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前言

上篇說(shuō)到Android系統(tǒng)的啟動(dòng)流程，Zygote進(jìn)程fork的第一個(gè)進(jìn)程就是SystemServer進(jìn)程。

這個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)啟動(dòng)和管理JavaFramework層，也就是提供了框架層的很多服務(wù)，比如我們熟知的AMS，PMS，WMS，還有DisplayManagerService、CameraService等等，也就是說(shuō)它掌握了Android系統(tǒng)中的命脈，是Android系統(tǒng)中的大管家。

一起瞅瞅吧～

(本文源碼基于Android9.0)

誕生

之前在Android系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程中???說(shuō)到，SystemServer進(jìn)程是由Zygote進(jìn)程fork而來(lái)。

fork()函數(shù)通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建一個(gè)與原來(lái)進(jìn)程幾乎完全相同的進(jìn)程，可以理解為COPY了一個(gè)進(jìn)程出來(lái)，而這個(gè)新進(jìn)程就是它的子進(jìn)程。

而關(guān)于SystemServer的誕生，還要從ZygoteInit的forkSystemServer方法說(shuō)起...(只保留主要代碼)

 
 
 
 

  
  
  
  
private static Runnable forkSystemServer(String abiList, String socketName, 
  
  
  
  
           ZygoteServer zygoteServer) { 
  
  
  
  
       //...  
  
  
  
  
 
  
  
  
  
       // 1 
  
  
  
  
       int pid; 
  
  
  
  
       pid = Zygote.forkSystemServer( 
  
  
  
  
                   parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, 
  
  
  
  
                   parsedArgs.gids, 
  
  
  
  
                   parsedArgs.runtimeFlags, 
  
  
  
  
                   null, 
  
  
  
  
                   parsedArgs.permittedCapabilities, 
  
  
  
  
                   parsedArgs.effectiveCapabilities); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
       /* For child process */ 
  
  
  
  
       if (pid == 0) { 
  
  
  
  
           //2 
  
  
  
  
           zygoteServer.closeServerSocket(); 
  
  
  
  
           //3 
  
  
  
  
           return handleSystemServerProcess(parsedArgs); 
  
  
  
  
       } 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
       return true; 
  
  
  
  
   } 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
   /** 
  
  
  
  
    * Finish remaining work for the newly forked system server process. 
  
  
  
  
    */ 
  
  
  
  
   private static Runnable handleSystemServerProcess(ZygoteConnection.Arguments parsedArgs) { 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
           //...  
  
  
  
  
 
  
  
  
  
           /* 
  
  
  
  
            * Pass the remaining arguments to SystemServer. 
  
  
  
  
            */ 
  
  
  
  
           ZygoteInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs, cl); 
  
  
  
  
   } 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
   public static final Runnable zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader) { 
  
  
  
  
       //... 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
    //4  
  
  
  
  
       RuntimeInit.commonInit(); 
  
  
  
  
       //5 
  
  
  
  
       ZygoteInit.nativeZygoteInit(); 
  
  
  
  
       //6 
  
  
  
  
       return RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader); 
  
  
  
  
   } 
 
 
 
 

startSystemServer方法中：

• 1、調(diào)用forkSystemServer方法創(chuàng)建了子進(jìn)程——SystemServer進(jìn)程。
• 2、fork之后，這里判斷了fork的返回值pid是否等于0，如果等于0，就代表fork成功，就處在SystemServer進(jìn)程中了。然后關(guān)閉了從Zygote進(jìn)程fork帶來(lái)的Socket對(duì)象。
• 3、然后調(diào)用了handleSystemServerProcess方法，并最終走到zygoteInit，做了一些新進(jìn)程的初始化工作。

zygoteInit方法中：

• 4、commonInit方法就是做了一些進(jìn)程通用的初始化工作,比如設(shè)置時(shí)區(qū)，重置log配置。
• 5、nativeZygoteInit方法通過(guò)JNI會(huì)走到native層，主要的工作就是創(chuàng)建了新的Binder線程池，這樣SystemServer才能和各大app進(jìn)程進(jìn)行通信。
• 6、applicationInit方法，最終會(huì)走到findStaticMain方法中，通過(guò)反射調(diào)用SystemServer類的main方法，簡(jiǎn)單貼下代碼：

 
 
 
 

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

工作

SystemServer進(jìn)程創(chuàng)建出來(lái)了，并且做了一些初始化工作，接下來(lái)就來(lái)到了main方法了，顧名思義，肯定要開(kāi)始正經(jīng)主要的工作了。

 
 
 
 

  
  
  
  
public static void main(String[] args) { 
  
  
  
  
        new SystemServer().run(); 
  
