Zygote进程【1】——Zygote的诞生

在Android中存在着C和Java两个完全不同的世界，前者直接建立在Linux的基础上，后者直接建立在JVM的基础上。zygote的中文名字为“受精卵”，这个名字很好的诠释了zygote进程的作用。作为java世界的孵化者，zygote本身是一个native程序，是由init根据init.rc文件中的配置项创建的。

@/system/core/rootdir/init.rc

1. service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
2. class main
3. socket zygote stream 660 root system
4. onrestart write /sys/android_power/request_state wake
5. onrestart write /sys/power/state on
6. onrestart restart media
7. onrestart restart netd

关于init是如何解析和创建zygote进程的，这里不再赘述，不明的同学可以参考init进程【2】——解析配置文件一文。这里解析一下上面的第一行：service是rc脚本中的一种SECTION，zygote表示service的名字，/system/bin/app_process表示service的路径，-Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server则表示传入的参数。

zygote的实现在app_main.cpp中：

@frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

1. int main(int argc, char* const argv[])
2. {
3. //针对ARM平台的特殊逻辑
4. #ifdef __arm__
5. /*
6. * b/7188322 - Temporarily revert to the compat memory layout
7. * to avoid breaking third party apps.
8. *
9. * THIS WILL GO AWAY IN A FUTURE ANDROID RELEASE.
10. *
11. * http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/torvalds/linux-2.6.git;a=commitdiff;h=7dbaa466
12. * changes the kernel mapping from bottom up to top-down.
13. * This breaks some programs which improperly embed
14. * an out of date copy of Android's linker.
15. */
16. char value[PROPERTY_VALUE_MAX];
17. property_get("ro.kernel.qemu", value, "");
18. bool is_qemu = (strcmp(value, "1") == 0);
19. if ((getenv("NO_ADDR_COMPAT_LAYOUT_FIXUP") == NULL) && !is_qemu) {
20. int current = personality(0xFFFFFFFF);
21. if ((current & ADDR_COMPAT_LAYOUT) == 0) {
22. personality(current | ADDR_COMPAT_LAYOUT);
23. setenv("NO_ADDR_COMPAT_LAYOUT_FIXUP", "1", 1);
24. execv("/system/bin/app_process", argv);
25. return -1;
26. }
27. }
28. unsetenv("NO_ADDR_COMPAT_LAYOUT_FIXUP");
29. #endif
30. // These are global variables in ProcessState.cpp
31. mArgC = argc;
32. mArgV = argv;
33. mArgLen = 0;
34. for (int i=0; i<argc; i++) {
35. mArgLen += strlen(argv[i]) + 1;
36. }
37. mArgLen--;
38. AppRuntime runtime;
39. const char* argv0 = argv[0];
40. // Process command line arguments
41. // ignore argv[0]
42. argc--;
43. argv++;
44. // Everything up to '--' or first non '-' arg goes to the vm
45. int i = runtime.addVmArguments(argc, argv);
46. // Parse runtime arguments.  Stop at first unrecognized option.
47. bool zygote = false;
48. bool startSystemServer = false;
49. bool application = false;
50. const char* parentDir = NULL;
51. const char* niceName = NULL;
52. const char* className = NULL;
53. while (i < argc) {//根据传入的参数，初始化启动zygote所需的参数
54. const char* arg = argv[i++];
55. if (!parentDir) {
56. parentDir = arg;
57. } else if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
58. zygote = true;
59. niceName = "zygote";
60. } else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {
61. startSystemServer = true;
62. } else if (strcmp(arg, "--application") == 0) {
63. application = true;
64. } else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {
65. niceName = arg + 12;
66. } else {
67. className = arg;
68. break;
69. }
70. }
71. if (niceName && *niceName) {
72. setArgv0(argv0, niceName);
73. set_process_name(niceName);//设置本进程的名称为zygote，至此进程有app_process变为了zygote
74. }
75. runtime.mParentDir = parentDir;
76. if (zygote) {//根据我们传入的参考，这里的zygote值为TRUE
77. runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",
78. startSystemServer ? "start-system-server" : "");
79. } else if (className) {//可以看出除了zygote，RuntimeInit也是在这里启动的
80. // Remainder of args get passed to startup class main()
81. runtime.mClassName = className;
82. runtime.mArgC = argc - i;
83. runtime.mArgV = argv + i;
84. runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit",
85. application ? "application" : "tool");
86. } else {
87. fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
88. app_usage();
89. LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
90. return 10;
91. }
92. }

通过对main()函数的分析，可以看出main()主要根据传入的参数初始化启动参数，具体的启动过程是由AppRuntime完成的。AppRuntime的声明和实现都在app_main.cpp中，它继承自AndroidRuntime，AppRuntime的实现如下：

可以看出start是AndroidRuntime中的方法。通过start函数前面的注释我们了解到它的主要作用是：启动Android运行时环境，包括启动虚拟机和调用className参数所指定的类的main()方法（即：Java中的main方法）。

1. /*
2. * Start the Android runtime.  This involves starting the virtual machine
3. * and calling the "static void main(String[] args)" method in the class
4. * named by "className".
5. *
6. * Passes the main function two arguments, the class name and the specified
7. * options string.
8. */
9. void AndroidRuntime::start(const char* className, const char* options)
10. {
11. ALOGD("\n>>>>>> AndroidRuntime START %s <<<<<<\n",
12. className != NULL ? className : "(unknown)");
13. /*
14. * 'startSystemServer == true' means runtime is obsolete and not run from
15. * init.rc anymore, so we print out the boot start event here.
16. */
17. if (strcmp(options, "start-system-server") == 0) {
18. /* track our progress through the boot sequence */
19. const int LOG_BOOT_PROGRESS_START = 3000;
20. LOG_EVENT_LONG(LOG_BOOT_PROGRESS_START,
21. ns2ms(systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC)));
22. }
23. //环境变量ANDROID_ROOT是否已经设置，如果未设置，则设置其值为"/system"
24. const char* rootDir = getenv("ANDROID_ROOT");
25. if (rootDir == NULL) {
26. rootDir = "/system";
27. if (!hasDir("/system")) {
28. LOG_FATAL("No root directory specified, and /android does not exist.");
29. return;
30. }
31. setenv("ANDROID_ROOT", rootDir, 1);
32. }
33. //const char* kernelHack = getenv("LD_ASSUME_KERNEL");
34. //ALOGD("Found LD_ASSUME_KERNEL='%s'\n", kernelHack);
35. /* start the virtual machine */
36. JniInvocation jni_invocation;
37. jni_invocation.Init(NULL);
38. JNIEnv* env;
39. if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0) {//启动Java虚拟机
40. return;
41. }
42. onVmCreated(env);//空函数
43. /*
44. * Register android functions.
45. */
46. if (startReg(env) < 0) {//注册Android JNI函数
47. ALOGE("Unable to register all android natives\n");
48. return;
49. }
50. /*
51. * We want to call main() with a String array with arguments in it.
52. * At present we have two arguments, the class name and an option string.
53. * Create an array to hold them.
54. */
55. jclass stringClass;
56. jobjectArray strArray;
57. jstring classNameStr;
58. jstring optionsStr;
59. stringClass = env->FindClass("java/lang/String");//JNI中调用java中的String类
60. assert(stringClass != NULL);
61. //创建包含2个元素的String数组，这里相当于Java中的String strArray[] = new String[2]
62. strArray = env->NewObjectArray(2, stringClass, NULL);
63. assert(strArray != NULL);
64. classNameStr = env->NewStringUTF(className);//classNameStr的值为"com.android.internal.os.ZygoteInit"
65. assert(classNameStr != NULL);
66. env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);
67. optionsStr = env->NewStringUTF(options);//optionsStr的值为"start-system-server"
68. env->SetObjectArrayElement(strArray, 1, optionsStr);
69. /*
70. * Start VM.  This thread becomes the main thread of the VM, and will
71. * not return until the VM exits.
72. */
73. char* slashClassName = toSlashClassName(className);//将"com.android.internal.os.ZygoteInit"中的"."替换成"/"供JNI调用
74. jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);
75. if (startClass == NULL) {
76. ALOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);
77. /* keep going */
78. } else {
79. jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
80. "([Ljava/lang/String;)V");//ZygoteInit类中的main()方法
81. if (startMeth == NULL) {
82. ALOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);
83. /* keep going */
84. } else {
85. env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);//通过JNI调用main()方法
86. #if 0
87. if (env->ExceptionCheck())
88. threadExitUncaughtException(env);
89. #endif
90. }
91. }
92. free(slashClassName);
93. //如果JVM退出。这两句代码一般来说执行不到
94. ALOGD("Shutting down VM\n");
95. if (mJavaVM->DetachCurrentThread() != JNI_OK)
96. ALOGW("Warning: unable to detach main thread\n");
97. if (mJavaVM->DestroyJavaVM() != 0)
98. ALOGW("Warning: VM did not shut down cleanly\n");
99. }

