Android开机启动的那些事移动开发Toper-C-

以前知道AMS、PMS这些概念及其功能，开发的过程中也会用到，就是不知道其来源，好奇心害死猫，扒着扒着扒到系统开机启动这个知识层面上来了，好吧，那今天就说说这个吧！

系统开机启动过程

Android系统的启动，主要是指Android手机关机后，长按电源键后，Android手机开机的过程。从系统角度看，Android的启动程序可分为：

1. bootloader引导
2. 装载与启动Linux内核
3. 启动Android系统

其中启动Android系统过程又有以下过程：

1. 启动Init进程
2. 启动Zygote
3. 启动SystemServer
4. 启动Launcher

android启动过程图示：

zygote

我们知道，Android系统是基于Linux内的。而在Linux系统中，所有的进程都是init进程的子孙进程，也就是说，所有的进程都是直接或者间接地由init进程fork出来的。

系统启动的时候执行系统启动脚本system/core/rootdir/init.rc文件，进而触发app_process程序（system/bin/app_process，它的源代码位于frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中，入口函数是main）创建Zygote进程，Zygote进程负责后续Android应用程序框架层的其它进程的创建和启动工作。

Zygote进程最大意义是作为一个Socket的Server端，接收着四面八方的进程创建请求。Android中所有的应用进程的创建都是通过Binder机制请求SystemServer进程，SystemServer进程发送socket消息给Zygote进程，统一由Zygote进程创建出来的。

SystemServer

SystemServer也是一个进程，而且是由zygote进程fork出来的。SystemServer主要用于开启系统重要的一些相关服务，例如：ActivityManagerService（AMS）、PackageManagerService（PMS）、WindowManagerService（WMS）等等，是不是都很熟悉呢？所以SystemServer和Zygote重要级别可以说是平分秋色了。

什么时候开启SystemServer

在zygote开启的时候，会调用ZygoteInit.main()进行初始化：

public static void main(String argv[]) { ...ignore some code... //在加载首个zygote的时候，会传入初始化参数，一旦捕获到参数是“start-system-server”，即可开启fork SystemServer指令 boolean startSystemServer = false; for (int i = 1; i < argv.length; i++) { if ("start-system-server".equals(argv[i])) {                     startSystemServer = true; } else if (argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG)) {                     abiList = argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length()); } else if (argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG)) {                     socketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length()); } else { throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]); } } ...ignore some code... //开始fork我们的SystemServer进程 if (startSystemServer) { startSystemServer(abiList, socketName); } ...ignore some code... } 

接下来看一下startSystemServer具体做了什么

/**  * Prepare the arguments and fork for the system server process.  */ private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName) throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException { ...ignore some code... //上面ZygoteInit.main(String argv[])里面的argv就是通过这种方式传递进来的 /* Hardcoded command line to start the system server */     String args[] = { "--setuid=1000", "--setgid=1000", "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1032,3001,3002,3003,3006,3007", "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities, "--runtime-init", "--nice-name=system_server", "com.android.server.SystemServer", }; int pid; try {         parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);         ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);         ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs); //fork SystemServer /* Request to fork the system server process */         pid = Zygote.forkSystemServer(                 parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,                 parsedArgs.gids,                 parsedArgs.debugFlags,                 null,                 parsedArgs.permittedCapabilities,                 parsedArgs.effectiveCapabilities); } catch (IllegalArgumentException ex) { throw new RuntimeException(ex); } /* For child process */ if (pid == 0) { if (hasSecondZygote(abiList)) { waitForSecondaryZygote(socketName); } handleSystemServerProcess(parsedArgs); } return true; } 

这个方法主要是为了开启SystemServer，这里做了三件事：

1. 准备fork SystemServer相关参数，例如SystemServer进程的进程Id和组Id均为为1000，进程名称为system_server等。
2. fork SystemServer，如果返回pid为0则创建成功，否者返回-1或者错误；
3. 调用handleSystemServerProcess()完成SystemServer进程的初始化工作；