  
  
  
    } 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
    private void run() { 
  
  
  
  
        try { 
  
  
  
  
            //... 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            // 1 
  
  
  
  
            android.os.Process.setThreadPriority( 
  
  
  
  
                android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND); 
  
  
  
  
            android.os.Process.setCanSelfBackground(false); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            Looper.prepareMainLooper(); 
  
  
  
  
            Looper.getMainLooper().setSlowLogThresholdMs( 
  
  
  
  
                    SLOW_DISPATCH_THRESHOLD_MS, SLOW_DELIVERY_THRESHOLD_MS); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            // 2 
  
  
  
  
            System.loadLibrary("android_servers"); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            // 3 
  
  
  
  
            performPendingShutdown(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            // 4 
  
  
  
  
            createSystemContext(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            // 5 
  
  
  
  
            mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext); 
  
  
  
  
            mSystemServiceManager.setStartInfo(mRuntimeRestart, 
  
  
  
  
                    mRuntimeStartElapsedTime, mRuntimeStartUptime); 
  
  
  
  
            LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager); 
  
  
  
  
            // Prepare the thread pool for init tasks that can be parallelized 
  
  
  
  
            SystemServerInitThreadPool.get(); 
  
  
  
  
        } finally { 
  
  
  
  
            traceEnd();  
  
  
  
  
        } 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        //... 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        // Start services. 
  
  
  
  
        try { 
  
  
  
  
            //6 
  
  
  
  
            startBootstrapServices(); 
  
  
  
  
            //7 
  
  
  
  
            startCoreServices(); 
  
  
  
  
            //8 
  
  
  
  
            startOtherServices(); 
  
  
  
  
            SystemServerInitThreadPool.shutdown(); 
  
  
  
  
        }  
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        //... 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        // Loop forever. 
  
  
  
  
        Looper.loop(); 
  
  
  
  
        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited"); 
  
  
  
  
    }     
 
 
 
 

• 1、準(zhǔn)備主線程，Looper。
• 2、加載動(dòng)態(tài)庫(kù)。
• 3、檢測(cè)上次關(guān)機(jī)過(guò)程是否失敗。
• 4、初始化系統(tǒng)上下文。

 
 
 
 

  
  
  
  
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); 
  
  
  
  
    } 
 
 
 
 

在這個(gè)方法中，創(chuàng)建了ActivityThread類，獲取了上下文，并設(shè)置了一些系統(tǒng)主題。

• 5、創(chuàng)建SystemServiceManager，用于后續(xù)的系統(tǒng)服務(wù)管理創(chuàng)建等工作。

run方法最后的工作就是啟動(dòng)三個(gè)服務(wù)類型的服務(wù)，也是我們重點(diǎn)關(guān)注的，分別是引導(dǎo)服務(wù)，核心服務(wù)，其他服務(wù)。

這些服務(wù)一共有100多個(gè)，關(guān)系著Android整個(gè)應(yīng)用生態(tài)，下面我們具體說(shuō)下。

• 6、啟動(dòng)引導(dǎo)服務(wù)

 
 
 
 

  
  
  
  
private void startBootstrapServices() { 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        //安裝APK服務(wù) 
  
  
  
  
        traceBeginAndSlog("StartInstaller"); 
  
  
  
  
        Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class); 
  
  
  
  
        traceEnd(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        //AMS，負(fù)責(zé)四大組件的啟動(dòng)調(diào)度等工作 
  
  
  
  
        mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService( 
  
  
  
  
                ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService(); 
  
  
  
  
        mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager); 
  
  
  
  
        mActivityManagerService.setInstaller(installer); 
  
  
  
  
        traceEnd(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        // 管理和顯示背光LED等服務(wù) 
  
  
  
  
        traceBeginAndSlog("StartLightsService"); 
  
  
  
  
        mSystemServiceManager.startService(LightsService.class); 
  
  
  
  
        traceEnd(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        //PMS,負(fù)責(zé)APK安裝，解析卸載等工作 
  
  
  
  
        traceBeginAndSlog("StartPackageManagerService"); 
  
  
  
  
        mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer, 
  
  
  
  
                mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore); 
  
  
  
  
        mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot(); 
  
  
  
  
        mPackageManager = mSystemContext.getPackageManager(); 
  
  
  
  
        traceEnd(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        //... 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
    } 
 
 
 
 

引導(dǎo)服務(wù)中，有幾個(gè)我們畢竟熟悉的，比如AMS、PMS。

• 7、啟動(dòng)核心服務(wù)

 
 
 
 

  
  
  
  
private void startCoreServices() { 
  
  
  
  
        traceBeginAndSlog("StartBatteryService"); 
  
