前言

对于 Android 开发，干上几年后，都要进阶，或者间接转行了。如果你还在干 Android，想要进阶 对 Framework 的理解是必不可少的过程，上面就开始进入明天的主题吧。

咱们晓得，对于任何程序语言而言，入口个别都是 main 函数。

那 Android 的程序入口在哪呢？他的 main 函数是怎么启动起来的呢？

可能相熟 Android 的同学，晓得一个应用程序的入口在 ActivityThread 中，那有个问题，ActivityThread 中的 main 函数是何时被谁被调用的呢？

将从本文中找到以上答案，如果曾经相熟了此过程的同学，能够在复习一下。

Android 架构

Android 平台的根底是 Linux 内核。Android Runtime (ART/Dalvik) 依附 Linux 内核来执行底层性能，例如线程和低层内存治理等。

而在 Android Runtime 之上就是咱们常常接触的 Java API Framework 层，如下图是 Android 的零碎架构图

明天的主题不是此架构图的各个局部解释，而是离应用层更近的 Framework 层启动过程剖析。

Android Framework 概述

如果咱们这里抛开 Android 架构图，那广义的 Framewrok 次要蕴含那些内容呢？

按我的了解，能够分为三个局部 服务端，客户端，和依赖 Linux 底层能力的驱动局部。

服务端

次要是 ActivityManagerService（AMS），WindowManagerService（WMS），PackageM anerService（PMS）

• AMS 次要用于治理所有应用程序的 Activity
• WMS 治理各个窗口，暗藏，显示等
• PMS 用来治理跟踪所有利用 APK，装置，解析，管制权限等.

还有用来解决触摸音讯的两个类 KeyInputQueue 和 InputDispatchThread，一个用来读音讯，一个用来散发音讯.

客户端

次要包含 ActivityThread，Activity，DecodeView 及父类 View，PhoneWindow，ViewRootImpl 及外部类 W 等

• ActivityThread 次要用来和 AMS 通信的客户端，Activity 是咱们编写利用比拟相熟的类

依赖 Linux 底层能力的驱动

次要是 SurfaceFlingger（SF）和 Binder 驱动

• 每一个窗口都对应一个 Surface，SF 驱动的作用就是把每一个 Surface 显示到同一个屏幕上
• Binder 内核驱动的作用，就是为下面的服务端和客户端 (或者服务端和服务端之间)，提供 IPC 通信用的。

Zygote

零碎中运行的第一个 Dalvik 虚拟机程序叫做 zygote，该名称的意义是“一个卵”，，因为接下来的所有 Dalvik 虚拟机过程都是通过这个“卵”孵化进去的。

zygote 过程中蕴含两个次要模块，别离如下：

• Socket 服务端。该 Socket 服务端用于接管启动新的 Dalvik 过程的命令。
• Framework 共享类及共享资源。当 zygote 过程启动后，会装载一些共享的类及资源，其中共享类是在 preload-classes 文件中被定义，共享资源是在 preload-resources 中被定义。因为 zygote 过程用于孵化出其余 Dalvik 过程，因而，这些类和资源装载后，新的 Dalvik 过程就不须要再装载这些类和资源了，这也就是所谓的共享。

zygote 过程对应的具体程序是 app\_rocess, 该程序存在于 system/bin 目录下，启动该程序的指令是 在 init.rc 中进行配置的。

Zygote 有️两个优良的特点

• 每 fork 出的一个过程都是一个 Dalvik 虚拟机，独立的过程能够避免一个程序的解体导致所有程序都解体，这种虚拟机相似 Java 虚拟机，对于程序员来说，能够间接应用 Java 开发利用
• zygote 过程事后会装载共享类和共享资源，这些类及资源实际上就是 SDK 中定义的大部分类和资源。因而，当通过 zygote 孵化出新的过程后，新的 APK 过程只须要去装载 A PK 本身蕴含的类和资源即可，这就无效地解决了多个 APK 共享 Framework 资源的问题。

SystemServer

zygote 孵化出的第一个 Dalvik 过程叫做 SystemServer，SystemServer 仅仅是该过程的别名，而该过程具体对应的程序仍然是 app\_process，因为 SystemServer 是从 app\_process 中孵化进去的。

SystemServer 中创立了一个 Socket 客户端，并有 AmS 负责管理该客户端，之后所有的 Dalvik 过程都将通过该 Socket 客户端间接被启动。当须要启动新的 APK 过程时，AmS 中会通过该 Socket 客户端向 zygote 过程的 Socket 服务端发送一个启动命令，然 后 zygote 会孵化出新的过程。下面提到的服务端，AMS，PMS，WMS 等都是在 SystemServer 中启动的.