SystemServer进程初始化

上边也说了SystemServer主要用于开启系统重要的一些相关服务，例如：ActivityManagerService（AMS）、PackageManagerService（PMS）、WindowManagerService（WMS）等等，我们看一下代码具体的内部走法：

public final class SystemServer { //zygote的主入口 public static void main(String[] args) { new SystemServer().run(); } public SystemServer() { // Check for factory test mode.         mFactoryTestMode = FactoryTest.getMode(); } private void run() { ...ignore some code... //创建主线程looper 在当前线程运行         android.os.Process.setThreadPriority(android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);         android.os.Process.setCanSelfBackground(false);         Looper.prepareMainLooper(); //加载本地系统服务库，并进行初始化          System.loadLibrary("android_servers"); nativeInit(); // 创建系统上下文 createSystemContext(); //初始化SystemServiceManager对象，下面的系统服务开启都需要调用SystemServiceManager.startService(Class<T>)，这个方法通过反射来启动对应的服务         mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext); //开启服务 try { startBootstrapServices(); startCoreServices(); startOtherServices(); } catch (Throwable ex) {             Slog.e("System", "******************************************");             Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex); throw ex; } ...ignore some code... } //初始化系统上下文对象mSystemContext，并设置默认的主题,mSystemContext实际上是一个ContextImpl对象。调用ActivityThread.systemMain()的时候，会调用ActivityThread.attach(true)，而在attach()里面，则创建了Application对象，并调用了Application.onCreate()。 private void createSystemContext() {         ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();         mSystemContext = activityThread.getSystemContext();         mSystemContext.setTheme(android.R.style.Theme_DeviceDefault_Light_DarkActionBar); } //在这里开启了几个核心的服务，因为这些服务之间相互依赖，所以都放在了这个方法里面。 private void startBootstrapServices() { ...ignore some code... //初始化ActivityManagerService         mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(                 ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();         mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager); //初始化PowerManagerService，因为其他服务需要依赖这个Service，因此需要尽快的初始化         mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class); // 现在电源管理已经开启，ActivityManagerService负责电源管理功能         mActivityManagerService.initPowerManagement(); // 初始化DisplayManagerService         mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class); //初始化PackageManagerService     mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, mInstaller,        mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore); //开启消息循环     Looper.loop(); ...ignore some code... } } 

SystemServer初始化过程中主要做了以下几个重大工作：

1. 加载本地系统服务库，系统底层初始化。
2. 创建消息循环体Looper，这个就是为什么我们在主线程里面不用写Looper，就可以处理UI视图，原来系统已经为我们做了这件事。
3. 创建系统级上下文，在这个过程中创建我们的主线程ActivityThread，获取系统上下文对象mSystemContext，并设置系统默认主题。
4. 创建SystemServiceManager对象，开启系统服务三连——引导服务、核心服务以及其他服务。

系统级上下文和我们常用的Context是有区别的，主要是用于服务端（系统级主题和其他服务相关的引导），Context到底是个什么玩意？我在前边的一篇文章中也有总结，这里在阐述一遍，Context英文原意是上下文的意思，在平时开发中涉及到的四大组件及资源操作基本上都离不开Context对象。

服务三连开发者我们最关心的就是引导服务，因为这里面开启的都是我们在日常开发中最容易用到的几个服务：

1. ActivityManagerService AMS在Android系统中扮演很重要的角色，主要负责系统中四大组件的启动、切换、调度及应用进程的管理和调度等工作，其职责与操作系统中的进程管理和调度模块相类似。
2. PowerManagerService PowerManagerService主要服务Android系统电源管理工作，这样讲比较笼统，就具体细节上大致可以认为PowerManagerService集中处理用户活动（如点击屏幕，按电源键等）、电量变化、用户设置（如在Setting中设置省电模式，飞行模式）、插拔充电器（无线冲，有线冲）等。当发生以上事件时，PowerManagerService都要进行各种状态的更新。
3. DisplayManagerService DisplayManagerService用来管理显示的生命周期，它决定如何根据当前连接的物理显示设备控制其逻辑显示，并且在状态更改时，向系统和应用程序发送通知等等。
4. PackageManagerService PackageManagerService（简称PMS），是Android系统中核心服务之一，管理着所有跟package相关的工作，常见的比如安装、卸载应用。
5. UserManagerService UserManagerService的主要功能是创建和删除用户，以及查询用户信息。Android可以支持多个用户使用系统，通常第一个在系统中注册的用户将默认成为系统管理员。不同用户的设置各不相同，并且不同用户安装的应用及应用数据也不相同。

