談?wù)剬ndroid中Zygote的理解

Zygote是什么？

在Android中，負責孵化新進程的這個進程叫做Zygote躺酒，安卓上其他的應(yīng)用進程都是由它孵化的。眾所周知蔑歌，安卓是Linux內(nèi)核羹应，安卓系統(tǒng)上運行的一切程序都是放在Dalvik虛擬機上的，Zygote也不例外次屠，事實上园匹，它是安卓運行的第一個Dalvik虛擬機進程。既然Zygote負責孵化其他的安卓進程劫灶，那么它自己是由誰孵化的呢裸违？既然Android是基于Linux內(nèi)核，那么Zygote當然就是Linux內(nèi)核啟動的用戶級進程Init創(chuàng)建的了本昏。

Zygote的作用是什么供汛？

對于Zygote的作用實際上可以概括為以下兩點：

創(chuàng)建SystemServer
孵化應(yīng)用進程

Zygote的啟動過程

Zygote進程在Init進程啟動過程中被以service服務(wù)的形式啟動：

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
class main
socket zygote stream 660 root system

調(diào)用app_main.cpp的main函數(shù)中的AppRuntime的start方法來啟動Zygote進程
調(diào)用startVm函數(shù)來創(chuàng)建虛擬機，調(diào)用startReg函數(shù)為java虛擬機注冊JNI方法
通過toSlashClassName找到ZygoteInit涌穆，通過GetStaticMethedID函數(shù)找到main方法然后調(diào)用怔昨，ZygoteInit的main方法是由Java語言編寫的，當前的運行邏輯在Native中蒲犬，這就需要JNI來調(diào)用Java朱监，這樣Zygote就從Native層進入了Java框架層岸啡。
ZygoteInit的main方法的源碼如下：

    frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
    public static void main(String argv[]) {
       //1原叮、創(chuàng)建ZygoteServer
        ZygoteServer zygoteServer = new ZygoteServer();
      .......
        try {
             .......
            boolean startSystemServer = false;
            String socketName = "zygote";
            String abiList = null;
            boolean enableLazyPreload = false;
           // 2、解析app_main.cpp傳來的參數(shù)
            for (int i = 1; i < argv.length; i++) {
                if ("start-system-server".equals(argv[i])) {
                    startSystemServer = true;
                } else if ("--enable-lazy-preload".equals(argv[i])) {
                    enableLazyPreload = 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]);
                }
            }

            if (abiList == null) {
                throw new RuntimeException("No ABI list supplied.");
            }
            //3、創(chuàng)建一個Server端的Socket
            zygoteServer.registerServerSocket(socketName);
            // In some configurations, we avoid preloading resources and classes eagerly.
            // In such cases, we will preload things prior to our first fork.
            if (!enableLazyPreload) {
                bootTimingsTraceLog.traceBegin("ZygotePreload");
                EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,
                    SystemClock.uptimeMillis());
               //4奋隶、加載進程的資源和類
                preload(bootTimingsTraceLog);
                EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,
                    SystemClock.uptimeMillis());
                bootTimingsTraceLog.traceEnd(); // ZygotePreload
            } else {
                Zygote.resetNicePriority();
            }
              ........
            if (startSystemServer) {
                //5擂送、開啟SystemServer進程，這是受精卵進程的第一次分裂
                startSystemServer(abiList, socketName, zygoteServer);
            }

            Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
           //6唯欣、啟動一個死循環(huán)監(jiān)聽來自Client端的消息
            zygoteServer.runSelectLoop(abiList);
           //7嘹吨、關(guān)閉SystemServer的Socket
            zygoteServer.closeServerSocket();
        } catch (Zygote.MethodAndArgsCaller caller) {
           //8、這里捕獲這個異常調(diào)用MethodAndArgsCaller的run方法境氢。
            caller.run();
        } catch (Throwable ex) {
            Log.e(TAG, "System zygote died with exception", ex);
            zygoteServer.closeServerSocket();
            throw ex;
        }
    }

總結(jié)下來的流程：

【1】通過registerServerSocket方法來創(chuàng)建一個Server端的socket蟀拷，這個name為zygote的socket用于等待ActivityManagerService請求Zygote來創(chuàng)建新的應(yīng)用程序進程

【2】預(yù)加載，預(yù)加載項如下：

preloadClasses();
preloadResources();
preloadOpenGL();
preloadSharedLibraries();
preloadTextResources();
WebViewFactory.prepareWebViewInZygote();
...