Android Framework 源头

操作系统的个别启动流程，分为三个步骤

1. 开机通电后，加载 bootloader 程序
2. 操作系统内核初始化
3. 执行第一个应用程序

Android 零碎是基于 Linux 内核 Kernel，后面 Linux bootloader 这里不做介绍，间接介绍操作系统内核初始化，在这个时候，它会加载 init.rc 文件.

init.rc 文件

在 Android 根目录上面，能够间接找到 init.rc

generic_x86:/ # ls
acct     bin        cache   config data         dev init            init.rc              init.usb.rc      lost+found mnt oem  product sdcard  sys    ueventd.rc 
adb_keys bugreports charger d      default.prop etc init.environ.rc init.usb.configfs.rc init.zygote32.rc metadata   odm proc sbin    storage system vendor     

关上 init.rc

generic_x86:/ # cat init.rc
# ..... 省略其余
 # Now we can start zygote for devices with file based encryption
trigger zygote-start

# It is recommended to put unnecessary data/ initialization from post-fs-data
# to start-zygote in device's init.rc to unblock zygote start.
on zygote-start 
    # A/B update verifier that marks a successful boot.
    exec_start update_verifier_nonencrypted
    start netd
    start zygote
    start zygote_secondary

on property:vold.decrypt=trigger_restart_framework
    stop surfaceflinger
# 启动 SF
    start surfaceflinger  

# ..... 省略其余 media(媒体)  network（网络）等启动 

也就是在 init.rc 时，启动 Android 内核。

app\_process

Android 内核也是 main 办法开始，他的 main 办法在 frameworks/base/cmds/app\_process/app\_main.cpp 下

int main(int argc, char* const argv[])
{
    ...
    // 初始化 AndroidRuntime
    AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));

    bool zygote = false;
    bool startSystemServer = false;
    bool application = false;
    String8 niceName;
    String8 className;

    // 依据参数具体判断启动那个服务
    ++i;  // Skip unused "parent dir" argument.
    while (i < argc) {const char* arg = argv[i++];
        if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
            zygote = true;
            niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
        } else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {startSystemServer = true;} else if (strcmp(arg, "--application") == 0) {application = true;} else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {niceName.setTo(arg + 12);
        } else if (strncmp(arg, "--", 2) != 0) {className.setTo(arg);
            break;
        } else {
            --i;
            break;
        }
    }
    if (!className.isEmpty()) {args.add(application ? String8("application") : String8("tool"));
        runtime.setClassNameAndArgs(className, argc - i, argv + i);
    }else{
        ....
        // 启动 SystemServer
        if (startSystemServer) {args.add(String8("start-system-server"));
        }
    }
    ....
     if (zygote) {
       // 启动 Zygote
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
    } else if (className) {runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
    } else {fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
        app_usage();
        LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
    }
}

在这个 Main 办法中，先初始化了 AppRuntime，他的父类是 AndroidRuntime。而后咱们看到了启动了 Java 类 ZygoteInit。

那 c ++ 代码里怎么启动 Java 类呢，咱们持续看 start 办法

void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{
   ...
   // 启动 Java 虚拟机
     if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote, primary_zygote) != 0) {return;}
    ...
    // 找到 Java 外面的 Main 办法
     jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
            "([Ljava/lang/String;)V");
        if (startMeth == NULL) {ALOGE("JavaVM unable to find main() in'%s'\n", className);
            /* keep going */
        } else {
        // 执行 Main 办法
            env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);
    }
    ....    
}

能够看到最初先创立了 Java 虚拟机，调用了 Java 的 main 办法，是不是感觉有些相熟感了。

ZygoteInit

下面介绍到，会启动 Java 的 ZygoteInit 类，那他外面干了些什么呢？咱们来看一下要害代码，还是从 Main 办法开始

//ZygoteInit.java
  public static void main(String argv[]) {ZygoteServer zygoteServer = new ZygoteServer();
    ZygoteHooks.startZygoteNoThreadCreation();

    // 创立 socket
    zygoteServer.createZygoteSocket(socketName);
    Zygote.createBlastulaSocket(blastulaSocketName);

    if (!enableLazyPreload) {bootTimingsTraceLog.traceBegin("ZygotePreload");
            EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,
            SystemClock.uptimeMillis());
            // 预加载系统资源
            preload(bootTimingsTraceLog);
            EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,
                    SystemClock.uptimeMillis());
            bootTimingsTraceLog.traceEnd(); // ZygotePreload} else {Zygote.resetNicePriority();
    }

    //fork SystemServer 过程
    if (startSystemServer) {Runnable r = forkSystemServer(abiList, socketName, zygoteServer);
        // child (system_server) process.
        if (r != null) {r.run();
            return;
        }
    }

    // 期待 Socket 的接入
    if (caller == null) {Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
        // The select loop returns early in the child process after a fork and
        // loops forever in the zygote.
        caller = zygoteServer.runSelectLoop(abiList);
    }

正文写了大略 Zygote 启动外面的初始化内容

• 创立 Socket
• 加载系统资源
• 启动 SystemServer
• runSelectLoop 期待 socket 接入，开始执行 fork 新的过程.

