygote還是SystemServer還是其他）。
如果是Zygote進(jìn)程，會(huì)調(diào)用AppRuntime的start函數(shù)。該函數(shù)會(huì)先創(chuàng)建java虛擬機(jī)，為虛擬機(jī)注冊(cè)JNI方法。通過(guò)參數(shù)（ZygoteInit的名字）找到ZygoteInit的main方法，并通過(guò)JNI調(diào)用該main的方法。也就是這里從Native層進(jìn)入Java框架層。

ZygoteInit的main函數(shù)主要做了四件事：

• ZygoteServer創(chuàng)建一個(gè)Server端的Scoket（ScoketName為zygote，用來(lái)等待AMS請(qǐng)求Zygote進(jìn)程賚 創(chuàng)建新的應(yīng)用程序進(jìn)程）
• 預(yù)加載類(lèi)和資源
• 啟動(dòng)SystemServer進(jìn)程（Zygote通過(guò)fork，進(jìn)程名為system_server）
• 等待AMS請(qǐng)求創(chuàng)建新的應(yīng)用程序進(jìn)程（ZygoteServer的runSelectLoop，無(wú)限循環(huán)等待AMS的請(qǐng)求）

所以從上面來(lái)看，程序運(yùn)行的順序如下：

app_main  ??????  AndroidRuntime ?????? ZygoteInit ?????? ZygoteServer

Zygote進(jìn)程啟動(dòng)總結(jié)：

• 創(chuàng)建AppRuntime并調(diào)用其start方法，啟動(dòng)Zygote進(jìn)程。
• 創(chuàng)建java虛擬機(jī)并為java虛擬機(jī)注冊(cè)JNI方法。
• 通過(guò)JINI調(diào)用ZygoteInit的main函數(shù)進(jìn)入Zygote的java框架層。
• 通過(guò)registerZygoteSocket方法創(chuàng)建服務(wù)器端Scoket，并通過(guò)runSelectLoop方法等待AMS的請(qǐng)求來(lái)創(chuàng)建新的應(yīng)用程序。
• 啟動(dòng)SystemServer進(jìn)程。

③ SystemServer進(jìn)程

SystemServer進(jìn)程用于創(chuàng)建系統(tǒng)服務(wù)（AMS，WMS和PMS等）。
SystemServer是在ZygoteInit的startSystemServer方法中啟動(dòng)的，SystemServer進(jìn)程是Zygote的fork，需要關(guān)閉對(duì)其進(jìn)程沒(méi)用的Socket。
除了startSystemServer還要執(zhí)行handleSystemServerProcess，即處理SystemServer進(jìn)程，主要的處理呢有啟動(dòng)Binder線程池(nativeZygoteInit)和進(jìn)入SystemServer的main方法。

ZygoteInit  ??????  SystemServer

nativeZygoteInit是一個(gè)JNI方法，底層是AppRuntime的onZygoteInit。onZygoteInit主要是啟動(dòng)線程池。

進(jìn)入SystemServer是通過(guò)RuntimeInit的applicationInit，接著調(diào)用invokeStaticMain，通過(guò)反射得到SystemServer類(lèi)，找到SystemServer類(lèi)的main方法，通過(guò)Zygote中的靜態(tài)類(lèi)MethodAndArgsCaller動(dòng)態(tài)調(diào)用（這個(gè)有點(diǎn)不理解？）。

接下來(lái)就直行道SystemServer的main函數(shù)，main函數(shù)主要有以下作用：

• 創(chuàng)建消息Looper
• 加載動(dòng)態(tài)庫(kù)
• 創(chuàng)建SystemServiceManager（會(huì)對(duì)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行創(chuàng)建、啟動(dòng)和生命周期管理）
• 啟動(dòng)服務(wù)（引導(dǎo)服務(wù)、核心服務(wù)、其他服務(wù)），啟動(dòng)比較簡(jiǎn)單，直接通過(guò)startServer，并添加在mServices中。

所以，SystemServer的啟動(dòng)流程主要經(jīng)過(guò)了以下的過(guò)程：

Zygote ?????? AndroidRuntime ??????  RuntimeInit ?????? MethodAndArgsCaller ?????? systemServer

SystemServer的主要工作：

• 啟動(dòng)Binder線程池，這樣就可以與其他進(jìn)程進(jìn)行通信。
• 創(chuàng)建SystemServiceManager，用于對(duì)系統(tǒng)服務(wù)的創(chuàng)建、啟動(dòng)和生命周期管理
• 啟動(dòng)各種系統(tǒng)服務(wù)

