Android启动过程详解（4）——SystemServer
16lz
2021-01-26
上一篇博客介绍了ZygoteService的启动过程，在Zygote的启动后首先就会启动SystemServer，所以SystemServer可以看做是Zygote嫡长子。能够成为嫡长子的必然有着非常重要的作用，的确是这样，Android应用框架中的各种Service，例如ActivityManagerService，PacakgeManagerService，WindowManagerService等等重要的系统服务都是在SystemServer中启动的。这篇博客我们就来看看SystemServer的启动过程。
1.SystemServer启动
SystemServer是通过Zygote.startSystemServer来启动的，所以首先来看看对应的代码,其对应的实现在dalvik_system_Zygote.c中，这是一个native函数：
[-->dalvik_system_Zygote.c]static voidDalvik_dalvik_system_Zygote_forkSystemServer( const u4* args, JValue* pResult){ pid_tpid; //根据参数，fork一个子进程 pid =forkAndSpecializeCommon(args); if (pid > 0) { int status; gDvm.systemServerPid = pid;//保存system_server的进程id //函数退出前须先检查刚创建的子进程是否退出了。 if(waitpid(pid, &status, WNOHANG) == pid) { //如果system_server退出了，Zygote直接干掉了自己 //看来Zygote和SS的关系异常紧密，简直是生死与共！ kill(getpid(), SIGKILL); } } RETURN_INT(pid);}通过上面的代码可以看出，Zygote会fork出一个进程作为SystemServer的宿主，具体的操作是在forkAndSpecializeCommon中完成。在完成创建SystemServer的进程之后，Zygote会检查其对应的进程是否退出，如果退出了，Zygote也会杀死自己。
下面，再看看forkAndSpecializeCommon，代码如下所示：
[-->dalvik_system_Zygote.c]static pid_t forkAndSpecializeCommon(const u4*args){ pid_tpid; uid_tuid = (uid_t) args[0]; gid_tgid = (gid_t) args[1]; ArrayObject* gids = (ArrayObject *)args[2]; u4debugFlags = args[3]; ArrayObject *rlimits = (ArrayObject *)args[4]; //设置信号处理，待会儿要看看这个函数。 setSignalHandler(); pid =fork(); //fork子进程 if (pid== 0) { //对子进程要根据传入的参数做一些处理，例如设置进程名，设置各种id（用户id，组id等） }......}最后看看setSignalHandler函数，它由Zygote在fork子进程前调用，代码如下所示：
[-->dalvik_system_Zygote.c]static void setSignalHandler(){ interr; structsigaction sa; memset(&sa, 0, sizeof(sa)); sa.sa_handler = sigchldHandler; err =sigaction (SIGCHLD, &sa, NULL);//设置信号处理函数，该信号是子进程死亡的信号}直接看这个信号处理函数sigchldHandler
static void sigchldHandler(int s){ pid_tpid; intstatus; while((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG)) > 0) { } else if (WIFSIGNALED(status)) { } } //如果死去的子进程是SS，则Zygote把自己也干掉了，这样就做到了生死与共！ if(pid == gDvm.systemServerPid) { kill(getpid(), SIGKILL); } }2.SystemServer的作用
接下来看看SystemServer在启动的过程中具体做了些什么。
pid =Zygote.forkSystemServer(); if(pid == 0) { //子进程处理逻辑： handleSystemServerProcess(parsedArgs); }从代码中可以看到，当SystemServer被fork出来之后，会调用handleSystemServerProcess来处理自身的启动逻辑。
[-->ZygoteInit.java]private static void handleSystemServerProcess( ZygoteConnection.ArgumentsparsedArgs) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller { //关闭从Zygote那里继承下来的Socket。 closeServerSocket(); //设置SS进程的一些参数。 setCapabilities(parsedArgs.permittedCapabilities, parsedArgs.effectiveCapabilities); //调用ZygoteInit函数。 RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.remainingArgs); }好了，SS走到RuntimeInit了，它的代码在RuntimeInit.java中，如下所示：
[-->RuntimeInit.java]public static final void zygoteInit(String[]argv) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller { //做一些常规初始化 commonInit(); //①native层的初始化。 zygoteInitNative(); intcurArg = 0; for (/* curArg */ ; curArg < argv.length; curArg++) { String arg = argv[curArg]; if (arg.equals("--")) { curArg++; break; } else if (!arg.startsWith("--")) { break; } else if (arg.startsWith("--nice-name=")) { String niceName = arg.substring(arg.indexOf('=') + 1); //设置进程名为niceName，也就是"system_server" Process.setArgV0(niceName); } } //startClass名为"com.android.server.SystemServer" String startClass = argv[curArg++]; String[] startArgs = new String[argv.length - curArg]; System.arraycopy(argv, curArg, startArgs, 0, startArgs.length); //②调用startClass，也就是com.android.server.SystemServer类的main函数。 invokeStaticMain(startClass, startArgs);}上面的代码有两个地方比较重要：
- zygoteInitNative，执行native层的初始化
- invokeStaticMain(startClass, startArgs)：执行SystemServer的main函数。
接下来分别讲一下以上两点：
2.1 zygoteInitNative
该函数最终会调用AppMain的onZygoteInit函数：
