簡(jiǎn)介
APP各自運(yùn)行于自己的進(jìn)程中，每一個(gè)進(jìn)程中都擁有一個(gè)獨(dú)立的Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例，擁有了Dalvik，Android的Java程序才能運(yùn)行起來(lái)?？梢岳斫鉃?，進(jìn)程在以隔離了用戶(hù)環(huán)境下運(yùn)行，使各不干擾。常用的四大組件，要能運(yùn)行起來(lái)，首先就需要APP的進(jìn)程已準(zhǔn)備完畢。
本文的目的，是學(xué)習(xí)進(jìn)程是如如何被創(chuàng)建出來(lái)的。
note:源碼版本為8.0，各版本間有差異，但不影響核心設(shè)計(jì)
進(jìn)程啟動(dòng)必要參數(shù)準(zhǔn)備
如在Activity的啟動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)AMS發(fā)現(xiàn)此Activity所依賴(lài)的應(yīng)用進(jìn)程還沒(méi)有啟動(dòng)起來(lái)，則會(huì)請(qǐng)求Zygote進(jìn)程將此應(yīng)用進(jìn)程啟動(dòng)起來(lái)。
傳送門(mén):Activity啟動(dòng)時(shí)發(fā)生了什么
代碼移步ActivityManagerService.startProcessLocked()
private final void startProcessLocked(ProcessRecord app, String hostingType,
String hostingNameStr, String abiOverride, String entryPoint, String[] entryPointArgs) {
......
try {
......
// 進(jìn)程uid
int uid = app.uid;
// GIDS
int[] gids = null;
int mountExternal = Zygote.MOUNT_EXTERNAL_NONE;
if(!app.isolated){
......
// 記住資源訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限
if (ArrayUtils.isEmpty(permGids)) {
gids = new int[3];
} else {
gids = new int[permGids.length + 3];
System.arraycopy(permGids, 0, gids, 3, permGids.length);
}
gids[0] = UserHandle.getSharedAppGid(UserHandle.getAppId(uid));
gids[1] = UserHandle.getCacheAppGid(UserHandle.getAppId(uid));
// shareUserId
gids[2] = UserHandle.getUserGid(UserHandle.getUserId(uid));
}
......
// 指明應(yīng)用程序入口
if (entryPoint == null) entryPoint = "android.app.ActivityThread";
if(...){
} else{
//交給 Zygote 去孵化
startResult = Process.start(entryPoint,
app.processName, uid, uid, gids, debugFlags, mountExternal,
app.info.targetSdkVersion, seInfo, requiredAbi, instructionSet,
app.info.dataDir, invokeWith, entryPointArgs);
}
}
}
代碼總app為ProcessRecord，ProcessRecord描述了一個(gè)進(jìn)程，與進(jìn)程相關(guān)的信息存于ProcessRecord中，AMS也是通過(guò)ProcessRecord才能得知進(jìn)程狀況。
UID
UID標(biāo)識(shí)一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程，應(yīng)用程序在安裝時(shí)被分配UID，當(dāng)此應(yīng)用程序續(xù)存期間（沒(méi)卸載），UID不變。普通應(yīng)用程序而言，GID = UID。
通過(guò)命令
adb shell ps | grap packageName
可以查看在運(yùn)行的應(yīng)用程序信息
圖中APP使用了多進(jìn)程，因此根據(jù)包名查處了兩個(gè)進(jìn)程信息。橫行信息依次為 當(dāng)前用戶(hù)（UID）、進(jìn)程ID（PID）、父進(jìn)程ID（PPID）、進(jìn)程的虛擬內(nèi)存大小、實(shí)際內(nèi)存占用大小、進(jìn)程正在睡眠的內(nèi)核函數(shù)名稱(chēng)。
如所說(shuō)，無(wú)論多少次殺掉此APP進(jìn)程再重啟，UID均不變。
GIDS
GIDS則與Application申請(qǐng)的具體權(quán)限有關(guān)，申請(qǐng)的相應(yīng)permission被granted時(shí)，則有對(duì)應(yīng)的GIDS，因此，GIDS是關(guān)于允許或限制應(yīng)用程序訪(fǎng)問(wèn)設(shè)備資源。比如常在manifest申請(qǐng)?jiān)L問(wèn)網(wǎng)絡(luò)權(quán)限