SystemServer

上面持续看 SystemServer 启动的过程，从 Main 办法开始

//SystemServer.java
   /**
     * The main entry point from zygote.
     */
    public static void main(String[] args) {new SystemServer().run();}

很简略，创立一个本人的对象，并执行 run 办法, 看一下 run 办法

private void run() {
    ...
    if (System.currentTimeMillis() < EARLIEST_SUPPORTED_TIME) {Slog.w(TAG, "System clock is before 1970; setting to 1970.");
        SystemClock.setCurrentTimeMillis(EARLIEST_SUPPORTED_TIME);
    }

    VMRuntime.getRuntime().clearGrowthLimit();
    // The system server has to run all of the time, so it needs to be
    // as efficient as possible with its memory usage.
    VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.8f);

    android.os.Process.setThreadPriority(android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);
    android.os.Process.setCanSelfBackground(false);
    Looper.prepareMainLooper();

   // Create the system service manager.
    mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
    mSystemServiceManager.setStartInfo(mRuntimeRestart,
            mRuntimeStartElapsedTime, mRuntimeStartUptime);
    LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);

   try {traceBeginAndSlog("StartServices");
        startBootstrapServices();
        startCoreServices();
        startOtherServices();
        SystemServerInitThreadPool.shutdown();} catch (Throwable ex) {Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
    } finally {traceEnd();
    }

    Looper.loop();
    throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}

run 办法外面次要进行了设置手机工夫，设置虚拟机内存大小，创立音讯循环 Looper, 创立 SystemServiceManager 等，最次要的是启动了各类服务，咱们接着看一下 startBootstrapServices，startCoreServices，startOtherServices 办法

private void startBootstrapServices() {Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);
    mSystemServiceManager.startService(DeviceIdentifiersPolicyService.class);

    mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
    mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
    mActivityManagerService.setInstaller(installer);
    ....
}

private void startCoreServices() {
    ...
     mSystemServiceManager.startService(BatteryService.class);
     ...
}

 private void startOtherServices() {
        final Context context = mSystemContext;
        VibratorService vibrator = null;
        DynamicAndroidService dynamicAndroid = null;
        IStorageManager storageManager = null;
        NetworkManagementService networkManagement = null;
        IpSecService ipSecService = null;
        NetworkStatsService networkStats = null;
        NetworkPolicyManagerService networkPolicy = null;
        ConnectivityService connectivity = null;
        NsdService serviceDiscovery= null;
        WindowManagerService wm = null;
        SerialService serial = null;
        NetworkTimeUpdateService networkTimeUpdater = null;
        InputManagerService inputManager = null;
        TelephonyRegistry telephonyRegistry = null;
        ConsumerIrService consumerIr = null;
        MmsServiceBroker mmsService = null;
        HardwarePropertiesManagerService hardwarePropertiesService = null;
        ....
}

在这些办法中启动了，咱们的外围服务，和罕用服务。代码中也能够看到 AMS，PMS，WMS 等相干服务.

Launcher 启动介绍

个别服务启动实现后，就会想继调用 systemReady() 办法。在 SysytemServer startOtherServices 中看到一个监听回调

mActivityManagerService.systemReady(() -> {
  try {startSystemUi(context, windowManagerF);
    } catch (Throwable e) {reportWtf("starting System UI", e);
    }
  }
}

static final void startSystemUi(Context context, WindowManagerService windowManager) {Intent intent = new Intent();
        intent.setComponent(new ComponentName("com.android.systemui",
                    "com.android.systemui.SystemUIService"));
        intent.addFlags(Intent.FLAG_DEBUG_TRIAGED_MISSING);
        //Slog.d(TAG, "Starting service:" + intent);
        context.startServiceAsUser(intent, UserHandle.SYSTEM);
        windowManager.onSystemUiStarted();}

而 Ams 启动实现后，显示 Launcher

//AMS.java
 public void systemReady(final Runnable goingCallback, TimingsTraceLog traceLog) {
 ...
     startHomeActivityLocked(currentUserId, "systemReady");
     //
     mStackSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked();
 ...
 }

其实到这里大抵流程就介绍完了，然而文章开始的 ActivityThread 的 main 办法是何时被调用的，还没答复，这里不具体开展，简略答复一些.