通过上面对start()函数的分析可以发现，在start()中主要完成了如下三项工作：

1. 启动JVM。
2. 注册Android JNI函数。
3. 调用ZygoteInit的main()方法。

创建Java虚拟机

start()中与创建虚拟机相关的代码如下：

1. /* start the virtual machine */
2. JniInvocation jni_invocation;
3. jni_invocation.Init(NULL);
4. JNIEnv* env;
5. if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0) {//启动Java虚拟机
6. return;
7. }
8. onVmCreated(env);//空函数

这里代码中 创建一个JniInvocation实例，并且调用它的成员函数init来初始化JNI环境：

@/libnativehelper/jniInvocation.cpp

1. bool JniInvocation::Init(const char* library) {
2. #ifdef HAVE_ANDROID_OS
3. char default_library[PROPERTY_VALUE_MAX];
4. property_get("persist.sys.dalvik.vm.lib", default_library, "libdvm.so");
5. #else
6. const char* default_library = "libdvm.so";
7. #endif
8. if (library == NULL) {
9. library = default_library;
10. }
11. handle_ = dlopen(library, RTLD_NOW);
12. if (handle_ == NULL) {
13. ALOGE("Failed to dlopen %s: %s", library, dlerror());
14. return false;
15. }
16. if (!FindSymbol(reinterpret_cast<void**>(&JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs_),
17. "JNI_GetDefaultJavaVMInitArgs")) {
18. return false;
19. }
20. if (!FindSymbol(reinterpret_cast<void**>(&JNI_CreateJavaVM_),
21. "JNI_CreateJavaVM")) {
22. return false;
23. }
24. if (!FindSymbol(reinterpret_cast<void**>(&JNI_GetCreatedJavaVMs_),
25. "JNI_GetCreatedJavaVMs")) {
26. return false;
27. }
28. return true;
29. }

JniInvocation类的成员函数init所做的事情很简单。它首先是读取系统属性persist.sys.dalvik.vm.lib的值。系统属性persist.sys.dalvik.vm.lib的值要么等于libdvm.so，要么等于libart.so，这两个so库分别对应着Dalvik虚拟机和ART虚拟机环境。