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>
被允許時(shí)，組在GIDS中有相應(yīng)的ID
shareUserId
在GIDS中，shareUserId也比較重要，需簡(jiǎn)單了解沙箱模型。
各個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行與各自的環(huán)境中（沙箱），默認(rèn)情況下，程序間無(wú)法交互。運(yùn)行在沙箱內(nèi)的應(yīng)用程序如果沒(méi)有被分配權(quán)限，無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)或資源，因此運(yùn)行去Dalvik虛擬機(jī)的應(yīng)用程序都能得到同樣的安全保護(hù)，被限制在各自沙箱內(nèi)的程序互不干涉，使得對(duì)其它或受其它程序的損害降到最低。在沙箱機(jī)制下，應(yīng)用程序間互不信任，相互隔離，各自運(yùn)行。
通過(guò)shareUserId，可是程序相互信任，公共運(yùn)行與同一進(jìn)程空間內(nèi)，可以像訪(fǎng)問(wèn)自有程序一樣訪(fǎng)問(wèn)對(duì)方程序資源。
以上二圖來(lái)源
回到正文，在準(zhǔn)備好啟動(dòng)進(jìn)程的相關(guān)數(shù)據(jù)后，交接給下一節(jié)點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。還需注意被賦值為“android.app.ActivityThread”的變量entryPoint，后續(xù)會(huì)通過(guò)此變量啟動(dòng)ActivityThread.main()，也就指定了應(yīng)用程序的入口。
啟動(dòng)準(zhǔn)備
此后調(diào)用鏈路為
Process.start()
-> ZygoteProcess.start()
-> ZygoteProcess.startViaZygote()
private Process.ProcessStartResult startViaZygote(final String processClass,
final String niceName,final int uid, final int gid,final int[] gids,
int debugFlags, int mountExternal, int targetSdkVersion, String seInfo,
String abi, String instructionSet, String appDataDir, String invokeWith,
String[] extraArgs) throws ZygoteStartFailedEx {
// 存儲(chǔ)啟動(dòng)參數(shù)
ArrayList<String> argsForZygote = new ArrayList<String>();
// 以下三參數(shù)必有
argsForZygote.add("--runtime-args");
argsForZygote.add("--setuid=" + uid);
argsForZygote.add("--setgid=" + gid);
// 其它參數(shù)看具體情況
......
synchronized(mLock) {
// 獲取LocalkSocket以連接Zygote進(jìn)程，后將參數(shù)通過(guò)LocalSocket
// 寫(xiě)入Zygote進(jìn)程，讓Zygote進(jìn)程進(jìn)行創(chuàng)建
return zygoteSendArgsAndGetResult(openZygoteSocketIfNeeded(abi), argsForZygote);
}
}
視情況準(zhǔn)備進(jìn)程啟動(dòng)需要的參數(shù)，再獲取用以和進(jìn)程進(jìn)行連接的ZygoteState，便可以向Zygote進(jìn)程寫(xiě)入此次新建進(jìn)程的請(qǐng)求。
private ZygoteState openZygoteSocketIfNeeded(String abi) throws ZygoteStartFailedEx {
Preconditions.checkState(Thread.holdsLock(mLock), "ZygoteProcess lock not held");
if (primaryZygoteState == null || primaryZygoteState.isClosed()) {
try {
primaryZygoteState = ZygoteState.connect(mSocket);
} catch (IOException ioe) {
throw new ZygoteStartFailedEx("Error connecting to primary zygote", ioe);
}
}
if (primaryZygoteState.matches(abi)) {
return primaryZygoteState;
}
// The primary zygote didn't match. Try the secondary.