[-->App_main.cpp] virtual void onZygoteInit() { //下面这些东西和Binder有关系 sp proc = ProcessState::self(); if(proc->supportsProcesses()) { proc->startThreadPool();//启动一个线程，用于Binder通信。 } } 2.2 invokeStaticMain
[-->RuntimeInit.java]private static void invokeStaticMain(StringclassName, String[] argv) throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller { ...... //className为"com.android.server.SystemServer" Class<?> cl; try { cl = Class.forName(className); }catch (ClassNotFoundException ex) { throw new RuntimeException( "Missing class wheninvoking static main " + className, ex); } Method m; try { //找到com.android.server.SystemServer类的main函数，肯定有地方要调用它 m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class }); }catch (NoSuchMethodException ex) { ...... }catch (SecurityException ex) { ...... } int modifiers = m.getModifiers(); if(! (Modifier.isStatic(modifiers) && Modifier.isPublic(modifiers))) { ...... } //抛出一个异常 throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv); }这个函数比较奇怪的一点是，在加载到com.android.server.SystemServer类以及找到其对应的main函数之后，并没有直接启动该函数，而是抛出了一个异常，这个异常会在ZygoteInit的main函数中catch，然后才启动对应的面函数。这样做的原因是为了清空堆栈，让用户看到堆栈的栈顶是ZygoteInit.main。
接下来再来看看Zygote在启动后都干了些什么，首先来看看main函数：
[-->SystemServer.java]public static void main(String[] args) { ...... //加载libandroid_servers.so System.loadLibrary("android_servers"); //调用native的init1函数。 init1(args);}所以启动过程转移到了init1函数中：
init1是native函数，在com_android_server_SystemServer.cpp中实现：
[-->com_android_server_SystemServer.cpp]extern "C" int system_init();static voidandroid_server_SystemServer_init1(JNIEnv* env, jobject clazz){ system_init();//调用另外一个函数。}system_init的实现在system_init.cpp中，它的代码如下所示：
[-->system_init.cpp]extern "C" status_t system_init(){ //下面这些调用和Binder有关，我们会在第6章中讲述，这里先不必管它。 sp proc(ProcessState::self()); sp sm = defaultServiceManager(); spgrim = new GrimReaper(); sm->asBinder()->linkToDeath(grim, grim.get(), 0); charpropBuf[PROPERTY_VALUE_MAX]; property_get("system_init.startsurfaceflinger", propBuf,"1"); if(strcmp(propBuf, "1") == 0) { //SurfaceFlinger服务在system_server进程创建 SurfaceFlinger::instantiate(); } ...... //调用com.android.server.SystemServer类的init2函数 AndroidRuntime* runtime = AndroidRuntime::getRuntime(); runtime->callStatic("com/android/server/SystemServer","init2");//下面这几个函数调用和Binder通信有关。 if (proc->supportsProcesses()) { ProcessState::self()->startThreadPool(); //调用joinThreadPool后，当前线程也加入到Binder通信的大潮中 IPCThreadState::self()->joinThreadPool(); } returnNO_ERROR;} init1函数创建了一些系统服务，然后把调用线程加入Binder通信中。不过其间还通过JNI调用了com.android.server.SystemServer类的init2函数，下面就来看看这个init2函数。init2在Java层，代码在SystemServer.java中:
[-->SystemServer.java]public static final void init2() { Threadthr = new ServerThread(); thr.setName("android.server.ServerThread"); thr.start();//启动一个ServerThread}启动了一个ServerThread线程。请直接看它的run函数。这个函数比较长，大概看看它干了什么即可。
[-->SystemServer.java::ServerThread的run函数]public void run(){ .... //启动Entropy Service ServiceManager.addService("entropy",new EntropyService()); //启动电源管理服务 power =new PowerManagerService(); ServiceManager.addService(Context.POWER_SERVICE, power); //启动电池管理服务。 battery= new BatteryService(context); ServiceManager.addService("battery", battery); //初始化看门狗 Watchdog.getInstance().init(context,battery, power, alarm, ActivityManagerService.self()); //启动WindowManager服务 wm =WindowManagerService.main(context, power, factoryTest !=SystemServer.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL); ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE,wm); //启动ActivityManager服务(ActivityManagerService)ServiceManager.getService("activity")).setWindowManager(wm); ......//系统各种重要服务都在这里启动 Looper.loop(); //进行消息循环，然后处理消息。关于这部分内容参见第5章。}init2函数比较简单，就是单独创建一个线程，用以启动系统各项服务。至此，SystemServer启动完毕。
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