在初始化完虚拟机环境后，接下来调用startVm()来创建虚拟机。

@/frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

1. /*
2. * Start the Dalvik Virtual Machine.
3. *
4. * Various arguments, most determined by system properties, are passed in.
5. * The "mOptions" vector is updated.
6. *
7. * Returns 0 on success.
8. */
9. int AndroidRuntime::startVm(JavaVM** pJavaVM, JNIEnv** pEnv)
10. {
11. int result = -1;
12. JavaVMInitArgs initArgs;
13. JavaVMOption opt;
14. char propBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
15. char stackTraceFileBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
16. char dexoptFlagsBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
17. char enableAssertBuf[sizeof("-ea:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
18. char jniOptsBuf[sizeof("-Xjniopts:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
19. char heapstartsizeOptsBuf[sizeof("-Xms")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
20. char heapsizeOptsBuf[sizeof("-Xmx")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
21. char heapgrowthlimitOptsBuf[sizeof("-XX:HeapGrowthLimit=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
22. char heapminfreeOptsBuf[sizeof("-XX:HeapMinFree=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
23. char heapmaxfreeOptsBuf[sizeof("-XX:HeapMaxFree=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
24. char heaptargetutilizationOptsBuf[sizeof("-XX:HeapTargetUtilization=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
25. char jitcodecachesizeOptsBuf[sizeof("-Xjitcodecachesize:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
26. char extraOptsBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
27. char* stackTraceFile = NULL;
28. bool checkJni = false;
29. bool checkDexSum = false;
30. bool logStdio = false;
31. enum {
32. kEMDefault,
33. kEMIntPortable,
34. kEMIntFast,
35. kEMJitCompiler,
36. } executionMode = kEMDefault;
37. property_get("dalvik.vm.checkjni", propBuf, "");
38. if (strcmp(propBuf, "true") == 0) {
39. checkJni = true;
40. } else if (strcmp(propBuf, "false") != 0) {
41. /* property is neither true nor false; fall back on kernel parameter */
42. property_get("ro.kernel.android.checkjni", propBuf, "");
43. if (propBuf[0] == '1') {
44. checkJni = true;
45. }
46. }
47. property_get("dalvik.vm.execution-mode", propBuf, "");
48. if (strcmp(propBuf, "int:portable") == 0) {
49. executionMode = kEMIntPortable;
50. } else if (strcmp(propBuf, "int:fast") == 0) {
51. executionMode = kEMIntFast;
52. } else if (strcmp(propBuf, "int:jit") == 0) {
53. executionMode = kEMJitCompiler;
54. }
55. property_get("dalvik.vm.stack-trace-file", stackTraceFileBuf, "");
56. property_get("dalvik.vm.check-dex-sum", propBuf, "");
57. if (strcmp(propBuf, "true") == 0) {
58. checkDexSum = true;
59. }
60. property_get("log.redirect-stdio", propBuf, "");
61. if (strcmp(propBuf, "true") == 0) {
62. logStdio = true;
63. }
64. strcpy(enableAssertBuf, "-ea:");
65. property_get("dalvik.vm.enableassertions", enableAssertBuf+4, "");
66. strcpy(jniOptsBuf, "-Xjniopts:");
67. property_get("dalvik.vm.jniopts", jniOptsBuf+10, "");
68. /* route exit() to our handler */
69. opt.extraInfo = (void*) runtime_exit;
70. opt.optionString = "exit";
71. mOptions.add(opt);
72. /* route fprintf() to our handler */
73. opt.extraInfo = (void*) runtime_vfprintf;
74. opt.optionString = "vfprintf";
75. mOptions.add(opt);
76. /* register the framework-specific "is sensitive thread" hook */
77. opt.extraInfo = (void*) runtime_isSensitiveThread;
78. opt.optionString = "sensitiveThread";
79. mOptions.add(opt);
80. opt.extraInfo = NULL;
81. /* enable verbose; standard options are { jni, gc, class } */
82. //options[curOpt++].optionString = "-verbose:jni";
83. opt.optionString = "-verbose:gc";
84. mOptions.add(opt);
85. //options[curOpt++].optionString = "-verbose:class";
86. /*
87. * The default starting and maximum size of the heap.  Larger
88. * values should be specified in a product property override.
89. */
90. strcpy(heapstartsizeOptsBuf, "-Xms");
91. property_get("dalvik.vm.heapstartsize", heapstartsizeOptsBuf+4, "4m");
92. opt.optionString = heapstartsizeOptsBuf;
93. mOptions.add(opt);
94. strcpy(heapsizeOptsBuf, "-Xmx");
95. property_get("dalvik.vm.heapsize", heapsizeOptsBuf+4, "16m");
96. opt.optionString = heapsizeOptsBuf;
97. mOptions.add(opt);
98. // Increase the main thread's interpreter stack size for bug 6315322.
99. opt.optionString = "-XX:mainThreadStackSize=24K";
100. mOptions.add(opt);
101. // Set the max jit code cache size.  Note: size of 0 will disable the JIT.
102. strcpy(jitcodecachesizeOptsBuf, "-Xjitcodecachesize:");
103. property_get("dalvik.vm.jit.codecachesize", jitcodecachesizeOptsBuf+19,  NULL);
104. if (jitcodecachesizeOptsBuf[19] != '\0') {
105. opt.optionString = jitcodecachesizeOptsBuf;
106. mOptions.add(opt);
107. }
108. strcpy(heapgrowthlimitOptsBuf, "-XX:HeapGrowthLimit=");
109. property_get("dalvik.vm.heapgrowthlimit", heapgrowthlimitOptsBuf+20, "");
110. if (heapgrowthlimitOptsBuf[20] != '\0') {
111. opt.optionString = heapgrowthlimitOptsBuf;
112. mOptions.add(opt);
113. }
114. strcpy(heapminfreeOptsBuf, "-XX:HeapMinFree=");
115. property_get("dalvik.vm.heapminfree", heapminfreeOptsBuf+16, "");
116. if (heapminfreeOptsBuf[16] != '\0') {
117. opt.optionString = heapminfreeOptsBuf;
118. mOptions.add(opt);
119. }
120. strcpy(heapmaxfreeOptsBuf, "-XX:HeapMaxFree=");
121. property_get("dalvik.vm.heapmaxfree", heapmaxfreeOptsBuf+16, "");
122. if (heapmaxfreeOptsBuf[16] != '\0') {
123. opt.optionString = heapmaxfreeOptsBuf;
124. mOptions.add(opt);
125. }
126. strcpy(heaptargetutilizationOptsBuf, "-XX:HeapTargetUtilization=");
127. property_get("dalvik.vm.heaptargetutilization", heaptargetutilizationOptsBuf+26, "");
128. if (heaptargetutilizationOptsBuf[26] != '\0') {
129. opt.optionString = heaptargetutilizationOptsBuf;
130. mOptions.add(opt);
131. }
132. property_get("ro.config.low_ram", propBuf, "");
133. if (strcmp(propBuf, "true") == 0) {
134. opt.optionString = "-XX:LowMemoryMode";
135. mOptions.add(opt);
136. }
137. /*
138. * Enable or disable dexopt features, such as bytecode verification and
139. * calculation of register maps for precise GC.
140. */
141. property_get("dalvik.vm.dexopt-flags", dexoptFlagsBuf, "");
142. if (dexoptFlagsBuf[0] != '\0') {
143. const char* opc;
144. const char* val;
145. opc = strstr(dexoptFlagsBuf, "v=");     /* verification */
146. if (opc != NULL) {
147. switch (*(opc+2)) {
148. case 'n':   val = "-Xverify:none";      break;
149. case 'r':   val = "-Xverify:remote";    break;
150. case 'a':   val = "-Xverify:all";       break;
151. default:    val = NULL;                 break;
152. }
153. if (val != NULL) {
154. opt.optionString = val;
155. mOptions.add(opt);
156. }
157. }
158. opc = strstr(dexoptFlagsBuf, "o=");     /* optimization */
159. if (opc != NULL) {
160. switch (*(opc+2)) {
161. case 'n':   val = "-Xdexopt:none";      break;
162. case 'v':   val = "-Xdexopt:verified";  break;
163. case 'a':   val = "-Xdexopt:all";       break;
164. case 'f':   val = "-Xdexopt:full";      break;
165. default:    val = NULL;                 break;
166. }
167. if (val != NULL) {
168. opt.optionString = val;
169. mOptions.add(opt);
170. }
171. }
172. opc = strstr(dexoptFlagsBuf, "m=y");    /* register map */
173. if (opc != NULL) {
174. opt.optionString = "-Xgenregmap";
175. mOptions.add(opt);
176. /* turn on precise GC while we're at it */
177. opt.optionString = "-Xgc:precise";
178. mOptions.add(opt);
179. }
180. }
181. /* enable debugging; set suspend=y to pause during VM init */
182. /* use android ADB transport */
183. opt.optionString =
184. "-agentlib:jdwp=transport=dt_android_adb,suspend=n,server=y";
185. mOptions.add(opt);
186. ALOGD("CheckJNI is %s\n", checkJni ? "ON" : "OFF");
187. if (checkJni) {
188. /* extended JNI checking */
189. opt.optionString = "-Xcheck:jni";
190. mOptions.add(opt);
191. /* set a cap on JNI global references */
192. opt.optionString = "-Xjnigreflimit:2000";
193. mOptions.add(opt);
194. /* with -Xcheck:jni, this provides a JNI function call trace */
195. //opt.optionString = "-verbose:jni";
196. //mOptions.add(opt);
197. }
198. char lockProfThresholdBuf[sizeof("-Xlockprofthreshold:") + sizeof(propBuf)];
199. property_get("dalvik.vm.lockprof.threshold", propBuf, "");
200. if (strlen(propBuf) > 0) {
201. strcpy(lockProfThresholdBuf, "-Xlockprofthreshold:");
202. strcat(lockProfThresholdBuf, propBuf);
203. opt.optionString = lockProfThresholdBuf;
204. mOptions.add(opt);
205. }
206. /* Force interpreter-only mode for selected opcodes. Eg "1-0a,3c,f1-ff" */
207. char jitOpBuf[sizeof("-Xjitop:") + PROPERTY_VALUE_MAX];
208. property_get("dalvik.vm.jit.op", propBuf, "");
209. if (strlen(propBuf) > 0) {
210. strcpy(jitOpBuf, "-Xjitop:");
211. strcat(jitOpBuf, propBuf);
212. opt.optionString = jitOpBuf;
213. mOptions.add(opt);
214. }
215. /* Force interpreter-only mode for selected methods */
216. char jitMethodBuf[sizeof("-Xjitmethod:") + PROPERTY_VALUE_MAX];
217. property_get("dalvik.vm.jit.method", propBuf, "");
218. if (strlen(propBuf) > 0) {
219. strcpy(jitMethodBuf, "-Xjitmethod:");
220. strcat(jitMethodBuf, propBuf);
221. opt.optionString = jitMethodBuf;
222. mOptions.add(opt);
223. }
224. if (executionMode == kEMIntPortable) {
225. opt.optionString = "-Xint:portable";
226. mOptions.add(opt);
227. } else if (executionMode == kEMIntFast) {
228. opt.optionString = "-Xint:fast";
229. mOptions.add(opt);
230. } else if (executionMode == kEMJitCompiler) {
231. opt.optionString = "-Xint:jit";
232. mOptions.add(opt);
233. }
234. if (checkDexSum) {
235. /* perform additional DEX checksum tests */
236. opt.optionString = "-Xcheckdexsum";
237. mOptions.add(opt);
238. }
239. if (logStdio) {
240. /* convert stdout/stderr to log messages */
241. opt.optionString = "-Xlog-stdio";
242. mOptions.add(opt);
243. }
244. if (enableAssertBuf[4] != '\0') {
245. /* accept "all" to mean "all classes and packages" */
246. if (strcmp(enableAssertBuf+4, "all") == 0)
247. enableAssertBuf[3] = '\0';
248. ALOGI("Assertions enabled: '%s'\n", enableAssertBuf);
249. opt.optionString = enableAssertBuf;
250. mOptions.add(opt);
251. } else {
252. ALOGV("Assertions disabled\n");
253. }
254. if (jniOptsBuf[10] != '\0') {
255. ALOGI("JNI options: '%s'\n", jniOptsBuf);
256. opt.optionString = jniOptsBuf;
257. mOptions.add(opt);
258. }
259. if (stackTraceFileBuf[0] != '\0') {
260. static const char* stfOptName = "-Xstacktracefile:";
261. stackTraceFile = (char*) malloc(strlen(stfOptName) +
262. strlen(stackTraceFileBuf) +1);
263. strcpy(stackTraceFile, stfOptName);
264. strcat(stackTraceFile, stackTraceFileBuf);
265. opt.optionString = stackTraceFile;
266. mOptions.add(opt);
267. }
268. /* extra options; parse this late so it overrides others */
269. property_get("dalvik.vm.extra-opts", extraOptsBuf, "");
270. parseExtraOpts(extraOptsBuf);
271. /* Set the properties for locale */
272. {
273. char langOption[sizeof("-Duser.language=") + 3];
274. char regionOption[sizeof("-Duser.region=") + 3];
275. strcpy(langOption, "-Duser.language=");
276. strcpy(regionOption, "-Duser.region=");
277. readLocale(langOption, regionOption);
278. opt.extraInfo = NULL;
279. opt.optionString = langOption;
280. mOptions.add(opt);
281. opt.optionString = regionOption;
282. mOptions.add(opt);
283. }
284. /*
285. * We don't have /tmp on the device, but we often have an SD card.  Apps
286. * shouldn't use this, but some test suites might want to exercise it.
287. */
288. opt.optionString = "-Djava.io.tmpdir=/sdcard";
289. mOptions.add(opt);
290. initArgs.version = JNI_VERSION_1_4;
291. initArgs.options = mOptions.editArray();
292. initArgs.nOptions = mOptions.size();
293. initArgs.ignoreUnrecognized = JNI_FALSE;
294. /*
295. * Initialize the VM.
296. *
297. * The JavaVM* is essentially per-process, and the JNIEnv* is per-thread.
298. * If this call succeeds, the VM is ready, and we can start issuing
299. * JNI calls.
300. */
301. if (JNI_CreateJavaVM(pJavaVM, pEnv, &initArgs) < 0) {
302. ALOGE("JNI_CreateJavaVM failed\n");
303. goto bail;
304. }
305. result = 0;
306. bail:
307. free(stackTraceFile);
308. return result;
309. }