if (secondaryZygoteState == null || secondaryZygoteState.isClosed()) {
try {
secondaryZygoteState = ZygoteState.connect(mSecondarySocket);
} catch (IOException ioe) {
throw new ZygoteStartFailedEx("Error connecting to secondary zygote", ioe);
}
}
if (secondaryZygoteState.matches(abi)) {
return secondaryZygoteState;
}
throw new ZygoteStartFailedEx("Unsupported zygote ABI: " + abi);
}
primaryZygoteState 和 secondaryZygoteState 均為 ZygoteState, Android 5.0以后，Android開(kāi)始支持64位編譯，Zygote進(jìn)程也隨之引入了32/64位的區(qū)別。顧名思義，primaryZygoteState為主Zygote，secondaryZygoteState為輔Zygote。至于是32位為主，還是64位輔，就要看具體Zygote文件的配置了。這里以ABI架構(gòu)類(lèi)型為引子，找到合適的ZygoteSate。
如果所查找的ZygoteState未創(chuàng)建或連接狀態(tài)已關(guān)閉，則會(huì)獲取此ZygoteState。
ZYGOTE_SOCKET
public static ZygoteState connect(String socketAddress) throws IOException {
DataInputStream zygoteInputStream = null;
BufferedWriter zygoteWriter = null;
final LocalSocket zygoteSocket = new LocalSocket();
try {
zygoteSocket.connect(new LocalSocketAddress(socketAddress,
LocalSocketAddress.Namespace.RESERVED));
zygoteInputStream = new DataInputStream(zygoteSocket.getInputStream());
zygoteWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(
zygoteSocket.getOutputStream()), 256);
} catch (IOException ex) {
try {
zygoteSocket.close();
} catch (IOException ignore) {
}
throw ex;
}
String abiListString = getAbiList(zygoteWriter, zygoteInputStream);
Log.i("Zygote", "Process: zygote socket " + socketAddress + " opened, supported ABIS: "
+ abiListString);
return new ZygoteState(zygoteSocket, zygoteInputStream, zygoteWriter,
Arrays.asList(abiListString.split(",")));
}
新建的LocalSocket為ZygoteState成員變量，ZygoteState使用的輸入流與輸出流均從LocalSocket拿到。參數(shù)socketAddress為Process創(chuàng)建ZygoteProcess傳入的ZYGOTE_SOCKET，即"zygote"。因此LocalSocket.connect()將與Zygote進(jìn)程中名為“zygote”的Socket進(jìn)行連接。在有了能與Zygote進(jìn)程通信的媒介之后，已可以向Zygote進(jìn)程傳入數(shù)據(jù)或從Zygote進(jìn)程傳輸數(shù)據(jù)。
創(chuàng)建進(jìn)程
回到
-> ZygoteProcess.startViaZygote()
-> zygoteSendArgsAndGetResult()
private static Process.ProcessStartResult zygoteSendArgsAndGetResult(
ZygoteState zygoteState, ArrayList<String> args)
throws ZygoteStartFailedEx {
......
// 寫(xiě)入啟動(dòng)參數(shù)長(zhǎng)度
writer.write(Integer.toString(args.size()));
writer.newLine();
for (int i = 0; i < sz; i++) {
String arg = args.get(i);
// 寫(xiě)入啟動(dòng)參數(shù)
writer.write(arg);
writer.newLine();
}
writer.flush();
// Should there be a timeout on this?
Process.ProcessStartResult result = new Process.ProcessStartResult();
// 拿到進(jìn)程創(chuàng)建的結(jié)果
result.pid = inputStream.readInt();
result.usingWrapper = inputStream.readBoolean();
if (result.pid < 0) {
throw new ZygoteStartFailedEx("fork() failed");
}
return result;
}
通過(guò)輸出流向Zygote進(jìn)程寫(xiě)入啟動(dòng)數(shù)據(jù)后，進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到能接受到Zygote進(jìn)程反饋的數(shù)據(jù)。拿到了創(chuàng)建的結(jié)果，意味著進(jìn)程創(chuàng)建的結(jié)束。
目前來(lái)看，Process通過(guò)LocalSocket與Zygote進(jìn)程進(jìn)行通信，傳輸關(guān)鍵數(shù)據(jù)即可創(chuàng)建進(jìn)程，因此還可對(duì)Zygote如何創(chuàng)建進(jìn)程加以了解。
Zygote進(jìn)程
簡(jiǎn)要了解一下Zygote進(jìn)程的創(chuàng)建，見(jiàn)ZygoteInit.main()
public static void main(String argv[]) {
// 創(chuàng)建ZygoteServer
ZygoteServer zygoteServer = new ZygoteServer();
......
try{
......
// 注冊(cè)名為 "zygote的socket"
zygoteServer.registerServerSocket(socketName);
......
// 接收請(qǐng)求
zygoteServer.runSelectLoop(abiList);
......
}
}
在Zygote進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)，向ZygoteServer注冊(cè)一個(gè)名為"zygote"的服務(wù)端Socket，之前所說(shuō)的新建進(jìn)程請(qǐng)求到來(lái)時(shí)，即是與此Socket進(jìn)行通信。當(dāng)請(qǐng)求到來(lái)，在zygoteServer.runSelectLoop()處接收請(qǐng)求。
void runSelectLoop(String abiList) throws Zygote.MethodAndArgsCaller {
......
boolean done = peers.get(i).runOnce(this);
}
實(shí)際由ZygoteConnection.runOnce()進(jìn)程處理
boolean runOnce(ZygoteServer zygoteServer) throws Zygote.MethodAndArgsCaller {
String args[];
Arguments parsedArgs = null;
FileDescriptor[] descriptors;
try {
// 獲取LocalSocket傳來(lái)的啟動(dòng)參數(shù)
args = readArgumentList();
descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();
}
......
tyr{
// 解析參數(shù)
parsedArgs = new Arguments(args);
......
