一、Android 啟動流程概括

按下電源鍵觸發(fā)開機(jī)，從 ROM 加載引導(dǎo)程序 BootLoader 到 RAM 中，BootLoader 執(zhí)行啟動 Linux kernel，然后啟動第一個(gè)用戶進(jìn)程 init，init 進(jìn)程的工作包括掛載文件、創(chuàng)建文件目錄、設(shè)置 selinux 安全策略，解析 init.rc 腳本等。隨后 init 進(jìn)程會啟動 Zygote 進(jìn)程，Zygote 進(jìn)程做一些資源預(yù)加載的工作，并啟動 SystemServer 進(jìn)程。SystemServer 進(jìn)程作為 Socket 服務(wù)端，啟動包括 AMS、WMS、PMS 等 90 多個(gè)服務(wù)在內(nèi)的系統(tǒng)服務(wù)。在眾多服務(wù)啟動完畢后，AMS 會打開 Launcher 應(yīng)用的 Home Activity，進(jìn)入手機(jī)桌面。

附：kernel 的初始化流程（詳細(xì)代碼自行下載 linux kernel 源碼）

傳統(tǒng)的加載器包含兩個(gè)文件

init.s：初始化堆棧，調(diào)用 main.c 的 main() 函數(shù)

main.c：初始化硬件（主板、鬧鐘等），創(chuàng)建 linux 標(biāo)簽

當(dāng)內(nèi)核完成系統(tǒng)設(shè)置后，會在系統(tǒng)文件中尋找 init 文件。

Dir：kernel/common/init/main.c

（1）執(zhí)行 kernel_init() 函數(shù)

（2）啟動 /bin/init? 文件：try_to_run_init_process("/bin/init");

（3）try_to_run_init_process() ---> run_init_process()--->kernel_execve()

init/android.bp 中指明了 init 的入口函數(shù)：init/main.cpp，隨后會執(zhí)行 main.cpp 中的 main 方法

二、init 進(jìn)程的啟動流程

Dir：system/core/init/main.cpp ---> main() 方法

FirstStageMain() ---- SetupSelinux() ---- SecondStageMain()

第一階段

FirstStageMain()
1、mount()--掛載文件、mkdir()--創(chuàng)建文件目錄
2、SetStdioToDevNull()--重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出
3、InitKernelLogging()--初始化內(nèi)核日志
4、啟動 setupSelinux

SetupSelinux()
配置安全策略 -- 對應(yīng)安卓的權(quán)限策略

第二階段

SecondStageMain()
1、初始化屬性系統(tǒng)

PropertyInit()

2、監(jiān)聽子進(jìn)程的終止信號，釋放資源，防止僵尸進(jìn)程

InstallSignalFdHandler(&epoll);
InstallInitNotifier(&epoll);
StartPropertyService(&property_fd);

3、匹配 linux 命令和實(shí)際執(zhí)行函數(shù)之間的關(guān)系

GetBuiltinFunctionMap()

4、解析 init.rc

LoadBootScripts(am, sm)-->CreateParser() //創(chuàng)建解析器-->//添加 rc 文件的解析組件 service、on、importparser.AddSectionParser("service", std::make_unique<ServiceParser>(&service_list, GetSubcontext(), std::nullopt));parser.AddSectionParser("on", std::make_unique<ActionParser>(&action_manager, GetSubcontext()));parser.AddSectionParser("import", std::make_unique<ImportParser>(&parser));-->//解析 rc 文件parser.ParseConfig("/system/etc/init/hw/init.rc");-->ParserConfigDir-->ParserConfigFile-->ParserConfigFile-->ParserData

5、While(true) 循環(huán)監(jiān)聽
?

auto pending_functions = epoll.Wait(epoll_timeout);

總結(jié)：init 進(jìn)程處理的事情：
1、 掛載文件
2、設(shè)置 selinux -- 安全策略
3、開啟屬性服務(wù)，注冊到 epoll 中
4、解析 init.rc
5、循環(huán)處理腳本，包括啟動 zygote
6、循環(huán)等待
?? ??? ??? ??? ?
啟動 Service 的過程

/system/core/rootdir/init.rc-->on nonencryptedclass_start main --> do_class_start(const BuiltinArguments& args)class_start late_start/system/core/init/builtins.cpp-->do_class_start(const BuiltinArguments& args)-->StartIfNotDisabled()/system/core/init/service.cpp-->StartIfNotDisabled()-->Start()

