Android 启动流程分析（二）

接 Android 启动流程分析（一）
activityThread就是在createSystemContext()这个函数中创建的，继续看ActivityThread中如何生成Context：

    @UnsupportedAppUsage
    public ContextImpl getSystemContext() {
        synchronized (this) {
            if (mSystemContext == null) {
                mSystemContext = ContextImpl.createSystemContext(this);
            }
            return mSystemContext;
        }
    }

ContextImpl是Context类的具体实现，里面封装完成了生成几种常用的createContext的方法：

    @UnsupportedAppUsage
    static ContextImpl createSystemContext(ActivityThread mainThread) {
        LoadedApk packageInfo = new LoadedApk(mainThread);
        ContextImpl context = new ContextImpl(null, mainThread, packageInfo, null, null, null, null,
                0, null, null);
        context.setResources(packageInfo.getResources());
        context.mResources.updateConfiguration(context.mResourcesManager.getConfiguration(),
                context.mResourcesManager.getDisplayMetrics());
        context.mIsSystemOrSystemUiContext = true;
        return context;
    }
    // 创建SystemUiContext
 static ContextImpl createSystemUiContext(ContextImpl systemContext, int displayId) {
        final LoadedApk packageInfo = systemContext.mPackageInfo;
        ContextImpl context = new ContextImpl(null, systemContext.mMainThread, packageInfo, null,
                null, null, null, 0, null, null);
        context.setResources(createResources(null, packageInfo, null, displayId, null,
                packageInfo.getCompatibilityInfo(), null));
        context.updateDisplay(displayId);
        context.mIsSystemOrSystemUiContext = true;
        return context;
    }
// 创建AppContext
  static ContextImpl createAppContext(ActivityThread mainThread, LoadedApk packageInfo,
            String opPackageName) {
        if (packageInfo == null) throw new IllegalArgumentException("packageInfo");
        ContextImpl context = new ContextImpl(null, mainThread, packageInfo, null, null, null, null,
                0, null, opPackageName);
        context.setResources(packageInfo.getResources());
        context.mIsSystemOrSystemUiContext = isSystemOrSystemUI(context);
        return context;
    }
 // 创建ActivityContext
  @UnsupportedAppUsage(maxTargetSdk = Build.VERSION_CODES.R, trackingBug = 170729553)
    static ContextImpl createActivityContext(ActivityThread mainThread,
            LoadedApk packageInfo, ActivityInfo activityInfo, IBinder activityToken, int displayId,
            Configuration overrideConfiguration) {
        if (packageInfo == null) throw new IllegalArgumentException("packageInfo");

        String[] splitDirs = packageInfo.getSplitResDirs();
        ClassLoader classLoader = packageInfo.getClassLoader();

        if (packageInfo.getApplicationInfo().requestsIsolatedSplitLoading()) {
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_RESOURCES, "SplitDependencies");
            try {
                classLoader = packageInfo.getSplitClassLoader(activityInfo.splitName);
                splitDirs = packageInfo.getSplitPaths(activityInfo.splitName);
            } catch (NameNotFoundException e) {
                // Nothing above us can handle a NameNotFoundException, better crash.
                throw new RuntimeException(e);
            } finally {
                Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_RESOURCES);
            }
        }

        ContextImpl context = new ContextImpl(null, mainThread, packageInfo, null,
                activityInfo.splitName, activityToken, null, 0, classLoader, null);
        context.mIsUiContext = true;
        context.mIsAssociatedWithDisplay = true;
        context.mIsSystemOrSystemUiContext = isSystemOrSystemUI(context);

        // Clamp display ID to DEFAULT_DISPLAY if it is INVALID_DISPLAY.
        displayId = (displayId != Display.INVALID_DISPLAY) ? displayId : Display.DEFAULT_DISPLAY;

        final CompatibilityInfo compatInfo = (displayId == Display.DEFAULT_DISPLAY)
                ? packageInfo.getCompatibilityInfo()
                : CompatibilityInfo.DEFAULT_COMPATIBILITY_INFO;

        final ResourcesManager resourcesManager = ResourcesManager.getInstance();

        // Create the base resources for which all configuration contexts for this Activity
        // will be rebased upon.
        context.setResources(resourcesManager.createBaseTokenResources(activityToken,
                packageInfo.getResDir(),
                splitDirs,
                packageInfo.getOverlayDirs(),
                packageInfo.getApplicationInfo().sharedLibraryFiles,
                displayId,
                overrideConfiguration,
                compatInfo,
                classLoader,
                packageInfo.getApplication() == null ? null
                        : packageInfo.getApplication().getResources().getLoaders()));
        context.mDisplay = resourcesManager.getAdjustedDisplay(displayId,
                context.getResources());
        return context;
    }

初始化SystemServiceManager,用来管理启动service
SystemServiceManager中封装了启动Service的startService方法启动系统必要的Service，启动service的流程又分成三步走（这段代码在SystemServer中）：

      // Start services.
        try {
            t.traceBegin("StartServices");
            //系统必须需要的服务
            startBootstrapServices(t);
            startCoreServices(t);
            startOtherServices(t);
        } catch (Throwable ex) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
        } finally {
            t.traceEnd(); // StartServices
        }