可以看出这个函数的绝大部分都是在设置Java虚拟机的各项参数，没有什么好说。看到下面这一段变量定义，不知道大家有没有去思考过，这里为什么用PROPERTY_VALUE_MAX作为初始大小？

1. char propBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
2. char stackTraceFileBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
3. char dexoptFlagsBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
4. char enableAssertBuf[sizeof("-ea:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
5. char jniOptsBuf[sizeof("-Xjniopts:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
6. char heapstartsizeOptsBuf[sizeof("-Xms")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
7. char heapsizeOptsBuf[sizeof("-Xmx")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
8. char heapgrowthlimitOptsBuf[sizeof("-XX:HeapGrowthLimit=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
9. char heapminfreeOptsBuf[sizeof("-XX:HeapMinFree=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
10. char heapmaxfreeOptsBuf[sizeof("-XX:HeapMaxFree=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
11. char heaptargetutilizationOptsBuf[sizeof("-XX:HeapTargetUtilization=")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];
12. char jitcodecachesizeOptsBuf[sizeof("-Xjitcodecachesize:")-1 + PROPERTY_VALUE_MAX];

下面是PROPERTY_VALUE_MAX的定义：

@system/core/include/cutils/properties.h

1. /* System properties are *small* name value pairs managed by the
2. ** property service.  If your data doesn't fit in the provided
3. ** space it is not appropriate for a system property.
4. **
5. ** WARNING: system/bionic/include/sys/system_properties.h also defines
6. **          these, but with different names.  (TODO: fix that)
7. */
8. #define PROPERTY_KEY_MAX   PROP_NAME_MAX
9. #define PROPERTY_VALUE_MAX  PROP_VALUE_MAX

所以，没错，PROPERTY_VALUE_MAX是Android中属性value的最大长度，而java虚拟机的这些参数都是通过Android属性赋值和控制的，所以他们的值得大小肯定不能超过属性的最大长度。下面是我的小米2S手机中的一部分Java参数。Android中所有属性都可以通过getprop命令来查看。

1. [dalvik.vm.heapconcurrentstart]: [2097152]
2. [dalvik.vm.heapgrowthlimit]: [96m]
3. [dalvik.vm.heapidealfree]: [8388608]
4. [dalvik.vm.heapsize]: [384m]
5. [dalvik.vm.heapstartsize]: [8m]
6. [dalvik.vm.heaputilization]: [0.25]
7. [dalvik.vm.stack-trace-file]: [/data/anr/traces.txt]

下面来看一下startVm()中的最后几句：

1. /*
2. * Initialize the VM.
3. *
4. * The JavaVM* is essentially per-process, and the JNIEnv* is per-thread.
5. * If this call succeeds, the VM is ready, and we can start issuing
6. * JNI calls.
7. */
8. if (JNI_CreateJavaVM(pJavaVM, pEnv, &initArgs) < 0) {
9. ALOGE("JNI_CreateJavaVM failed\n");
10. goto bail;
11. }

startVm()在最后会调用JNI_CreateJavaVM()来创建虚拟机。这里顺便看一下JNI_CreateJavaVM（）的这段说明：”Java虚拟机对象JavaVm对象每个进程有一个，JNI环境变量JNIEnv每个线程有一个“。这里也告诉我们，在写JNI代码时要注意：JNIEnv不能在任意线程中使用，必须是原本就是Java线程（Java代码通过JNI调用native代码时，发起调用的那个肯定是Java线程），或者是让已有的native线程通过JNI来attach到Java环境。具体这里不做详细介绍，感兴趣的读者可以参考Oracle官方文档http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/jni/spec/jniTOC.html。在JNI_CreateJavaVM（）调用成功后虚拟机VM就已经创建好了，接下来就可以进行JNI相关调用了。

注册JNI函数

创建好了虚拟机，接下来要给虚拟机注册一些JNI函数。不知道各位读者有没有想过，这里为什么要注册JNI函数呢？没错，因为在基于虚拟机的Java世界里，Java并不是万能的，它用到的很多方法（例如：音频、视频相关、Binder等）都需要以native的方式实现，而这些方法就需要虚拟机以JNI的方式进行加载。