  
  
  
        // 管理電池相關(guān)服務(wù) 
  
  
  
  
        mSystemServiceManager.startService(BatteryService.class); 
  
  
  
  
        traceEnd(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        // 收集用戶使用時(shí)長(zhǎng)服務(wù) 
  
  
  
  
        traceBeginAndSlog("StartUsageService"); 
  
  
  
  
        mSystemServiceManager.startService(UsageStatsService.class); 
  
  
  
  
        mActivityManagerService.setUsageStatsManager( 
  
  
  
  
                LocalServices.getService(UsageStatsManagerInternal.class)); 
  
  
  
  
        traceEnd(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        // Webview更新服務(wù) 
  
  
  
  
        if (mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_WEBVIEW)) { 
  
  
  
  
            traceBeginAndSlog("StartWebViewUpdateService"); 
  
  
  
  
            mWebViewUpdateService = mSystemServiceManager.startService(WebViewUpdateService.class); 
  
  
  
  
            traceEnd(); 
  
  
  
  
        } 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
        //... 
  
  
  
  
    } 
 
 
 
 

• 8、啟動(dòng)其他服務(wù)

 
 
 
 

  
  
  
  
private void startOtherServices() { 
  
  
  
  
   //... 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
            //電話管理服務(wù) 
  
  
  
  
            traceBeginAndSlog("StartTelephonyRegistry"); 
  
  
  
  
            telephonyRegistry = new TelephonyRegistry(context); 
  
  
  
  
            ServiceManager.addService("telephony.registry", telephonyRegistry); 
  
  
  
  
            traceEnd();     
  
  
  
  
 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            //WMS,窗口管理服務(wù)，也是打交道比較多的 
  
  
  
  
            traceBeginAndSlog("StartWindowManagerService"); 
  
  
  
  
            ConcurrentUtils.waitForFutureNoInterrupt(mSensorServiceStart, START_SENSOR_SERVICE); 
  
  
  
  
            mSensorServiceStart = null; 
  
  
  
  
            wm = WindowManagerService.main(context, inputManager, 
  
  
  
  
                    mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL, 
  
  
  
  
                    !mFirstBoot, mOnlyCore, new PhoneWindowManager()); 
  
  
  
  
            ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm, /* allowIsolated= */ false, 
  
  
  
  
                    DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL | DUMP_FLAG_PROTO); 
  
  
  
  
            ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager, 
  
  
  
  
                    /* allowIsolated= */ false, DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL); 
  
  
  
  
            traceEnd(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            //輸入事件管理服務(wù) 
  
  
  
  
            traceBeginAndSlog("StartInputManager"); 
  
  
  
  
            inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputMonitor()); 
  
  
  
  
            inputManager.start(); 
  
  
  
  
            traceEnd();      
  
  
  
  
 
  
  
  
  
            //...      
  
  
  
  
} 
 
 
 
 

啟動(dòng)了這么多服務(wù)，我們?cè)倏匆幌路?wù)都是怎么具體啟動(dòng)的：

 
 
 
 

  
  
  
  
public  T startService(Class serviceClass) { 
  
  
  
  
       try { 
  
  
  
  
           final String name = serviceClass.getName(); 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
           // Create the service. 
  
  
  
  
           final T service; 
  
  
  
  
           try { 
  
  
  
  
               Constructor constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class); 
  
  
  
  
               service = constructor.newInstance(mContext); 
  
  
  
  
           } //... 
  
  
  
  
           startService(service); 
  
  
  
  
           return service; 
  
  
  
  
       } finally { 
  
  
  
  
           Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER); 
  
  
  
  
       } 
  
  
  
  
   } 
  
  
  
  
 
  
  
  
  
   // 所有系統(tǒng)服務(wù)的集合 
  
  
  
  
   private final ArrayList mServices = new ArrayList();     
  
  
  
  
 
  
  
  
  
   public void startService(@NonNull final SystemService service) { 
  
  
  
  
       // Register it. 
  
  
  
  
       mServices.add(service); 
  
  
  
  
       // Start it. 
  
  
  
  
       long time = SystemClock.elapsedRealtime(); 
  
  
  
  
       try { 
  
  
  
  
           service.onStart(); 
  
  
  
  
       } catch (RuntimeException ex) { 
  
  
  
  
           throw new RuntimeException("Failed to start service " + service.getClass().getName() 
  
  
  
  
                   + ": onStart threw an exception", ex); 
  
  
  
  
       } 
  
  
  
  
       warnIfTooLong(SystemClock.elapsedRealtime() - time, service, "onStart"); 
  
  
  
  
   } 
 
 
 
 

可以看到，首先通過(guò)反射創(chuàng)建了對(duì)應(yīng)的Service類，然后把對(duì)應(yīng)的Service加入到mServices集合中，完成注冊(cè)。然后調(diào)用onStart方法啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的Service，完成初始化工作。

到這里，SystemServer的啟動(dòng)工作就完成了，再來(lái)回顧下，這個(gè)過(guò)程，到底干了些啥?