启动BootstrapServices,就是系统必须需要的服务，这些服务直接耦合性很高，所以干脆就放在一个方法里面一起启动，比如PowerManagerService、RecoverySystemService、DisplayManagerService、ActivityManagerService等等启动以基本的核心Service，很简单，只有三个BatteryService、UsageStatsService、WebViewUpdateService启动其它需要用到的Service，比如NetworkScoreService、AlarmManagerService。
需要说明的是：这里，Zygote会默默的在后台凝视着自己的大儿子，一旦发现SystemServer 挂掉了，将其回收，然后将自己杀掉，重新开始新的一生。 这段代码在：dalvik/vm/native/dalvik_system_zygote.cpp 中，有兴趣的同学可以自己去看看。

什么情况下Zygote进程会重启呢？

servicemanager进程被杀;
(onresart)surfaceflinger进程被杀;
(onresart)Zygote进程自己被杀;
(oneshot=false)system_server进程被杀; (waitpid)

子进程与父进程的区别

除了文件锁以外,其他的锁都会被继承
各自的进程ID和父进程ID不同
子进程的未决告警被清除；
子进程的未决信号集设置为空集。

写时拷贝 (copy- on-write)

Linux 的 fork() 使用是通过写时拷贝 (copy- on-write) 实现。写时拷贝是一种可以推迟甚至避免拷贝数据的技术。内核此时并不复制整个进程的地址空间，而是让父子进程共享同一个地址空间。只用在需要写入的时候才会复制地址空间，从而使各个进行拥有各自的地址空间。也就是说，资源的复制是在需要写入的时候才会进行，在此之前，只有以只读方式共享

孤儿进程、僵尸进程

fork系统调用之后，父子进程将交替执行，执行顺序不定。如果父进程先退出，子进程还没退出那么子进程的父进程将变为init进程（托孤给了init进程）。（注：任何一个进程都必须有父进程）如果子进程先退出，父进程还没退出，那么子进程必须等到父进程捕获到了子进程的退出状态才真正结束，否则这个时候子进程就成为僵进程（僵尸进程：只保留一些退出信息供父进程查询）
附：几个常见的面试题

1. 你了解 Android 系统启动流程吗

当按电源键触发开机，首先会从 ROM 中预定义的地方加载引导程序 BootLoader 到 RAM 中，并执行 BootLoader 程序启动 Linux Kernel，然后启动用户级别的第一个进程： init 进程。init 进程会解析init.rc 脚本做一些初始化工作，包括挂载文件系统、创建工作目录以及启动系统服务进程等，其中系统服务进程包括 Zygote、service manager、media 等。在 Zygote 中会进一步去启动 system_server 进程，然后在 system_server 进程中会启动 AMS、WMS、PMS 等服务，等这些服务启动之后，AMS 中就会打开 Launcher 应用的 home Activity，最终就看到了手机的 “桌面”。

2.system_server 为什么要在 Zygote 中启动，而不是由 init 直接启动呢？

Zygote 作为一个孵化器，可以提前加载一些资源，这样 fork() 时基于 Copy-On-Write 机制创建的其他进程就能直接使用这些资源，而不用重新加载。比如 system_server 就可以直接使用 Zygote 中的 JNI函数、共享库、常用的类、以及主题资源。

3.为什么要专门使用 Zygote 进程去孵化应用进程，而不是让 system_server 去孵化呢？

首先 system_server 相比 Zygote 多运行了 AMS、WMS 等服务，这些对一个应用程序来说是不需要的。另外进程的 fork() 对多线程不友好，仅会将发起调用的线程拷贝到子进程，这可能会导致死锁，而system_server 中肯定是有很多线程的。

4.能说说具体是怎么导致死锁的吗？

在 POSIX 标准中，fork 的行为是这样的：复制整个用户空间的数据（通常使用 copy-on-write 的策略，所以可以实现的速度很快）以及所有系统对象，然后仅复制当前线程到子进程。这里：所有父进程中别的线程，到了子进程中都是突然蒸发掉的对于锁来说，从 OS 看，每个锁有一个所有者，即最后一次 lock 它的线程。假设这么一个环境，在 fork之前，有一个子线程 lock 了某个锁，获得了对锁的所有权。fork 以后，在子进程中，所有的额外线程都人间蒸发了。而锁却被正常复制了，在子进程看来，这个锁没有主人，所以没有任何人可以对它解锁。当子进程想 lock 这个锁时，不再有任何手段可以解开了。程序发生死锁。

5.Zygote 为什么不采用 Binder 机制进行 IPC 通信？

Binder 机制中存在 Binder 线程池，是多线程的，如果 Zygote 采用 Binder 的话就存在上面说的fork() 与多线程的问题了。其实严格来说，Binder 机制不一定要多线程，所谓的 Binder 线程只不过是在循环读取 Binder 驱动的消息而已，只注册一个 Binder 线程也是可以工作的，比如 service manager就是这样的。实际上 Zygote 尽管没有采取 Binder 机制，它也不是单线程的，但它在 fork() 前主动停止了其他线程，fork() 后重新启动了。