@/frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

1. /*
2. * Register android native functions with the VM.
3. */
4. /*static*/ int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env)
5. {
6. /*
7. * This hook causes all future threads created in this process to be
8. * attached to the JavaVM.  (This needs to go away in favor of JNI
9. * Attach calls.)
10. */
11. <span style="white-space:pre">    </span>//设置Thread类的线程创建函数为javaCreateThreadEtc
12. androidSetCreateThreadFunc((android_create_thread_fn) javaCreateThreadEtc);
13. ALOGV("--- registering native functions ---\n");
14. /*
15. * Every "register" function calls one or more things that return
16. * a local reference (e.g. FindClass).  Because we haven't really
17. * started the VM yet, they're all getting stored in the base frame
18. * and never released.  Use Push/Pop to manage the storage.
19. */
20. env->PushLocalFrame(200);
21. if (register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env) < 0) {
22. env->PopLocalFrame(NULL);
23. return -1;
24. }
25. env->PopLocalFrame(NULL);
26. //createJavaThread("fubar", quickTest, (void*) "hello");
27. return 0;
28. }

我们来看一下register_jni_procs（）的代码：

1. static int register_jni_procs(const RegJNIRec array[], size_t count, JNIEnv* env)
2. {
3. for (size_t i = 0; i < count; i++) {
4. if (array[i].mProc(env) < 0) {
5. #ifndef NDEBUG
6. ALOGD("----------!!! %s failed to load\n", array[i].mName);
7. #endif
8. return -1;
9. }
10. }
11. return 0;
12. }

看一下从startReg()传过来的参数gRegJNI:

1. static const RegJNIRec gRegJNI[] = {
2. REG_JNI(register_android_debug_JNITest),
3. REG_JNI(register_com_android_internal_os_RuntimeInit),
4. REG_JNI(register_android_os_SystemClock),
5. REG_JNI(register_android_util_EventLog),
6. REG_JNI(register_android_util_Log),
7. REG_JNI(register_android_util_FloatMath),
8. REG_JNI(register_android_text_format_Time),
9. REG_JNI(register_android_content_AssetManager),
10. REG_JNI(register_android_content_StringBlock),
11. REG_JNI(register_android_content_XmlBlock),
12. REG_JNI(register_android_emoji_EmojiFactory),
13. REG_JNI(register_android_text_AndroidCharacter),
14. REG_JNI(register_android_text_AndroidBidi),
15. REG_JNI(register_android_view_InputDevice),
16. REG_JNI(register_android_view_KeyCharacterMap),
17. REG_JNI(register_android_os_Process),
18. REG_JNI(register_android_os_SystemProperties),
19. REG_JNI(register_android_os_Binder),
20. REG_JNI(register_android_os_Parcel),
21. REG_JNI(register_android_view_DisplayEventReceiver),
22. REG_JNI(register_android_nio_utils),
23. REG_JNI(register_android_graphics_Graphics),
24. REG_JNI(register_android_view_GraphicBuffer),
25. REG_JNI(register_android_view_GLES20DisplayList),
26. REG_JNI(register_android_view_GLES20Canvas),
27. REG_JNI(register_android_view_HardwareRenderer),
28. REG_JNI(register_android_view_Surface),
29. REG_JNI(register_android_view_SurfaceControl),
30. REG_JNI(register_android_view_SurfaceSession),
31. REG_JNI(register_android_view_TextureView),
32. REG_JNI(register_com_google_android_gles_jni_EGLImpl),
33. REG_JNI(register_com_google_android_gles_jni_GLImpl),
34. REG_JNI(register_android_opengl_jni_EGL14),
35. REG_JNI(register_android_opengl_jni_EGLExt),
36. REG_JNI(register_android_opengl_jni_GLES10),
37. REG_JNI(register_android_opengl_jni_GLES10Ext),
38. REG_JNI(register_android_opengl_jni_GLES11),
39. REG_JNI(register_android_opengl_jni_GLES11Ext),
40. REG_JNI(register_android_opengl_jni_GLES20),
41. REG_JNI(register_android_opengl_jni_GLES30),
42. REG_JNI(register_android_graphics_Bitmap),
43. REG_JNI(register_android_graphics_BitmapFactory),
44. REG_JNI(register_android_graphics_BitmapRegionDecoder),
45. REG_JNI(register_android_graphics_Camera),
46. REG_JNI(register_android_graphics_CreateJavaOutputStreamAdaptor),
47. REG_JNI(register_android_graphics_Canvas),
48. REG_JNI(register_android_graphics_ColorFilter),
49. REG_JNI(register_android_graphics_DrawFilter),
50. REG_JNI(register_android_graphics_Interpolator),
51. REG_JNI(register_android_graphics_LayerRasterizer),
52. REG_JNI(register_android_graphics_MaskFilter),
53. REG_JNI(register_android_graphics_Matrix),
54. REG_JNI(register_android_graphics_Movie),
55. REG_JNI(register_android_graphics_NinePatch),
56. REG_JNI(register_android_graphics_Paint),
57. REG_JNI(register_android_graphics_Path),
58. REG_JNI(register_android_graphics_PathMeasure),
59. REG_JNI(register_android_graphics_PathEffect),
60. REG_JNI(register_android_graphics_Picture),
61. REG_JNI(register_android_graphics_PorterDuff),
62. REG_JNI(register_android_graphics_Rasterizer),
63. REG_JNI(register_android_graphics_Region),
64. REG_JNI(register_android_graphics_Shader),
65. REG_JNI(register_android_graphics_SurfaceTexture),
66. REG_JNI(register_android_graphics_Typeface),
67. REG_JNI(register_android_graphics_Xfermode),
68. REG_JNI(register_android_graphics_YuvImage),
69. REG_JNI(register_android_graphics_pdf_PdfDocument),
70. REG_JNI(register_android_database_CursorWindow),
71. REG_JNI(register_android_database_SQLiteConnection),
72. REG_JNI(register_android_database_SQLiteGlobal),
73. REG_JNI(register_android_database_SQLiteDebug),
74. REG_JNI(register_android_os_Debug),
75. REG_JNI(register_android_os_FileObserver),
76. REG_JNI(register_android_os_FileUtils),
77. REG_JNI(register_android_os_MessageQueue),
78. REG_JNI(register_android_os_SELinux),
79. REG_JNI(register_android_os_Trace),
80. REG_JNI(register_android_os_UEventObserver),
81. REG_JNI(register_android_net_LocalSocketImpl),
82. REG_JNI(register_android_net_NetworkUtils),
83. REG_JNI(register_android_net_TrafficStats),
84. REG_JNI(register_android_net_wifi_WifiNative),
85. REG_JNI(register_android_os_MemoryFile),
86. REG_JNI(register_com_android_internal_os_ZygoteInit),
87. REG_JNI(register_android_hardware_Camera),
88. REG_JNI(register_android_hardware_camera2_CameraMetadata),
89. REG_JNI(register_android_hardware_SensorManager),
90. REG_JNI(register_android_hardware_SerialPort),
91. REG_JNI(register_android_hardware_UsbDevice),
92. REG_JNI(register_android_hardware_UsbDeviceConnection),
93. REG_JNI(register_android_hardware_UsbRequest),
94. REG_JNI(register_android_media_AudioRecord),
95. REG_JNI(register_android_media_AudioSystem),
96. REG_JNI(register_android_media_AudioTrack),
97. REG_JNI(register_android_media_JetPlayer),
98. REG_JNI(register_android_media_RemoteDisplay),
99. REG_JNI(register_android_media_ToneGenerator),
100. REG_JNI(register_android_opengl_classes),
101. REG_JNI(register_android_server_NetworkManagementSocketTagger),
102. REG_JNI(register_android_server_Watchdog),
103. REG_JNI(register_android_ddm_DdmHandleNativeHeap),
104. REG_JNI(register_android_backup_BackupDataInput),
105. REG_JNI(register_android_backup_BackupDataOutput),
106. REG_JNI(register_android_backup_FileBackupHelperBase),
107. REG_JNI(register_android_backup_BackupHelperDispatcher),
108. REG_JNI(register_android_app_backup_FullBackup),
109. REG_JNI(register_android_app_ActivityThread),
110. REG_JNI(register_android_app_NativeActivity),
111. REG_JNI(register_android_view_InputChannel),
112. REG_JNI(register_android_view_InputEventReceiver),
113. REG_JNI(register_android_view_InputEventSender),
114. REG_JNI(register_android_view_InputQueue),
115. REG_JNI(register_android_view_KeyEvent),
116. REG_JNI(register_android_view_MotionEvent),
117. REG_JNI(register_android_view_PointerIcon),
118. REG_JNI(register_android_view_VelocityTracker),
119. REG_JNI(register_android_content_res_ObbScanner),
120. REG_JNI(register_android_content_res_Configuration),
121. REG_JNI(register_android_animation_PropertyValuesHolder),
122. REG_JNI(register_com_android_internal_content_NativeLibraryHelper),
123. REG_JNI(register_com_android_internal_net_NetworkStatsFactory),
124. };