三、Zygote 啟動流程

1、觸發(fā) Zygote

Dir：/system/core/rootdir/init.rc

（1）init.rc 中引入的 zygote.rc 腳本

import /system/etc/init/hw/init.${ro.zygote}.rc
不同的 rc 配置文件對應(yīng)不同的啟動策略
根據(jù)不同廠商共有四個(gè)屬性：
init.zygote32.rc? -- 執(zhí)行 app_process
init.zygote64.rc --執(zhí)行 app_process64
init.zygote32_64.rc -- 啟動兩個(gè) zygote 進(jìn)程，名為 zygote 和 zygote_secondary，分別執(zhí)行 app_process32、app_process64
init.zygote64_32.rc -- -- 啟動兩個(gè) zygote 進(jìn)程，名為 zygote 和 zygote_secondary，分別執(zhí)行 app_process64、app_process32

（2）zygote 觸發(fā)時(shí)機(jī)

on late-init-->trigger zygote-starton zygote-start-->start zygoteDir：/system/core/init/init.cpp
if (bootmode == "charger") {am.QueueEventTrigger("charger");
} else {am.QueueEventTrigger("late-init");
}

附：app_process 位于手機(jī)系統(tǒng)的 bin 目錄下，在 AS File Explorer 中可以看到，app_process 會
讀取到 /frameworks/base/cmds/app_process/Android.bp 文件，然后執(zhí)行 app_main.cpp，
/frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp 的 main 方法解析的參數(shù)，則來源于 init.zygote.rc

2、Zygote 初始化

Dir：/frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp
（1）main() 進(jìn)行參數(shù)解析【--zygote? --start-system-server】

if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {zygote = true;niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
}
if (zygote) {runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
}

（2）創(chuàng)建虛擬機(jī)及注冊 JNI

Dir：frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

startVm() -- 創(chuàng)建虛擬機(jī)
startReg() -- 注冊 JNI--> register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env) //gRegJNI 是一個(gè) jni 數(shù)組對象env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);  //startClass 即傳入的ZygoteInit//接下來就會執(zhí)行 ZygoteInit.java 的 main 方法，從 native 層進(jìn)入 java 層//JVM ：虛擬機(jī)，其實(shí)就是一塊代碼，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存管理，因?yàn)槭?zygote 通過 fork 創(chuàng)建的進(jìn)程，所以每個(gè)進(jìn)程都擁有一個(gè)獨(dú)立的 JVM

3、Zygote 的 java 啟動

（1）預(yù)加載，加快 app 進(jìn)程的啟動

Dir：frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java -- main()

preload(bootTimingsTraceLog);
（1）bootTimingsTraceLog.traceBegin("PreloadClasses");  
//preloadClassess 將framework.jar里的preloaded-classes 定義的所有class load到內(nèi)存里,preloaded-classes 編譯Android后可以在framework/base下找到。
//會加載手機(jī) system/etc/preloaded-classes 文件中記錄好的類文件
（2）preloadResources();
//preloadResources 將系統(tǒng)的Resource(不是在用戶apk里定義的resource）load到內(nèi)存。資源preload到Zygoted的進(jìn)程地址空間，所有fork的子進(jìn)程將共享這份空間而無需重新load, 這大大減少了應(yīng)用程序的啟動時(shí)間，但反過來增加了系統(tǒng)的啟動時(shí)間。通過對preload 類和資源數(shù)目進(jìn)行調(diào)整可以加快系統(tǒng)啟動。Preload也是Android啟動最耗時(shí)的部分之一

（2）通知 VM 進(jìn)行垃圾回收

//gc()必須在fork之前完成（接下來的StartSystemServer就會有fork操作），這樣將來被復(fù)制出來的子進(jìn)程才能有盡可能少的垃圾內(nèi)存沒有釋放
gcAndFinalize();

（3）創(chuàng)建 zygote 服務(wù)端，本質(zhì)上是一個(gè) socket

//frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
zygoteServer = new ZygoteServer(isPrimaryZygote);-->//frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteServer.javamZygoteSocket = Zygote.createManagedSocketFromInitSocket(Zygote.PRIMARY_SOCKET_NAME);-->//frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/Zygote.javareturn new LocalServerSocket(fd);

?

