概要

API21
AMS 启动进程
Zygote fork进程
应用端初始化

上一张调用流程的时序图:

在启动四大组件时,会检查组件所在的进程是否运行，否则启动该组件指定的进程。
先上一张流程图，以startActivity举例。
在之前 Android源码之Activity启动过程中提到,AMS启动Activity时，会执行到startSpecificActivityLocked方法,调用startProcessLocked启动进程

AMS启动进程处理

1 AMS.startProcessLocked

//info = ApplicationInfo
app = newProcessRecordLocked(info, processName, isolated, isolatedUid);
entryPoint = "android.app.ActivityThread";
Process.start(entryPoint,app.processName, uid, uid, gids, ...);

可以看到这个函数主要是准备相关的数据。

创建一个进程相关的数据记录。
entryPoint值为 android.app.ActivityThread ，表明新进程的入口类。
这个参数会一路传下去，在Zygote fork进程后，子进程会加载ActivityThread类的main方法。
调用Process.start创建进程

2 Process.start

start方法直接调用startViaZygote，看实现

ProcessStartResult start(...){
    startViaZygote(...)
}

private static ProcessStartResult startViaZygote(final String processClass,final String niceName,..){
    ArrayList<String> argsForZygote = new ArrayList<String>();
    argsForZygote.add("--runtime-init");
    argsForZygote.add(processClass);
    //...
    zygoteSendArgsAndGetResult(...,argsForZygote)
}

startViaZygote方法很简单，将传入的以及默认的参数重新拼装,以 List<String> 形式往下调用

3 Process.zygoteSendArgsAndGetResult

private static ProcessStartResult zygoteSendArgsAndGetResult(ZygoteState zygoteState, ArrayList<String> args){
    final BufferedWriter writer = zygoteState.writer;
    final DataInputStream inputStream = zygoteState.inputStream;
    int sz = args.size();
    for (int i = 0; i < sz; i++) {
        String arg = args.get(i);
        writer.write(arg);
        writer.newLine();
    }
    writer.flush();
    ProcessStartResult result = new ProcessStartResult();
    result.pid = inputStream.readInt();
    return result;
}

有两个重要的变量

zygoteState.writer
zygoteState.inputStream

由名知意，这是一个输入/输入流。ZygoteInit在main函数中注册了一个SocketServer，之后不断监听输入、输出,进行处理。
函数逻辑很简单：通过Socket方式将之前准备的参数指令传送给ZygoteInit，由ZygoteInit进行处理。

Zygote 处理

8 先看ZygoteInit的mian函数

public static void main(String argv[]) {
    try {
        //1. 打开Socket
        registerZygoteSocket(socketName);
        preload();
        //2. 监听输入输出
        runSelectLoop(abiList);
        //3. 关闭
        closeServerSocket();
    } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
        //4. 执行反射ActivityThread方法
        caller.run();
    } catch (RuntimeException ex) {
        //...
    }
}

我们不去纠结1、3步的具体实现，只要知道在函数中开启了一个Socket服务，并在适合的时机关闭。
重点关注2、4两步
在第二步中，进行了子进程的fork操作，并将进程信息以异常的形式抛上来。
第四步,捕获到进程信息后，执行run方法

4 先看第二步runSelectLoop实现

private static void runSelectLoop(String abiList){
    ArrayList<FileDescriptor> fds = new ArrayList<FileDescriptor>();
    ArrayList<ZygoteConnection> peers = new ArrayList<ZygoteConnection>();
    FileDescriptor[] fdArray = new FileDescriptor[4];
    fds.add(sServerSocket.getFileDescriptor());
    while (true) {
        index = selectReadable(fdArray);
        if (index < 0) {
            throw new RuntimeException("Error in select()");
        } else if (index == 0) {
            //接收到一个Socket连接
            ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer(abiList);
            peers.add(newPeer);
            fds.add(newPeer.getFileDescriptor());
        } else {
            //处理连接
            done = peers.get(index).runOnce();
            //后续清理...
        } 
    }
}

函数中开启了一个死循环，不断获取socket上的连接。
当接收到一个连接 ZygoteConnection 后，先存到一个List中
在下次循环时，调用ZygoteConnection的runOnce方法

5 runOnce

/** ZygoteConnection **/
boolean runOnce() throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
    args = readArgumentList();
    parsedArgs = new Arguments(args);
    pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, ...parsedArgs.niceName, ..);
    if (pid == 0) {
        handleChildProc(parsedArgs, descriptors, childPipeFd, newStderr);
    }else{
        handleParentProc
    }
}

在第2行代码中，解析之前一路传下来的参数，而参数中包含了入口类等各种信息。
第四行代码,由函数名可知，__进行了进程的fork操作__。
第5行和第7行判断当前属于哪个进程。
当pid=0时，进入子进程的处理流程handleChildProc

6 handleChildProc

/** ZygoteInit **/
private void handleChildProc(Arguments parsedArgs,...)throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller){
    cloader = new PathClassLoader(parsedArgs.classpath,ClassLoader.getSystemClassLoader());
    ZygoteInit.invokeStaticMain(cloader, className, mainArgs);
}