REG_JNI是系统定义的一个宏：

1. #ifdef NDEBUG
2. #define REG_JNI(name)      { name }
3. struct RegJNIRec {
4. int (*mProc)(JNIEnv*);
5. };
6. #else
7. #define REG_JNI(name)      { name, #name }
8. struct RegJNIRec {
9. int (*mProc)(JNIEnv*);
10. const char* mName;
11. };
12. #endif

以gRegJNI数组中的一项为例，REG_JNI(register_android_debug_JNITest) 展开REG_JNI后变为：

1. { register_android_debug_JNITest, "register_android_debug_JNITest" }

所以当register_jni_procs（）中调用mProcess时，最终调用的是android_debug_JNITest类中的register_android_debug_JNITest：

1. int register_android_debug_JNITest(JNIEnv* env)
2. {
3. return jniRegisterNativeMethods(env, "android/debug/JNITest",
4. gMethods, NELEM(gMethods));
5. }

到这里JNI注册就讲完了。

ZygoteInit初始化

在JNI注册完成后，让我们再回头继续看AndroidRuntime中start函数：

1. env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);//通过JNI调用main()方法

在start()中通过JNI调用ZygoteInit类的main()方法，这个main()方法即使从native世界到Java世界的入口。

@/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

1. public static void main(String argv[]) {
2. try {
3. // Start profiling the zygote initialization.
4. SamplingProfilerIntegration.start();//启动性能统计
5. registerZygoteSocket();//注册zygote用的socket
6. EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,
7. SystemClock.uptimeMillis());
8. preload();//初始化，主要进行framework中一些类和资源的预加载
9. EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,
10. SystemClock.uptimeMillis());
11. // Finish profiling the zygote initialization.
12. SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();//结束统计并生成结果文件
13. // Do an initial gc to clean up after startup
14. gc();//强制进行一次回收
15. // Disable tracing so that forked processes do not inherit stale tracing tags from
16. // Zygote.
17. Trace.setTracingEnabled(false);
18. // If requested, start system server directly from Zygote
19. if (argv.length != 2) {
20. throw new RuntimeException(argv[0] + USAGE_STRING);
21. }
22. if (argv[1].equals("start-system-server")) {
23. startSystemServer();//启动system_server进程
24. } else if (!argv[1].equals("")) {
25. throw new RuntimeException(argv[0] + USAGE_STRING);
26. }
27. Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
28. runSelectLoop();//变成守护进程，接收socket信息进行处理
29. closeServerSocket();
30. } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
31. caller.run();
32. } catch (RuntimeException ex) {
33. Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
34. closeServerSocket();
35. throw ex;
36. }
37. }

简单总结一下ZygoteInit类中main()函数主要做了如下几件事：

1. 注册Zygote用的socket
2. 类和资源的预加载
3. 启动system_server进程
4. 进入一个死循环，等待接收和处理socket事件

接下来将对它们一一进行分析。

registerZygoteSocket()方法

registerZygoteSocket()方法的实现如下：

1. /**
2. * Registers a server socket for zygote command connections
3. *
4. * @throws RuntimeException when open fails
5. */
6. private static void registerZygoteSocket() {
7. if (sServerSocket == null) {
8. int fileDesc;
9. try {
10. String env = System.getenv(ANDROID_SOCKET_ENV);//从环境变量中获取socket的fd
11. fileDesc = Integer.parseInt(env);
12. } catch (RuntimeException ex) {
13. throw new RuntimeException(
14. ANDROID_SOCKET_ENV + " unset or invalid", ex);
15. }
16. try {
17. sServerSocket = new LocalServerSocket(
18. createFileDescriptor(fileDesc));
19. } catch (IOException ex) {
20. throw new RuntimeException(
21. "Error binding to local socket '" + fileDesc + "'", ex);
22. }
23. }
24. }

registerZygoteSocket（）方法比较简单，就是创建了一个服务端Socket。

类和资源的预加载

在Zygote中通过preload()方法完成类和资源的加载，它的实现如下：

1. static void preload() {
2. preloadClasses();//加载类
3. preloadResources();//加载资源
4. preloadOpenGL();//加载OpenGL
5. }