• 首先，Zygote fork了SystemServer這個(gè)子進(jìn)程，然后關(guān)閉了原有的socket，創(chuàng)建了新的Binder線程池。
• 其次，做了一些初始化工作，創(chuàng)建了Context對(duì)象，創(chuàng)建了SystemServiceManager類，用于管理所有的系統(tǒng)服務(wù)。
• 最后，啟動(dòng)了三類系統(tǒng)服務(wù)，分別是引導(dǎo)服務(wù)，核心服務(wù)和其他服務(wù)。

體系知識(shí)延伸

Socket和Binder

我們注意到，在SystemServer被fork出來(lái)之后，做了一個(gè)操作就是關(guān)閉了Sokcet，啟動(dòng)了Binder線程池用于進(jìn)程間通信。問(wèn)題來(lái)了，為啥Zygote進(jìn)程是用Socket通信，而SystemServer進(jìn)程是用Binder進(jìn)行通信呢?

其實(shí)這是兩個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)問(wèn)題是問(wèn)為什么Android獲取系統(tǒng)服務(wù)是用的Binder進(jìn)程通信呢?

這就涉及到Binder的知識(shí)點(diǎn)了，Binder之所以被設(shè)計(jì)出來(lái)，就是因?yàn)樗袇^(qū)別于其他IPC方式的兩大優(yōu)點(diǎn)：

• 性能高，效率高：傳統(tǒng)的IPC(套接字、管道、消息隊(duì)列)需要拷貝兩次內(nèi)存、Binder只需要拷貝一次內(nèi)存、共享內(nèi)存不需要拷貝內(nèi)存。
• 安全性好：接收方可以從數(shù)據(jù)包中獲取發(fā)送發(fā)的進(jìn)程Id和用戶Id，方便驗(yàn)證發(fā)送方的身份，其他IPC想要實(shí)驗(yàn)只能夠主動(dòng)存入，但是這有可能在發(fā)送的過(guò)程中被修改。

第二個(gè)問(wèn)題就是，為什么Zygote進(jìn)程不用Binder而用Socket通信呢?這也是wanAndroid中的一個(gè)問(wèn)題：

每日一問(wèn) | Activity啟動(dòng)流程中，大部分都是用Binder通訊，為啥跟Zygote通信的時(shí)候要用socket呢?(https://www.wanandroid.com/wenda/show/10482)

評(píng)論區(qū)主要有以下觀點(diǎn)：

• ServiceManager不能保證在zygote起來(lái)的時(shí)候已經(jīng)初始化好，所以無(wú)法使用Binder。
• Socket 的所有者是 root，只有系統(tǒng)權(quán)限用戶才能讀寫，多了安全保障。
• Binder工作依賴于多線程，但是fork的時(shí)候是不允許存在多線程的，多線程情況下進(jìn)程fork容易造成死鎖，所以就不用Binder了。

Binder線程池

Binder線程池到底是什么?之前有讀者也問(wèn)過(guò)類似的問(wèn)題。

Binder線程池位于服務(wù)端，它的主要作用就是將每個(gè)業(yè)務(wù)模塊的Binder請(qǐng)求統(tǒng)一轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)程Servie中去執(zhí)行，從而避免了重復(fù)創(chuàng)建Service的過(guò)程。也就是服務(wù)端只有一個(gè)，但是可以處理多個(gè)不同客戶端的Binder請(qǐng)求。

AMS，PMS，WMS

在SystemServer進(jìn)程啟動(dòng)的過(guò)程中，也啟動(dòng)了很多系統(tǒng)服務(wù)，其中就包括和應(yīng)用交互比較多的三個(gè)服務(wù)：

• AMS，ActivityManagerService,負(fù)責(zé)四大組件的啟動(dòng)，切換，調(diào)度工作。
• PMS，PackageManagerService，負(fù)責(zé)APK的安裝，解析，卸載工作。
• WMS，WindowManagerService，負(fù)責(zé)窗口啟動(dòng)，添加，刪除等工作。

參考

《Android進(jìn)階解密》 https://www.wanandroid.com/wenda/show/10482 https://blog.csdn.net/yiranfeng/article/details/103550262

新聞名稱：系統(tǒng)中的大管家—SystemServer進(jìn)程
路徑分享：http://www.5511xx.com/article/dppiooe.html