创建了一个ClassLoader，ClassLoader指向待启动应用的代码
执行ZygoteInit.invokeStaticMain方法。

7 invokeStaticMain

/** ZygoteInit **/
static void invokeStaticMain(ClassLoader loader,String className, String[] argv)throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
    Class<?> cl = loader.loadClass(className);
    Method m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });
    throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);
}

参数className是之前一路传下来的 android.app.ActivityThread 。
函数通过应用的ClassLoader,反射到代码中ActivityThread的main函数对象
最后，创建一个MethodAndArgsCaller对象，以异常形式抛出。
在时序图的第8步中，ZygoteInit的main方法中catch了这个异常，执行了run方法

9 run

ZygoteInit.MethodAndArgsCaller
1
2
3
public void run() {
mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });
}
方法很简单，反射执行方法。
我们知道这个mMethod实际上指向的是应用ActivityThread的main方法。
进入应用端，看ActivityThread的main方法实现。

应用端处理

10 main

/** ActivityThread **/
public static void main(String[] args) {
    Looper.prepareMainLooper();
    ActivityThread thread = new ActivityThread();
    thread.attach(false);
    Looper.loop();
}

main方法包括三部分

Looper.prepareMainLooper
thread.attach
Looper.loop

11 prepareMainLooper

/** Looper **/
public static void prepare() {
    sThreadLocal.set(new Looper());
}

创建一个Loper对象，并保存到当前线程的ThreadLocal中

12 attach

/** ActivityThread **/
ActivityManager mgr = ActivityManagerNative.getDefault();
mgr.attachApplication(mAppThread);
mInstrumentation = new Instrumentation();
mInitialApplication = context.mPackageInfo.makeApplication(true, null);
mInitialApplication.onCreate();

第三行代码，通过binder调用,将进程的Binder关联到ASM中
创建Application对象，并调用我们熟悉的的onCreate方法
探究Application对象的创建过程

13 attachApplication

14 attachApplicationLocked

/** AMS **/
private final boolean attachApplicationLocked(IApplicationThread thread,int pid) {
    List<ProviderInfo> providers =  generateApplicationProvidersLocked(app) ;
    thread.bindApplication(processName, appInfo, ...)
}

在AMS中，做了很多事，其中收集了App的Provider信息,再次通过binder调用到App端的进程中

15 bindApplication

/** ActivityThread **/
public final void bindApplication(String processName, ApplicationInfo appInfo ...){
    AppBindData data = new AppBindData();
    data.processName = processName;
    data.appInfo = appInfo;
    data.providers = providers;
    //...
    sendMessage(H.BIND_APPLICATION, data);
}

组装AMS端传过来的数据，发送到Handler上，我们知道，这个Handler是Actvith上的mH对象，在handleMessage方法中又分发到了ActivityThread上的handleBindApplication中

16,17 handleBindApplication

private void handleBindApplication(AppBindData data) {
    mInstrumentation = new Instrumentation();
    Application app = data.info.makeApplication(data.restrictedBackupMode, null);
    List<ProviderInfo> providers = data.providers;
    if (providers != null) {
        installContentProviders(app, providers);
    }
    mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app);
}

在方法中干了三件事

创建Application对象(18)
初始化Provider (本篇文章不关心)
调用mInstrumentation.callApplicationOnCreate (21)

18 makeApplication

/** LoadedApk **/
public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,Instrumentation instrumentation) {
    if (mApplication != null) {
        return mApplication;
    }
    String appClass = mApplicationInfo.className;
    java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader();
    ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);
    app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(cl, appClass, appContext);
    appContext.setOuterContext(app);
}

成员变量appClass为Application的全限定名，默认为android.app.Application。
或者是在manifest中注册的自定义Application全限定名。
在第8行中，为Application创建打了一个ContextImpl
调用Instrumention的newApplication方法初始化Application

19 createAppContext

public Application newApplication(ClassLoader cl, String className, Context context){
    //函数调用
    return newApplication(cl.loadClass(className), context);
}
static public Application newApplication(Class<?> clazz, Context context){
    Application app = (Application)clazz.newInstance();
    app.attach(context);
    return app;
}

可以看到，newApplication函数中，创建了Application对象，并调用了attach方法。

由此可知，在App层面，attach方法进程启动过程中所能接触到的最早的时机。

20 略
21 callApplicationOnCreate
1
2
3
public void callApplicationOnCreate(Application app) {
app.onCreate();
}
很简单，调用了我们经常接触到的Application的onCreate方法
22 略

23 loop

/** Looper **/
public static void loop() {
    Looper me = myLooper();
    MessageQueue queue = me.mQueue;
    while (true) {
        Message msg = queue.next(); // might block
        if (msg != null) {
             msg.target.dispatchMessage(msg);
        }
        msg.recycle();
    }
}

可以看到，最后在UI线程中开启一个死循环，不断轮询消息，并做分发处理。

至此，应用进程启动过程分析完毕

Chen's Notes

Android源码之进程启动过程

概要

AMS启动进程处理

Zygote 处理

应用端处理