先看一下preloadClasses()：

1. /**
2. * Performs Zygote process initialization. Loads and initializes
3. * commonly used classes.
4. *
5. * Most classes only cause a few hundred bytes to be allocated, but
6. * a few will allocate a dozen Kbytes (in one case, 500+K).
7. */
8. private static void preloadClasses() {
9. final VMRuntime runtime = VMRuntime.getRuntime();
10. InputStream is = ClassLoader.getSystemClassLoader().getResourceAsStream(
11. PRELOADED_CLASSES);//加载preloaded-classes这个文件中定义的需要预加载的类
12. if (is == null) {
13. Log.e(TAG, "Couldn't find " + PRELOADED_CLASSES + ".");
14. } else {
15. Log.i(TAG, "Preloading classes...");
16. long startTime = SystemClock.uptimeMillis();
17. // Drop root perms while running static initializers.
18. setEffectiveGroup(UNPRIVILEGED_GID);
19. setEffectiveUser(UNPRIVILEGED_UID);
20. // Alter the target heap utilization.  With explicit GCs this
21. // is not likely to have any effect.
22. float defaultUtilization = runtime.getTargetHeapUtilization();
23. runtime.setTargetHeapUtilization(0.8f);
24. // Start with a clean slate.
25. System.gc();
26. runtime.runFinalizationSync();
27. Debug.startAllocCounting();
28. try {
29. BufferedReader br
30. = new BufferedReader(new InputStreamReader(is), 256);
31. int count = 0;
32. String line;
33. while ((line = br.readLine()) != null) {
34. // Skip comments and blank lines.
35. line = line.trim();
36. if (line.startsWith("#") || line.equals("")) {
37. continue;
38. }
39. try {
40. if (false) {
41. Log.v(TAG, "Preloading " + line + "...");
42. }
43. Class.forName(line);//以反射的方式加载类
44. if (Debug.getGlobalAllocSize() > PRELOAD_GC_THRESHOLD) {
45. if (false) {
46. Log.v(TAG,
47. " GC at " + Debug.getGlobalAllocSize());
48. }
49. System.gc();
50. runtime.runFinalizationSync();
51. Debug.resetGlobalAllocSize();
52. }
53. count++;
54. } catch (ClassNotFoundException e) {
55. Log.w(TAG, "Class not found for preloading: " + line);
56. } catch (Throwable t) {
57. Log.e(TAG, "Error preloading " + line + ".", t);
58. if (t instanceof Error) {
59. throw (Error) t;
60. }
61. if (t instanceof RuntimeException) {
62. throw (RuntimeException) t;
63. }
64. throw new RuntimeException(t);
65. }
66. }
67. Log.i(TAG, "...preloaded " + count + " classes in "
68. + (SystemClock.uptimeMillis()-startTime) + "ms.");
69. } catch (IOException e) {
70. Log.e(TAG, "Error reading " + PRELOADED_CLASSES + ".", e);
71. } finally {
72. IoUtils.closeQuietly(is);
73. // Restore default.
74. runtime.setTargetHeapUtilization(defaultUtilization);
75. // Fill in dex caches with classes, fields, and methods brought in by preloading.
76. runtime.preloadDexCaches();
77. Debug.stopAllocCounting();
78. // Bring back root. We'll need it later.
79. setEffectiveUser(ROOT_UID);
80. setEffectiveGroup(ROOT_GID);
81. }
82. }
83. }

preloadClasses（）的实现很简单，这里说一下preloaded-classes文件：

1. # Classes which are preloaded by com.android.internal.os.ZygoteInit.
2. # Automatically generated by frameworks/base/tools/preload/WritePreloadedClassFile.java.
3. # MIN_LOAD_TIME_MICROS=1250
4. # MIN_PROCESSES=10
5. android.R$styleable
6. android.accounts.Account
7. android.accounts.Account$1
8. android.accounts.AccountManager
9. android.accounts.AccountManager$12
10. android.accounts.AccountManager$13
11. android.accounts.AccountManager$6
12. android.accounts.AccountManager$AmsTask
13. android.accounts.AccountManager$AmsTask$1
14. android.accounts.AccountManager$AmsTask$Response

在Android4.4的源代码中有2782行，也就说这里在系统启动时需要预加载两千多个类，而这仅仅是源代码，在手机厂商的代码中，需要进行预加载的类的数量将会超过这个数。preloaded-classes文件时由WritePreloadedClassFile类生成的。WritePreloadedClassFile将某个类加入预加载文件preloaded-classes中的条件时：该类被不少于10个进程使用，并且家中该类好使超过1250微秒。WritePreloadedClassFile里面的实现非常简单，感兴趣的读者可以自行阅读。

1. /**
2. * Preload any class that take longer to load than MIN_LOAD_TIME_MICROS us.
3. */
4. static final int MIN_LOAD_TIME_MICROS = 1250;
5. /**
6. * Preload any class that was loaded by at least MIN_PROCESSES processes.
7. */
8. static final int MIN_PROCESSES = 10;

这里我简单估算了一下，在Android4.4中预加载这些类需要4秒钟作用，这对于系统启动来说是一个比较长的时间，因此在进行系统启动速度的优化时，这里可以作为一个优化大点。

在看preloadClass的代码时有些读者看的setEffectiveUser的几句代码不明白什么意思：

1. private static void preloadClasses() {
2. ......
3. // Drop root perms while running static initializers.
4. setEffectiveGroup(UNPRIVILEGED_GID);
5. setEffectiveUser(UNPRIVILEGED_UID);
6. ......
7. } finally {
8. ......
9. // Bring back root. We'll need it later.
10. setEffectiveUser(ROOT_UID);
11. setEffectiveGroup(ROOT_GID);
12. }
13. }
14. }

以setEffectiveUser为例看一下它的实现：

1. /**
2. * Sets effective user ID.
3. */
4. private static void setEffectiveUser(int uid) {
5. int errno = setreuid(ROOT_UID, uid);
6. if (errno != 0) {
7. Log.e(TAG, "setreuid() failed. errno: " + errno);
8. }
9. }

1. /**
2. * The Linux syscall "setreuid()"
3. * @param ruid real uid
4. * @param euid effective uid
5. * @return 0 on success, non-zero errno on fail
6. */
7. static native int setreuid(int ruid, int euid);

可以看出这里setEffectiveUser这几句的意思是：在类加载之前临时降低euid（真实用户ID）权限，加载完成后恢复。关于Linux各种userid的说明如下：

有效用户ID

有效用户ID（Effective UID，即EUID）与有效用户组ID（Effective Group ID，即EGID）在创建与访问文件的时候发挥作用；具体来说，创建文件时，系统内核将根据创建文件的进程的EUID与EGID设定文件的所有者/组属性，而在访问文件时，内核亦根据访问进程的EUID与EGID决定其能否访问文件。

真实用户ID

真实用户ID（Real UID,即RUID）与真实用户组ID（Real GID，即RGID）用于辨识进程的真正所有者，且会影响到进程发送信号的权限。没有超级用户权限的进程仅在其RUID与目标进程的RUID相匹配时才能向目标进程发送信号，例如在父子进程间，子进程从父进程处继承了认证信息，使得父子进程间可以互相发送信号。

暂存用户ID

暂存用户ID（Saved UID，即SUID）于以提升权限运行的进程暂时需要做一些不需特权的操作时使用，这种情况下进程会暂时将自己的有效用户ID从特权用户（常为root）对应的UID变为某个非特权用户对应的UID，而后将原有的特权用户UID复制为SUID暂存；之后当进程完成不需特权的操作后，进程使用SUID的值重置EUID以重新获得特权。在这里需要说明的是，无特权进程的EUID值只能设为与RUID、SUID与EUID（也即不改变）之一相同的值。

文件系统用户ID

文件系统用户ID（File System UID，即FSUID）在Linux中使用，且只用于对文件系统的访问权限控制，在没有明确设定的情况下与EUID相同（若FSUID为root的UID，则SUID、RUID与EUID必至少有一亦为root的UID），且EUID改变也会影响到FSUID。设立FSUID是为了允许程序（如NFS服务器）在不需获取向给定UID账户发送信号的情况下以给定UID的权限来限定自己的文件系统权限。