ActivityThread 的 main 办法如何被调用的？

AMS 是治理 Activity 的启动完结等，查看 AMS 代码，当以后启动的 APP 没有创立过程时，会最终调用到 ZygoteProcess，而后向 Zygote 发送一个 socket 申请。

resumeTopActivityLocked -> startProcessLocked -> Process.start() -> ZygoteProcess.start() -> ZygoteProcess.startViaZygote() —> ZygoteProcess.zygoteSendArgsAndGetResult()

接下来，看一下大抵代码

//AMS.java
private final boolean startProcessLocked(ProcessRecord app, String hostingType,
            String hostingNameStr, boolean disableHiddenApiChecks, String abiOverride) {
            // 这里 entryPoint 为 ActivityThread
     final String entryPoint = "android.app.ActivityThread";

    return startProcessLocked(hostingType, hostingNameStr, entryPoint, app, uid, gids,
                    runtimeFlags, mountExternal, seInfo, requiredAbi, instructionSet, invokeWith,
                    startTime);    
}

//ZygoteProcess.java
private Process.ProcessStartResult startViaZygote(final String processClass,...){ArrayList<String> argsForZygote = new ArrayList<String>();
    argsForZygote.add("--runtime-args");
    argsForZygote.add("--setuid=" + uid);
    argsForZygote.add("--setgid=" + gid);
    argsForZygote.add("--runtime-flags=" + runtimeFlags);
    argsForZygote.add("--target-sdk-version=" + targetSdkVersion);
    if (startChildZygote) {argsForZygote.add("--start-child-zygote");
    }
    argsForZygote.add(processClass);
    synchronized(mLock) {return zygoteSendArgsAndGetResult(openZygoteSocketIfNeeded(abi),
                                              useBlastulaPool,
                                              argsForZygote);
    }
}

// 发动 Socket 申请，给 Zygote
private static Process.ProcessStartResult zygoteSendArgsAndGetResult(ArrayList<String> args,..){blastulaSessionSocket = zygoteState.getBlastulaSessionSocket();

    final BufferedWriter blastulaWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(blastulaSessionSocket.getOutputStream()),
                                Zygote.SOCKET_BUFFER_SIZE);
    final DataInputStream blastulaReader =
    new DataInputStream(blastulaSessionSocket.getInputStream());
    blastulaWriter.write(msgStr);
    blastulaWriter.flush();
    ...
}

最终 Zygote 收到申请调用 ZygoteInit 中 zygoteinit 办法

//ZygoteInit.java
 public static final Runnable zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv,
            ClassLoader classLoader) {if (RuntimeInit.DEBUG) {Slog.d(RuntimeInit.TAG, "RuntimeInit: Starting application from zygote");
        }

        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ZygoteInit");
        RuntimeInit.redirectLogStreams();

        RuntimeInit.commonInit();
        ZygoteInit.nativeZygoteInit();
        return RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);
    }

在 RuntimeInit 中 findStaticMain，最初在 ZygoteInit 中执行最终返回的这个 Runnable, 达到调用 main 办法的目标.

protected static Runnable applicationInit(int targetSdkVersion, String[] argv,
            ClassLoader classLoader) {nativeSetExitWithoutCleanup(true);
        VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.75f);
        VMRuntime.getRuntime().setTargetSdkVersion(targetSdkVersion);
        final Arguments args = new Arguments(argv);
        Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
        return findStaticMain(args.startClass, args.startArgs, classLoader);
    }

protected static Runnable findStaticMain(String className, String[] argv,
            ClassLoader classLoader) {
        ..
        m = cl.getMethod("main", new Class[] {String[].class });
        return new MethodAndArgsCaller(m, argv);
    }

本文转自 https://www.jianshu.com/p/5ba93dee3dfd，如有侵权，请分割删除。

相干视频举荐：

【2021 最新版】Android studio 装置教程 +Android（安卓）零基础教程视频（适宜 Android 0 根底，Android 初学入门）含音视频_哔哩哔哩_bilibili

【Android 进阶教程】——Framework 面试必问的 Handler 源码解析_哔哩哔哩_bilibili

Android 进阶零碎学习——Gradle 入门与我的项目实战_哔哩哔哩_bilibili

Android 架构设计原理与实战——Jetpack 联合 MVP 组合利用开发一个优良的 APP！_哔哩哔哩_bilibili