④ Launcher進(jìn)程

Launcher是Android系統(tǒng)的桌面，也是一個(gè)應(yīng)用程序，用來(lái)啟動(dòng)應(yīng)用程序和管理應(yīng)用程序的圖標(biāo)。Launcher在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)請(qǐng)求PMS返回安裝的應(yīng)用程序的信息，從而才能展示。
SystemService進(jìn)程啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)啟動(dòng)PMS，PMS啟動(dòng)后會(huì)將系統(tǒng)中的應(yīng)用程序安裝完成。然后已經(jīng)啟動(dòng)的AMS會(huì)把Launcher啟動(dòng)起來(lái)。

在SystemServer的startOtherServices中，AMS會(huì)調(diào)用systemReady。systemReady里面
ActivityStackSupervisor（監(jiān)督者）去resumeXXX，底層是讓ActivityStack去resumeXXX，饒了一圈，最終會(huì)調(diào)用AMS的startHomeActivityLocked。
其中的調(diào)用流程如下圖：

SystemServer ?????? AMS ?????? ActivityStackSupervisor ?????? ActivityStack 
?????? ActivityStackSupervisor ??????  AMS

AMS的startHomeActivityLocked是最終啟動(dòng)的關(guān)鍵，創(chuàng)建了Launcher啟動(dòng)所需的Intent，Launcher是一個(gè)程序，所以有對(duì)應(yīng)的AndroidManifest.xml，通過(guò)AndroidManifest.xml的action和category可以有符合的應(yīng)用程序已經(jīng)啟動(dòng)，沒(méi)有的話調(diào)用ActivityStarterde startHomeActivityLocked來(lái)啟動(dòng)Launcher。在 startHomeActivityLocked``中，會(huì)啟動(dòng)Launcher，并進(jìn)入Launcher的onCreate```。

Launcher啟動(dòng)后還會(huì)做很多工作，比如顯示應(yīng)用程序圖標(biāo)。這些都是在onCreate中完成。

那應(yīng)用程序圖標(biāo)是怎么顯示的呢？

在onCreate中，主要涉及到以下這些類(lèi)：

Launcher ?????? LauncherAppState  ??????  LauncherModel

最終會(huì)在LauncherModel的startLoader里面創(chuàng)建具有消息循環(huán)的線程HandlerThread對(duì)象，創(chuàng)建Handler，傳入HandlerThread的Looper。也就需要子線程來(lái)處理某個(gè)任務(wù)，這個(gè)任務(wù)就是LauncherModel的內(nèi)部類(lèi)LoaderTask，LoaderTask主要用來(lái)加載工作區(qū)信息和綁定工作區(qū)信息（Launcher是用工作區(qū)的形式來(lái)顯示系統(tǒng)安裝的應(yīng)用程序的圖標(biāo)的），以及加載系統(tǒng)已經(jīng)安裝的應(yīng)用程序信息loadAllApps，但是loadAllApps是用了mHandler的post方法，所以加載app信息這塊實(shí)際上跳到主線程去執(zhí)行，loadAllApps實(shí)際上又調(diào)用了Launcher的bindAllApplications，而bindAllApplications其實(shí)就是設(shè)置UI（mAppView）。mAppView是一個(gè)AllAppsContainerView，將app信息數(shù)組傳遞給mAppView的setApps方法，mAppView在其onFinishInflate利用recycleView實(shí)現(xiàn)app信息的展示。

這樣圖標(biāo)的顯示流程就結(jié)束了。

⑤ APP進(jìn)程

要啟動(dòng)APP，AMS要先檢查APP所需的APP進(jìn)程是否存在，不存在就會(huì)請(qǐng)求Zygote進(jìn)程啟動(dòng)需要的APP進(jìn)程。Zygote創(chuàng)建的Scoket就是用來(lái)等待AMS請(qǐng)求Zygote來(lái)創(chuàng)建新的APP進(jìn)程。Zygote進(jìn)程通過(guò)Fork自身創(chuàng)建APP進(jìn)程，APP進(jìn)程就會(huì)獲得Zygote在啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建的虛擬機(jī)實(shí)例，也創(chuàng)建了Binder線程池和消息循環(huán)。