这段代码转自http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%94%A8%E6%88%B7ID

那这里这样做的用意何在？我猜这里是为了保证预加载的类是所有的用户都是可用的。

预加载资源的代码如下：

1. /**
2. * Load in commonly used resources, so they can be shared across
3. * processes.
4. *
5. * These tend to be a few Kbytes, but are frequently in the 20-40K
6. * range, and occasionally even larger.
7. */
8. private static void preloadResources() {
9. final VMRuntime runtime = VMRuntime.getRuntime();
10. Debug.startAllocCounting();
11. try {
12. System.gc();
13. runtime.runFinalizationSync();
14. mResources = Resources.getSystem();
15. mResources.startPreloading();
16. if (PRELOAD_RESOURCES) {
17. Log.i(TAG, "Preloading resources...");
18. long startTime = SystemClock.uptimeMillis();
19. TypedArray ar = mResources.obtainTypedArray(
20. com.android.internal.R.array.preloaded_drawables);
21. int N = preloadDrawables(runtime, ar);//预加载Drawable
22. ar.recycle();
23. Log.i(TAG, "...preloaded " + N + " resources in "
24. + (SystemClock.uptimeMillis()-startTime) + "ms.");
25. startTime = SystemClock.uptimeMillis();
26. ar = mResources.obtainTypedArray(
27. com.android.internal.R.array.preloaded_color_state_lists);
28. N = preloadColorStateLists(runtime, ar);//预加载Color
29. ar.recycle();
30. Log.i(TAG, "...preloaded " + N + " resources in "
31. + (SystemClock.uptimeMillis()-startTime) + "ms.");
32. }
33. mResources.finishPreloading();
34. } catch (RuntimeException e) {
35. Log.w(TAG, "Failure preloading resources", e);
36. } finally {
37. Debug.stopAllocCounting();
38. }
39. }

preloadResources的加载过程又分为加载Drawable和加载Color。

除了加载类和资源，还会加载OpenGL的一些东西：

1. private static void preloadOpenGL() {
2. if (!SystemProperties.getBoolean(PROPERTY_DISABLE_OPENGL_PRELOADING, false)) {
3. EGL14.eglGetDisplay(EGL14.EGL_DEFAULT_DISPLAY);
4. }
5. }

在创建socket和资源加载前后有这么两句：

1. // Start profiling the zygote initialization.
2. SamplingProfilerIntegration.start();//启动性能统计
3. registerZygoteSocket();//注册zygote用的socket
4. EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,
5. SystemClock.uptimeMillis());
6. preload();//初始化，主要进行framework中一些类和资源的预加载
7. EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,
8. SystemClock.uptimeMillis());
9. // Finish profiling the zygote initialization.
10. SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();//结束统计并生成结果文件

所以，这里SamplingProfilerIntegration统计的是创建socket和类及资源初始化的时间。

启动system_server

1. /**
2. * Prepare the arguments and fork for the system server process.
3. */
4. private static boolean startSystemServer()
5. throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
6. long capabilities = posixCapabilitiesAsBits(
7. OsConstants.CAP_KILL,
8. OsConstants.CAP_NET_ADMIN,
9. OsConstants.CAP_NET_BIND_SERVICE,
10. OsConstants.CAP_NET_BROADCAST,
11. OsConstants.CAP_NET_RAW,
12. OsConstants.CAP_SYS_MODULE,
13. OsConstants.CAP_SYS_NICE,
14. OsConstants.CAP_SYS_RESOURCE,
15. OsConstants.CAP_SYS_TIME,
16. OsConstants.CAP_SYS_TTY_CONFIG
17. );
18. /* Hardcoded command line to start the system server */
19. String args[] = {
20. "--setuid=1000",
21. "--setgid=1000",
22. "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1032,3001,3002,3003,3006,3007",
23. "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
24. "--runtime-init",
25. "--nice-name=system_server",
26. "com.android.server.SystemServer",
27. };
28. ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;
29. int pid;
30. try {
31. parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);
32. ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
33. ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);
34. /* Request to fork the system server process */
35. pid = Zygote.forkSystemServer(//以fork的方式创建system_server进程
36. parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
37. parsedArgs.gids,
38. parsedArgs.debugFlags,
39. null,
40. parsedArgs.permittedCapabilities,
41. parsedArgs.effectiveCapabilities);
42. } catch (IllegalArgumentException ex) {
43. throw new RuntimeException(ex);
44. }
45. /* For child process */
46. if (pid == 0) {//pid==0说明在子进程中，父进程为Zygote
47. handleSystemServerProcess(parsedArgs);
48. }
49. return true;
50. }

这里前面的一大段代码主要是在为fork准备参数parsedArgs，然后Zygote会forkSystemServer来创建system_server，forkSystemServer()方法最终会调用Linux中的fork()。

runSelectLoop()方法

在创建system_server后，Zygote调用runSelectLoop（）进入到一个死循环中：

1. /**
2. * Runs the zygote process's select loop. Accepts new connections as
3. * they happen, and reads commands from connections one spawn-request's
4. * worth at a time.
5. *
6. * @throws MethodAndArgsCaller in a child process when a main() should
7. * be executed.
8. */
9. private static void runSelectLoop() throws MethodAndArgsCaller {
10. ArrayList<FileDescriptor> fds = new ArrayList<FileDescriptor>();
11. ArrayList<ZygoteConnection> peers = new ArrayList<ZygoteConnection>();
12. FileDescriptor[] fdArray = new FileDescriptor[4];
13. fds.add(sServerSocket.getFileDescriptor());//registerZygoteSocket中创建的socket的描述符
14. peers.add(null);
15. int loopCount = GC_LOOP_COUNT;
16. while (true) {//死循环
17. int index;//selectReadable方法监控的句柄的下标（fdArray中的下标）
18. /*
19. * Call gc() before we block in select().
20. * It's work that has to be done anyway, and it's better
21. * to avoid making every child do it.  It will also
22. * madvise() any free memory as a side-effect.
23. *
24. * Don't call it every time, because walking the entire
25. * heap is a lot of overhead to free a few hundred bytes.
26. */
27. if (loopCount <= 0) {//Zygote每循环GC_LOOP_COUNT（这里的值是10）次就会进行一次内存回收
28. gc();
29. loopCount = GC_LOOP_COUNT;
30. } else {
31. loopCount--;
32. }
33. try {
34. fdArray = fds.toArray(fdArray);
35. index = selectReadable(fdArray);//内部由select()实现，在没有客户端事件时会堵塞
36. } catch (IOException ex) {
37. throw new RuntimeException("Error in select()", ex);
38. }
39. if (index < 0) {
40. throw new RuntimeException("Error in select()");
41. } else if (index == 0) {//index==0表示selcet接收到的是Zygote的socket的事件
42. ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer();
43. peers.add(newPeer);
44. fds.add(newPeer.getFileDesciptor());
45. } else {//调用ZygoteConnection对象的runOnce方法，ZygoteConnection是在index == 0时被添加到peers的
46. boolean done;
47. done = peers.get(index).runOnce();
48. if (done) {
49. peers.remove(index);
50. fds.remove(index);
51. }
52. }
53. }
54. }

下面是selcetReadable方法的代码：

1. /**
2. * Invokes select() on the provider array of file descriptors (selecting
3. * for readability only). Array elements of null are ignored.
4. *
5. * @param fds non-null; array of readable file descriptors
6. * @return index of descriptor that is now readable or -1 for empty array.
7. * @throws IOException if an error occurs
8. */
9. static native int selectReadable(FileDescriptor[] fds) throws IOException;

selectReadable的native实现在com_android_internal_os_ZygoteInit.cpp中。

Zygote接收到socket客户端的链接后会将其（客户端Socket）保存到一个ZygoteConnection对象中，然后保存到peers

1. /**
2. * Waits for and accepts a single command connection. Throws
3. * RuntimeException on failure.
4. */
5. private static ZygoteConnection acceptCommandPeer() {
6. try {
7. return new ZygoteConnection(sServerSocket.accept());
8. } catch (IOException ex) {
9. throw new RuntimeException(
10. "IOException during accept()", ex);
11. }
12. }

最后，客户端的请求会有ZygoteConnection的runOnce来处理。