全棧級(jí)別梳理-Android系統(tǒng)啟動(dòng)流程

(看完本篇文章可能對(duì)你的技術(shù)提升并沒(méi)有什么用,但是會(huì)讓你更加清楚,手里的這Android機(jī)甜橱,到底怎么跑起來(lái)的。)

尤記的15年9月筆試魅族的時(shí)候有一道題目拂苹,問(wèn)ARM芯片開(kāi)機(jī)第一步進(jìn)入什么模式,如何進(jìn)入痰洒,當(dāng)時(shí)沒(méi)答得出來(lái)瓢棒。
記得當(dāng)時(shí)筆試完了,同學(xué)告訴我是修改CPSR寄存器低五位丘喻,進(jìn)入管理模式脯宿。還說(shuō)上課老師講過(guò)。

后來(lái)記得背了整個(gè)ARM芯片的啟動(dòng)流程到Boot啟動(dòng)流程仓犬,到內(nèi)核嗅绰。包括在大華的實(shí)習(xí)的時(shí)候,Boot到內(nèi)核啟動(dòng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔因?yàn)橐彩俏覍?xiě)的搀继,然后至今還有些記憶。

此處梳理不再是以前那種一步一步很詳細(xì)的了翠语,那得從start.s匯編說(shuō)起叽躯,估計(jì)也沒(méi)有人會(huì)問(wèn)你那一步步的怎么啟動(dòng)的。以下只是一個(gè)大概肌括。

Android手機(jī)開(kāi)機(jī)執(zhí)行過(guò)程圖:

Android開(kāi)機(jī)

從開(kāi)機(jī)到桌面的過(guò)程為:

Bootloader ?Kernel ?Init進(jìn)程 ? Zygote ? SystemServer ? ServiceManager ? Home Launcher

進(jìn)入Launcher即桌面后点骑,便是桌面這個(gè)應(yīng)用程序了,然后你點(diǎn)擊一個(gè)圖標(biāo)谍夭,其實(shí)也就是GridView的一個(gè)item黑滴,便是應(yīng)用層的跳轉(zhuǎn)啦。

其實(shí)上面的七步大致可以這么分:

  • 前三步:linux老一套紧索,幾乎所有嵌入式設(shè)備都是這么個(gè)套路袁辈,bsp的同事大致負(fù)責(zé)這幾步的事情
  • 中間三步:Android的Framework,(說(shuō)這句話的時(shí)候讓我想到了神盾局特工)
  • 最后一步:Android的應(yīng)用層邏輯珠漂,App開(kāi)發(fā)就在這層了晚缩。

Android服務(wù)包括系統(tǒng)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)尾膊,系統(tǒng)服務(wù)是指Android系統(tǒng)在啟動(dòng)過(guò)程就已經(jīng)啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)了的服務(wù),對(duì)于系統(tǒng)服務(wù)又分為Java服務(wù)和本地服務(wù)荞彼,Java服務(wù)是由Java代碼編寫(xiě)而成冈敛,由SystemServer進(jìn)程提供,而本地服務(wù)是由C/C++實(shí)現(xiàn)的服務(wù)鸣皂,由Init進(jìn)程在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)的服務(wù)抓谴。應(yīng)用服務(wù)是由開(kāi)發(fā)者自行實(shí)現(xiàn)的某些特定服務(wù)。

Bootloader

當(dāng)電源按下寞缝,引導(dǎo)芯片代碼開(kāi)始從預(yù)定義的地方(固化在ROM)開(kāi)始執(zhí)行癌压。加載引導(dǎo)程序到RAM,然后執(zhí)行第租。
  
  BootLoader是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行措拇。可以初始化硬件設(shè)備慎宾、建立內(nèi)存空間映射圖丐吓,從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個(gè)合適狀態(tài),以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準(zhǔn)備好正確的環(huán)境趟据。

Kernel

Android內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)券犁,會(huì)設(shè)置緩存、被保護(hù)存儲(chǔ)器汹碱、計(jì)劃列表粘衬,加載驅(qū)動(dòng)。當(dāng)內(nèi)核完成系統(tǒng)設(shè)置咳促,它首先在系統(tǒng)文件中尋找”init”文件稚新,然后啟動(dòng)root進(jìn)程或者系統(tǒng)的第一個(gè)進(jìn)程。
 」蚋埂(其實(shí)這個(gè)就是C語(yǔ)言中的main方法干的事情褂删,看內(nèi)核源碼,你就會(huì)看到這些冲茸,之后其實(shí)是Fork出一個(gè)進(jìn)程)

init進(jìn)程

init進(jìn)程屯阀,它是一個(gè)由內(nèi)核啟動(dòng)的用戶級(jí)進(jìn)程。內(nèi)核自行啟動(dòng)(已經(jīng)被載入內(nèi)存轴术,開(kāi)始運(yùn)行难衰,并已初始化所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等)之后,就通過(guò)啟動(dòng)一個(gè)用戶級(jí)程序init的方式逗栽,完成引導(dǎo)進(jìn)程盖袭。init始終是第一個(gè)進(jìn)程。

啟動(dòng)過(guò)程就是代碼init.c中main函數(shù)執(zhí)行過(guò)程:system\core\init\init.c在函數(shù)中執(zhí)行了:文件夾建立掛載苍凛,rc文件解析趣席,屬性設(shè)置啟動(dòng)服務(wù)醇蝴,執(zhí)行動(dòng)作宣肚,socket監(jiān)聽(tīng)……

