Android系统的启动流程详解

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Android系统启动流程.

1.当系统引导程序启动Linux内核时, 内核会加载各种数据结构和驱动程序. 有了驱动之后, 开始启动Android系统并加载用户级别的第一个进程init(system/core/init/Init.c).

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int main(int argc, char **argv)
{
    ...

    // 创建各种文件夹和挂载目录.
    mkdir("/dev", 0755);

    ...

    // 初始化日志.
    log_init();

    // 解析配置文件.
    init_parse_config_file("/init.rc");

    ...

    return 0;
}

2.加载Init.rc文件. 主要启动了一个Zygote(孵化器)进程, 此进程是Android系统启动关键服务的一个母进程.

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service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
    socket zygote stream 666
    onrestart write /sys/android_power/request_state wake
    onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart media
    onrestart restart netd

3.Zygote进程的初始化在App_main.cpp文件中开启, 代码片段如下:

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int main(int argc, const char* const argv[])
{
    // 定义Android运行时环境.
    AppRuntime runtime;
    int i = runtime.addVmArguments(argc, argv);

    ...

    bool startSystemServer = (i < argc) ? 
            strcmp(argv[i], "--start-system-server") == 0 : false;
    setArgv0(argv0, "zygote");
    set_process_name("zygote");

    // 使用运行时环境启动Zygote的初始化类.
    runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",
        startSystemServer);

    ...
}

4.现在从c或c++代码进入到java代码中, ZygoteInit.java初始化类, 代码如下:

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public static void main(String argv[]) {
    // 加载系统运行依赖的class类.
    preloadClasses();

    ...

    if (argv[1].equals("true")) {
        // Zygote孵化器进程开始孵化系统核心服务.
        startSystemServer();
    } else if (!argv[1].equals("false")) {
        throw new RuntimeException(argv[0] + USAGE_STRING);
    }

    ...
}

private static boolean startSystemServer()
    throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
    String args[] = {
        "--setuid=1000",
        "--setgid=1000",
        "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,3001,3002,3003",
        "--capabilities=130104352,130104352",
        "--runtime-init",
        "--nice-name=system_server",
        "com.android.server.SystemServer",
    };

    ...

    // 孵化器分叉开启SystemServer类, 并且把上面定义的参数.
    // 传递给此类. 用于启动系统关键服务.
    pid = Zygote.forkSystemServer(
            parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
            parsedArgs.gids, debugFlags, null,
            parsedArgs.permittedCapabilities,
            parsedArgs.effectiveCapabilities);

    ...
}

5.Zygote进程分叉出SystemServer类, main函数如下:

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public static void main(String[] args) {
    ...

    // 加载本地的动态链接库.
    System.loadLibrary("android_servers");

    // 调用动态链接库中的c函数.
    init1(args);
}

// 这里init1的函数定义在frameworks\base\services\jni\com_android_server_SystemServer.cpp下的方法.
native public static void init1(String[] args);

6.comandroidserver_SystemServer.cpp的代码片段如下:

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static JNINativeMethod gMethods[] = {
    /* name, signature, funcPtr */
    // 把native方法init1, 映射到android_server_SystemServer_init1. (这里是定义的函数指针)
    { "init1", "([Ljava/lang/String;)V", (void*) android_server_SystemServer_init1 },
};

static void android_server_SystemServer_init1(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
    // 转调
    system_init();
}

// 此方法没有方法体.
extern "C" int system_init();

7.system_init方法的方法体, 在System_init.cpp类中. 代码如下:

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extern "C" status_t system_init()
{
    ...

    // 开启一些硬件相关的服务.
    SensorService::instantiate();

    ...

    // 获取Android运行时环境
    AndroidRuntime* runtime = AndroidRuntime::getRuntime();

    LOGI("System server: starting Android services.\n");
    // 调用SystemServer类中静态方法init2. 从native层转到java层.
    runtime->callStatic("com/android/server/SystemServer", "init2");

    ...
}

8.SystemServer下init2方法如下:

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public static final void init2() {
    Slog.i(TAG, "Entered the Android system server!");

    // 进入Android系统服务的初始化.
    Thread thr = new ServerThread();
    thr.setName("android.server.ServerThread");
    thr.start();
}

9.ServerThread中的run方法如下:

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@Override
public void run() {
    ...

    // 初始化系统的服务, 并且把服务添加ServiceManager中, 便于以后系统进行统一管理.
    ServiceManager.addService("entropy", new EntropyService());

    ...

    // 调用了ActivityManagerService的systemReady的方法.
    ((ActivityManagerService)ActivityManagerNative.getDefault())
            .systemReady(new Runnable() {
        public void run() {
            ...
        }
    });

    ...
}

10.ActivityManagerService下的systemReady方法如下:

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public void systemReady(final Runnable goingCallback) {
    ...

    // 调用了ActivityStack中的resumeTopActivityLocked去启动Activity
    mMainStack.resumeTopActivityLocked(null);
}

11.ActivityStack中的resumeTopActivityLocked方法如下:

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final boolean resumeTopActivityLocked(ActivityRecord prev) {
        // 找到第一个当前没有关闭的Activity, 系统刚刚系统没有任何Activity执行, 所以next为null
        ActivityRecord next = topRunningActivityLocked(null);

        // Remember how we'll process this pause/resume situation, and ensure
        // that the state is reset however we wind up proceeding.
        final boolean userLeaving = mUserLeaving;
        mUserLeaving = false;

        if (next == null) {
            // There are no more activities!  Let's just start up the
            // Launcher...
            if (mMainStack) {
                // 开启Launcher应用的第一个Activity界面.
                return mService.startHomeActivityLocked();
            }
        }
}

12.home界面显示, 这时Android系统启动完毕. 进入到待机画面.

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