// frok()
pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, parsedArgs.gids,
parsedArgs.debugFlags, rlimits, parsedArgs.mountExternal, parsedArgs.seInfo,
parsedArgs.niceName, fdsToClose, fdsToIgnore, parsedArgs.instructionSet,
parsedArgs.appDataDir);
}
......
try{
// pid = 0 說(shuō)明創(chuàng)建了進(jìn)程
if (pid == 0) {
// in child
zygoteServer.closeServerSocket();
IoUtils.closeQuietly(serverPipeFd);
serverPipeFd = null;
handleChildProc(parsedArgs, descriptors, childPipeFd, newStderr);
return true;
}
}
在接收并解析出LocalSocket所傳輸過(guò)來(lái)的啟動(dòng)參數(shù)后，通過(guò)Zygote.forkAndSpecialize（）讓native真正fork()出進(jìn)程。當(dāng)PID = 0 時(shí)，說(shuō)明Zygote進(jìn)程創(chuàng)建出了子進(jìn)程。
當(dāng)前情況下，需要Zygote進(jìn)程孵化出的進(jìn)程。Zygote進(jìn)程作為Android進(jìn)程的母體，包含各應(yīng)用進(jìn)程所需要的進(jìn)程信息和資源信息，因從從Zygote進(jìn)程fork()出的子進(jìn)程具有Zygote進(jìn)程信息如數(shù)據(jù)段、代碼段等，自然也包括Dalvik虛擬機(jī)實(shí)體。
在進(jìn)程創(chuàng)建完后，由
ZygoteConnection.handleChildProc()
-> ZygoteInit.zygoteInit() 處理進(jìn)一步事宜
public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv,
ClassLoader classLoader) throws Zygote.MethodAndArgsCaller {
if (RuntimeInit.DEBUG) {
Slog.d(RuntimeInit.TAG, "RuntimeInit: Starting application from zygote");
}
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ZygoteInit");
RuntimeInit.redirectLogStreams();
RuntimeInit.commonInit();
// 創(chuàng)建Binder線(xiàn)程池
ZygoteInit.nativeZygoteInit();
// 當(dāng)AMS要求新創(chuàng)建線(xiàn)程時(shí)，喚醒ActivityThread.main()
RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);
}
applicationInit()通過(guò)反射喚醒ActivityThread.main()，之前在AMS請(qǐng)求啟動(dòng)新進(jìn)程時(shí)特意調(diào)到的entryPoint，也一并通過(guò)LocalSocket作為參數(shù)之一傳入Zygote進(jìn)程，因此在這里可以知道此喚醒信息。
AMS在請(qǐng)求啟動(dòng)新進(jìn)程的同時(shí)，不會(huì)一直等待進(jìn)程創(chuàng)建，延遲發(fā)送消息PROC_START_TIMEOUT_MSG，如果進(jìn)程為內(nèi)在PROC_START_TIMEOUT_MSG時(shí)間內(nèi)成功創(chuàng)建，則AMS會(huì)認(rèn)為進(jìn)程啟動(dòng)失敗。因此在，在喚醒ActivityThread.main(）后attach()時(shí)機(jī)，會(huì)通知AMS取消PROC_START_TIMEOUT_MSG消息，以后保證后續(xù)流程進(jìn)行。
至此，也就了解了進(jìn)程時(shí)如何被創(chuàng)建出來(lái)。
總結(jié)
進(jìn)程創(chuàng)建如下：
1、AMS啟動(dòng)各類(lèi)組件發(fā)現(xiàn)相應(yīng)進(jìn)程沒(méi)有啟動(dòng)起來(lái)時(shí)，獲取進(jìn)程啟動(dòng)所需參數(shù)，通過(guò)Process.start()請(qǐng)求啟動(dòng)進(jìn)程。
2、Process通過(guò)LocalSocket與Zygote進(jìn)程通信，Zygote進(jìn)程對(duì)應(yīng)Socket為"zogote"，在Zygote進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)啟動(dòng)。
3、ZygoteServer收到啟動(dòng)進(jìn)程請(qǐng)求后，由ZygoteConnection.runOnce()進(jìn)行處理，交由native進(jìn)行fork()，在成功創(chuàng)建子進(jìn)程后，喚醒ActivityThread.main()。
4、AMS不會(huì)無(wú)限等待進(jìn)程創(chuàng)建，因此ActivityThread.main()被喚醒后，會(huì)告知AMS取消PROC_START_TIMEOUT_MSG，以能進(jìn)行后續(xù)Business。
參考
淺析Android沙箱模型
Android -- 系統(tǒng)進(jìn)程Zygote的啟動(dòng)分析
Android ABI的淺析