以下是Android應(yīng)用進程共享內(nèi)存圖：

通過上圖可以很容易理解在Zygote進程預(yù)加載系統(tǒng)資源后萍聊，然后通過它孵化出其他的虛擬機進程问芬，進而共享虛擬機內(nèi)存和框架層資源，這樣大幅度提高應(yīng)用程序的啟動和運行速度寿桨。

【3】啟動SystemServer進程

【4】執(zhí)行runSelectLoop()方法等待消息去創(chuàng)建應(yīng)用進程

Zygote注意細節(jié)

Zygote進行fork的時候要是單線程此衅，為了避免造成死鎖或者狀態(tài)不一致等問題
Zygote的跨進程通信沒有采用Binder機制，而是采用本地socket

關(guān)于Zygote的疑問

孵化應(yīng)用進程這種事為什么不交給SystemServer來做亭螟，而專門設(shè)計一個Zygote挡鞍？

我們知道，應(yīng)用在啟動的時候需要做很多準備工作预烙，包括啟動虛擬機墨微，加載各類系統(tǒng)資源等等，這些都是非常耗時的扁掸，如果能在zygote里就給這些必要的初始化工作做好欢嘿，子進程在fork的時候就能直接共享，那么這樣的話效率就會非常高也糊。這個就是zygote存在的價值炼蹦，這一點呢SystemServer是替代不了的，主要是因為SystemServer里跑了一堆系統(tǒng)服務(wù)狸剃，這些是不能繼承到應(yīng)用進程的掐隐。而且我們應(yīng)用進程在啟動的時候，內(nèi)存空間除了必要的資源外钞馁，最好是干干凈凈的虑省，不要繼承一堆亂七八糟的東西。所以呢僧凰，不如給SystemServer和應(yīng)用進程里都要用到的資源抽出來單獨放在一個進程里探颈，也就是這的zygote進程，然后zygote進程再分別孵化出SystemServer進程和應(yīng)用進程训措。孵化出來之后伪节，SystemServer進程和應(yīng)用進程就可以各干各的事了光羞。

Zygote的IPC通信機制為什么不采用binder？如果采用binder的話會有什么問題么怀大？

第一個原因纱兑，我們可以設(shè)想一下采用binder調(diào)用的話該怎么做，首先zygote要啟用binder機制化借，需要打開binder驅(qū)動潜慎，獲得一個描述符，再通過mmap進行內(nèi)存映射蓖康，還要注冊binder線程铐炫，這還不夠，還要創(chuàng)建一個binder對象注冊到serviceManager蒜焊，另外AMS要向zygote發(fā)起創(chuàng)建應(yīng)用進程請求的話驳遵，要先從serviceManager查詢zygote的binder對象，然后再發(fā)起binder調(diào)用山涡，這來來回回好幾趟非常繁瑣堤结，相比之下，zygote和SystemServer進程本來就是父子關(guān)系鸭丛，對于簡單的消息通信竞穷，用管道或者socket非常方便省事。第二個原因鳞溉，如果zygote啟用binder機制瘾带，再fork出SystemServer，那么SystemServer就會繼承了zygote的描述符以及映射的內(nèi)存熟菲，這兩個進程在binder驅(qū)動層就會共用一套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)看政，這顯然是不行的，所以還得先給原來的舊的描述符關(guān)掉抄罕，再重新啟用一遍binder機制允蚣，這個就是自找麻煩了。

在網(wǎng)上看到一個Zygote工作流程圖呆贿，感覺描述的非常清晰嚷兔，可以參考一下：

好了，關(guān)于Zygote的理解就到這里了做入，有什么不對的地方希望大家指正冒晰！共同進步！