  • rc文件解析

.rc文件是Android使用的初始化腳本文件 ,Android中有特定的格式以及規(guī)則悠栓。

Zygote

所有的應(yīng)用程序進(jìn)程以及系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)程(SystemServer)都是由Zygote進(jìn)程孕育(fork)出來(lái)的霉涨,zygote本身是Native應(yīng)用程序,與驅(qū)動(dòng)內(nèi)核無(wú)關(guān)惭适。

我們知道笙瑟,Android系統(tǒng)是基于Linux內(nèi)核的,而在Linux系統(tǒng)中癞志,所有的進(jìn)程都是init進(jìn)程的子孫進(jìn)程往枷,也就是說(shuō),所有的進(jìn)程都是直接或者間接地由init進(jìn)程fork出來(lái)的凄杯。Zygote進(jìn)程也不例外错洁,它是在系統(tǒng)啟動(dòng)的過(guò)程,由init進(jìn)程創(chuàng)建的(在系統(tǒng)啟動(dòng)腳本system/core/rootdir/init.rc文件中)戒突。

在Java中屯碴,不同的虛擬機(jī)實(shí)例會(huì)為不同的應(yīng)用分配不同的內(nèi)存。假如Android應(yīng)用應(yīng)該盡可能快地啟動(dòng)膊存,但如果Android系統(tǒng)為每一個(gè)應(yīng)用啟動(dòng)不同的Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例导而,就會(huì)消耗大量的內(nèi)存以及時(shí)間。因此隔崎,為了克服這個(gè)問(wèn)題今艺,Android系統(tǒng)創(chuàng)造了”Zygote”。Zygote是一個(gè)虛擬器進(jìn)程爵卒,預(yù)加載以及初始化核心庫(kù)類洼滚,讓Dalvik虛擬機(jī)共享代碼、降低內(nèi)存占用和啟動(dòng)時(shí)間技潘。

Zygote進(jìn)程包含兩個(gè)主要模塊:

①. Socket服務(wù)端,該Socket服務(wù)端用于接收啟動(dòng)新的Dalvik進(jìn)程命令千康。

②. Framework共享類及共享資源享幽,當(dāng)Zygote進(jìn)程啟動(dòng)后,會(huì)裝載一些共享類和資源拾弃,共享類是在preload-classes文件中定義的值桩,共享資源是在preload-resources文件中定義。因?yàn)槠渌鸇alvik進(jìn)程是由Zygote進(jìn)程孵化出來(lái)的豪椿,因此只要Zygote裝載好了這些類和資源后奔坟,新的Dalvik進(jìn)程就不需要在裝載這些類和資源了携栋,它們共享Zygote進(jìn)程的資源和類。

Zygote啟動(dòng)分為兩個(gè)階段:

①. 虛擬機(jī)啟動(dòng) --- 通過(guò)native啟動(dòng)

  • startVm(&mJavaVM, &env)   啟動(dòng)虛擬機(jī)

  • onVmCreated(env) 虛擬機(jī)啟動(dòng)后的初始化

  • startReg(env) 注冊(cè)JNI函數(shù)

  • env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray) 調(diào)用ZygoteInit類的main函數(shù)開(kāi)創(chuàng)java世界 
                
    ②. SystemServer進(jìn)程 --- 通過(guò)Java啟動(dòng)

  • registerZygoteSocket()  為zygote進(jìn)程注冊(cè)監(jiān)聽(tīng)socket

  • preload() 加載常用的JAVA類和系統(tǒng)資源

  • startSystemServer() 啟動(dòng)SystemServer進(jìn)程

  • runSelectLoopMode() 進(jìn)入循環(huán)監(jiān)聽(tīng)模式

  • closeServerSocket() 進(jìn)程退出時(shí)咳秉,關(guān)閉socket監(jiān)聽(tīng)

啟動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)

Zygote創(chuàng)建新的進(jìn)程去啟動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)婉支。你可以在ZygoteInit類的”startSystemServer”方法中找到源代碼。

核心服務(wù):

啟動(dòng)電源管理器澜建;

創(chuàng)建Activity管理器向挖;

啟動(dòng)電話注冊(cè);

啟動(dòng)包管理器炕舵;

設(shè)置Activity管理服務(wù)為系統(tǒng)進(jìn)程何之;

啟動(dòng)上下文管理器;

啟動(dòng)系統(tǒng)Context Providers咽筋;

啟動(dòng)電池服務(wù)溶推;

啟動(dòng)定時(shí)管理器;

啟動(dòng)傳感服務(wù)奸攻;

啟動(dòng)窗口管理器蒜危;

啟動(dòng)藍(lán)牙服務(wù);

啟動(dòng)掛載服務(wù)舞箍。

其他服務(wù):

引導(dǎo)完成

一旦系統(tǒng)服務(wù)在內(nèi)存中跑起來(lái)了舰褪,Android就完成了引導(dǎo)過(guò)程。在這個(gè)時(shí)候“ACTION_BOOT_COMPLETED”開(kāi)機(jī)啟動(dòng)廣播就會(huì)發(fā)出去啦疏橄!

小提示:ACTION_BOOT_COMPLETED不是很靠譜的占拍,有可能過(guò)了一兩分鐘你才能收到。


謝謝大家閱讀捎迫,如有幫助晃酒,來(lái)個(gè)喜歡或者關(guān)注吧!


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