Launcher

Launcher即桌面，是Android智能设备的窗口，用户使用最频繁的软件之一。Launhcer是Android所有应用的入口，也提供窗口小部件等功能。

Launcher本身就是一个APP，一个提供桌面的APP，Laucher有很多和普通APP不同的地方：

• Launcher是顶部APP，即任何应用返回后都是到Launcher，不能再继续返回；
• Launcher是所有应用的入口，可以管理应用；
• Launcher是Android系统启动后就要显示给用户的应用。

Launcher是由ActivityManagerService启动的，在SystemServer.java的startOtherServices()方法里面的调用 mActivityManagerService.systemReady()进行Launcher的启动之旅，在systemReady方法执行过程中调了用startHomeActivityLocked方法，方法内部通过getHomeIntent拿到Launcher对应的Intent，最后调用startHomeActivity来启动Launcher。

 boolean startHomeActivityLocked(int userId, String reason) { if (mFactoryTest == FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL                 && mTopAction == null) { // We are running in factory test mode, but unable to find // the factory test app, so just sit around displaying the // error message and don't try to start anything. return false; }         Intent intent = getHomeIntent();         ActivityInfo aInfo = resolveActivityInfo(intent, STOCK_PM_FLAGS, userId); if (aInfo != null) {             intent.setComponent(new ComponentName(                     aInfo.applicationInfo.packageName, aInfo.name)); // Don't do this if the home app is currently being // instrumented.             aInfo = new ActivityInfo(aInfo);             aInfo.applicationInfo = getAppInfoForUser(aInfo.applicationInfo, userId);             ProcessRecord app = getProcessRecordLocked(aInfo.processName,                     aInfo.applicationInfo.uid, true); if (app == null || app.instrumentationClass == null) {                 intent.setFlags(intent.getFlags() | Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);                 mStackSupervisor.startHomeActivity(intent, aInfo, reason); } } return true; } 

ActivityManagerService和PackageManagerService一样，都是在开机时由SystemServer组件启动，Launcher在启动的时候会通过PackageManagerServic把系统中已经安装好的应用程序以快捷图标的形式展示在桌面上，这样用户就可以使用这些应用程序了。另外程序安装的时候SystemServer组件会通过PackageManagerServic来安装应用程序，应用程序安装好了以后会以通知的形式通知launcher展示应用图标，卸载同理。

总结

本篇简单分析了一下系统从开机启动到桌面展示这个过程，这里简单总结一下：

1. 系统启动时init进程会创建Zygote进程，Zygote进程负责后续Android应用程序框架层的其它进程的创建和启动工作。
2. Zygote进程会首先创建一个SystemServer进程，SystemServer进程负责启动系统的关键服务（服务三连），例如ActivityThread、AMS、PMS等。
3. Android中所有的应用进程的创建都是通过Binder机制请求SystemServer进程，SystemServer进程发送socket消息给Zygote进程，统一由Zygote进程创建出来的。
4. AMS启动Launcher程序，Launcher展示系统相关应用快捷方式。

开机启动我们重在了解过程，明确知道系统几个重要的服务，了解过程中虽然很枯燥但是对开发很有帮助，例如以后的插件化学习，下篇我会着重分析一下Launcher的构造以及Activity的启动过程，加油，期待。

参考：

• https://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6768304
• https://www.jianshu.com/p/327f583f970b
• https://www.jianshu.com/p/6037f6fda285