（4）創(chuàng)建 SystemServer 進(jìn)程

Runnable r = forkSystemServer(abiList, zygoteSocketName, zygoteServer);ZygoteInit.java--forkSystemServer()-->Zygote.java--nativeForkSystemServer()-->com_android_internal_os_Zygote_nativeForkSystemServer.cpp【通過 JNI 的映射】-->pid_t pid = zygote::ForkCommon(env, true,fds_to_close,fds_to_ignore,true);-->pid_t pid = fork();  //最終調(diào)用 linux 的 fork()

（5）循環(huán)等待

caller = zygoteServer.runSelectLoop(abiList);

四、SystemServer 啟動流程

1、參數(shù)處理

//ZygoteInit.java
//在 handleSystemServerProcess() 中進(jìn)行 server 的初始化工作if (pid == 0) {if (hasSecondZygote(abiList)) {waitForSecondaryZygote(socketName);}zygoteServer.closeServerSocket();return handleSystemServerProcess(parsedArgs);
}//(1) prepareSystemServerProfile(systemServerClasspath);
//(2) 判斷fork args 中是否有 invokWith 參數(shù)，如果有則進(jìn)行WrapperInit.execApplicationif (parsedArgs.mInvokeWith != null) {String[] args = parsedArgs.mRemainingArgs;// If we have a non-null system server class path, we'll have to duplicate the// existing arguments and append the classpath to it. ART will handle the classpath// correctly when we exec a new process.if (systemServerClasspath != null) {String[] amendedArgs = new String[args.length + 2];amendedArgs[0] = "-cp";amendedArgs[1] = systemServerClasspath;System.arraycopy(args, 0, amendedArgs, 2, args.length);args = amendedArgs;}WrapperInit.execApplication(parsedArgs.mInvokeWith,parsedArgs.mNiceName, parsedArgs.mTargetSdkVersion,VMRuntime.getCurrentInstructionSet(), null, args);throw new IllegalStateException("Unexpected return from WrapperInit.execApplication");} else {ClassLoader cl = getOrCreateSystemServerClassLoader();if (cl != null) {Thread.currentThread().setContextClassLoader(cl);}/** Pass the remaining arguments to SystemServer.*/return ZygoteInit.zygoteInit(parsedArgs.mTargetSdkVersion,parsedArgs.mDisabledCompatChanges,parsedArgs.mRemainingArgs, cl);
}

2、初始化

(1) ZygoteInit

//ZygoteInit.javaZygoteInit.zygoteInit(parsedArgs.mTargetSdkVersion,parsedArgs.mDisabledCompatChanges,parsedArgs.mRemainingArgs, cl);-->ZygoteInit.nativeZygoteInit();--> //JNIcom_android_internal_os_ZygoteInit_nativeZygoteInit-->//AndroidRuntime.cppgCurRuntime->onZygoteInit();-->//app_main.cppvirtual void onZygoteInit(){sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();ALOGV("App process: starting thread pool.\n");//啟動一個(gè) Binder 線程池，用于 SystemServer 和其他線程的通信proc->startThreadPool();}

（2）applicationInit

//ZygoteInit.javareturn RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, disabledCompatChanges, argv,classLoader);-->//RuntimeInit.javareturn findStaticMain(args.startClass, args.startArgs, classLoader);-->//RuntimeInit.java; 通過反射找到SystemServer 的 main 方法m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });return new MethodAndArgsCaller(m, argv);//耗時(shí)操作通過線程完成，MethodAndArgsCaller 的 run 方法中執(zhí)行 mMethod.invoke(null, new Object[] {null, new Object[]｛ mArgs });-->//SystemServer 的 main 方法執(zhí)行：public static void main(String[] args) {new SystemServer().run();}

五、SystemServer 執(zhí)行流程

1、初始化

（1）一些屬性的設(shè)置

（2）初始化上下文

// Initialize the system context.
createSystemContext();private void createSystemContext() {ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();mSystemContext = activityThread.getSystemContext();mSystemContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);final Context systemUiContext = activityThread.getSystemUiContext();systemUiContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);
}

2、創(chuàng)建 SystemServiceManager

//初始化SystemServiceManager,用來管理啟動service，SystemServiceManager中封裝了啟動Service的startService方法啟動系統(tǒng)必要的Service
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);

3、啟動一系列系統(tǒng)服務(wù)

try {t.traceBegin("StartServices");startBootstrapServices(t);startCoreServices(t);startOtherServices(t);startApexServices(t);
} catch (Throwable ex) {Slog.e("System", "******************************************");Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);throw ex;
} finally {t.traceEnd(); // StartServices
}