所以，APP進(jìn)程的啟動(dòng)通過(guò)分割可以分為兩個(gè)步驟：

• AMS發(fā)送啟動(dòng)APP進(jìn)程請(qǐng)求
• Zygote接受請(qǐng)求并創(chuàng)建APP進(jìn)程

AMS發(fā)送啟動(dòng)APP進(jìn)程請(qǐng)求

AMS通過(guò)調(diào)用startProcessLocked方法向Zygote進(jìn)程發(fā)送請(qǐng)求。在startProcessLocked主要處理數(shù)據(jù)（用戶ID，線程名等），然后調(diào)用Process（線程類(lèi)）的start，又跳轉(zhuǎn)到ZygoteProcess的start→startViaZygote，在startViaZygote中，會(huì)講應(yīng)用進(jìn)程的啟動(dòng)參數(shù)保存在argsForZygote中，方法的最后會(huì)調(diào)用zygoteSendArgsAndGetResult。zygoteSendArgsAndGetResult需要兩個(gè)參數(shù)ZygoteState和argsForZygote，ZygoteState是ZygoteProcessopenZygoteSocketIfNeeded返回的，在openZygoteSocketIfNeeded中，與Zygote進(jìn)程建立Scoket連接，并返回ZygoteState。這邊有點(diǎn)繞，ZygoteProcess不是Zygote進(jìn)程的角色，是用來(lái)保持與Zygote進(jìn)程的通信狀態(tài)，ZygoteState是ZygoteProcess的靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，用來(lái)表示與Zygote進(jìn)程通信的狀態(tài)。

走到這步，ZygoteProcess與Zygote進(jìn)程算是連接成功了，zygoteSendArgsAndGetResult會(huì)將argsForZygote寫(xiě)入到ZygoteState，Zygote進(jìn)程會(huì)通過(guò)ZygoteState收到一個(gè)創(chuàng)建新的APP進(jìn)程的請(qǐng)求。

所以，大概的流程如下：

AMS  ??????  Process  ??????   ZygoteProcess  ??????  ZygoteState

ZygoteState是一個(gè)最終的橋梁。

Zygote接受請(qǐng)求并創(chuàng)建APP進(jìn)程

在之前講到的中，ZygoteInit的main中，zygoteServer會(huì)創(chuàng)建Scoket，runSelectLoop來(lái)等待AMS請(qǐng)求。那runSelectLoop又做了哪些事？runSelectLoop開(kāi)啟了一個(gè)死循環(huán)，用來(lái)等待ZygoteConnection的runOnce執(zhí)行，```runOnce``做了以下的事情

• 獲取應(yīng)用程序進(jìn)程的啟動(dòng)參數(shù)
• 封裝成新的參數(shù)
• 創(chuàng)建應(yīng)用程序進(jìn)程
• 關(guān)閉Socket（不需要Socket）
• 處理應(yīng)用程序進(jìn)程（ZygoteInit的zygoteInit）

其他幾條好理解，處理應(yīng)用程序進(jìn)程是執(zhí)行ZygoteInit的zygoteInit，又讓RuntimeInit和ZygoteInit做了一些事，概括起來(lái)就是創(chuàng)建Binder線程池，通過(guò)反射獲取到ActivityThread類(lèi)和main方法，最終執(zhí)行其main方法，至此就是完成APP進(jìn)程的創(chuàng)建并運(yùn)行了主線程的管理類(lèi)ActivityThread。

大概的流程如下：

Zygote  ??????  ZygoteServer  ??????   ZygoteConnection  ??????  RuntimeInit   ??????  ActivityThread

還有一個(gè)需要補(bǔ)充的點(diǎn)， Binder線程池的啟動(dòng)過(guò)程

Binder線程池的啟動(dòng)在ZygoteInit的zygoteInit方法中，是調(diào)用ZygoteInit的nativeZygoteInit，這是一個(gè)JNI方法，對(duì)應(yīng)的CPP實(shí)現(xiàn)是AndroidRuntime的方法，AppRuntime繼承自AndroidRuntime，最終又是調(diào)用AppRuntime的onZygoteInit（實(shí)現(xiàn)在app_main.cpp），通過(guò)ProcessState的startThreadPool來(lái)啟動(dòng)Binder線程池。
支持Binder通信的進(jìn)程中都有一個(gè)ProcessState類(lèi)，其中有個(gè)mThreadPoolStarted屬性來(lái)保證被啟動(dòng)一次。沒(méi)有啟動(dòng)的情況會(huì)調(diào)用spawnPooledThread來(lái)創(chuàng)建線程池的第一個(gè)線程，也就是線程池的主線程。
Binder線程是PoolThread類(lèi)型（繼承Thread），在創(chuàng)建的時(shí)候會(huì)將當(dāng)前線程注冊(cè)到Binder驅(qū)動(dòng)程序中，這樣該線程也加入了Binder線程池中，新創(chuàng)建的APP進(jìn)程也就支持Binder進(jìn)程間通信了。
我們只需創(chuàng)建當(dāng)前進(jìn)程的Binder對(duì)象，并將它注冊(cè)到ServiceManager中就可以實(shí)現(xiàn)Binder進(jìn)程間通信，而不必關(guān)心進(jìn)程間是如何通過(guò)Binder進(jìn)行通信的。