在一文中init进程是如何一步步创建Zygote进程的,也了解了Zygote的进程的作用。Zygote进程的诞生对于整个世界可以说有着”开天辟地“的作用,它创建了Java虚拟机,并且繁殖了Java世界的核心服务system_server进程,在完成Java世界的初创工作以后,Zygote并没有死去,它只是暂时的沉睡(socket事件堵塞)在那里,一旦有需要(有客户端请求的到来),它便马上起来工作。本文接下来就将分析一下Zygote是如何监听和处理socket事件的。
首先让我们一起来回忆一下Zygote的main方法:
@frameworks/base/core/java/com//internal/os/ZygoteInit.java
- public static void main(String argv[]) {
- try {
-
- registerZygoteSocket();
-
- ......
-
- runSelectLoop();
-
- closeServerSocket();
- } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
- caller.run();
- } catch (RuntimeException ex) {
- Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
- closeServerSocket();
- throw ex;
- }
- }
main()方法首先在registerZygoteSocket中注册了Zygote的 服务端Socket对象,然后在完成一系列初创工作后调用runSelectLoop进入到死循环中,等待客户端事件的到来。到了这里我们不禁会问,Zygote进程作为服务端,那客户端是谁呢?Zygote接收到客户端连接以后又是如何处理的呢?下面我们就带着这两个问题一起来分析。
客户端请求
@/frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
- private final void startProcessLocked(ProcessRecord app,
- String hostingType, String hostingNameStr) {
- ......
- try {
- ......
-
-
- Process.ProcessStartResult startResult = Process.start("android.app.ActivityThread",
- app.processName, uid, uid, gids, debugFlags, mountExternal,
- app.info.targetSdkVersion, app.info.seinfo, null);
- .......
- }
@/frameworks/base/core/java/android/os/Process.java
- public static final ProcessStartResult start(final String processClass,
- final String niceName,
- int uid, int gid, int[] gids,
- int debugFlags, int mountExternal,
- int targetSdkVersion,
- String seInfo,
- String[] zygoteArgs) {
- try {
- return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids,
- debugFlags, mountExternal, targetSdkVersion, seInfo, zygoteArgs);
- } catch (ZygoteStartFailedEx ex) {
- Log.e(LOG_TAG,
- "Starting VM process through Zygote failed");
- throw new RuntimeException(
- "Starting VM process through Zygote failed", ex);
- }
- }
startViaZygote()方法的实现如下:
- private static 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[] extraArgs)
- throws ZygoteStartFailedEx {
- synchronized(Process.class) {
- ArrayList<String> argsForZygote = new ArrayList<String>();
-
-
-
- argsForZygote.add("--runtime-init");
- argsForZygote.add("--setuid=" + uid);
- argsForZygote.add("--setgid=" + gid);
- if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_JNI_LOGGING) != 0) {
- argsForZygote.add("--enable-jni-logging");
- }
- if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_SAFEMODE) != 0) {
- argsForZygote.add("--enable-safemode");
- }
- if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_DEBUGGER) != 0) {
- argsForZygote.add("--enable-debugger");
- }
- if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_CHECKJNI) != 0) {
- argsForZygote.add("--enable-checkjni");
- }
- if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_ASSERT) != 0) {
- argsForZygote.add("--enable-assert");
- }
- if (mountExternal == Zygote.MOUNT_EXTERNAL_MULTIUSER) {
- argsForZygote.add("--mount-external-multiuser");
- } else if (mountExternal == Zygote.MOUNT_EXTERNAL_MULTIUSER_ALL) {
- argsForZygote.add("--mount-external-multiuser-all");
- }
- argsForZygote.add("--target-sdk-version=" + targetSdkVersion);
-
-
-
-
-
- if (gids != null && gids.length > 0) {
- StringBuilder sb = new StringBuilder();
- sb.append("--setgroups=");
-
- int sz = gids.length;
- for (int i = 0; i < sz; i++) {
- if (i != 0) {
- sb.append(',');
- }
- sb.append(gids[i]);
- }
-
- argsForZygote.add(sb.toString());
- }
-
- if (niceName != null) {
- argsForZygote.add("--nice-name=" + niceName);
- }
-
- if (seInfo != null) {
- argsForZygote.add("--seinfo=" + seInfo);
- }
-
- argsForZygote.add(processClass);
-
- if (extraArgs != null) {
- for (String arg : extraArgs) {
- argsForZygote.add(arg);
- }
- }
-
- return zygoteSendArgsAndGetResult(argsForZygote);
- }
- }
startViaZygote的绝大部分代码都在处理传递到Zygote中的参数,与Zygote通信通过zygoteSendArgsAndGetResult()方法完成:
- private static ProcessStartResult zygoteSendArgsAndGetResult(ArrayList<String> args)
- throws ZygoteStartFailedEx {
- openZygoteSocketIfNeeded();
-
- try {
-
-
- sZygoteWriter.write(Integer.toString(args.size()));
- sZygoteWriter.newLine();
-
- int sz = args.size();
- for (int i = 0; i < sz; i++) {
- String arg = args.get(i);
- if (arg.indexOf('\n') >= 0) {
- throw new ZygoteStartFailedEx(
- "embedded newlines not allowed");
- }
- sZygoteWriter.write(arg);
- sZygoteWriter.newLine();
- }
-
- sZygoteWriter.flush();
-
-
- ProcessStartResult result = new ProcessStartResult();
- result.pid = sZygoteInputStream.readInt();
- if (result.pid < 0) {
- throw new ZygoteStartFailedEx("fork() failed");
- }
- result.usingWrapper = sZygoteInputStream.readBoolean();
- return result;
- } catch (IOException ex) {
- try {
- if (sZygoteSocket != null) {
- sZygoteSocket.close();
- }
- } catch (IOException ex2) {
-
- Log.e(LOG_TAG,"I/O exception on routine close", ex2);
- }
-
- sZygoteSocket = null;
-
- throw new ZygoteStartFailedEx(ex);
- }
- }
到这里位置,客户端请求Zygote创建进程的请求就发送出去了,Zygote会返回进行的pid给客户端(ActivityMangerService)。由于ActivityMangerService在SystemServer进程中,所以这里即SystemServer进程通过socket向Zygote发送了信息。
接下来,我们看一下看一下Zygote是如何处理客户端请求的。
处理客户端请求
-
- private static void runSelectLoop() throws MethodAndArgsCaller {
- <span style="white-space:pre"> </span>......
- <span style="white-space:pre"> </span>
- while (true) {
- ......
-
- if (index < 0) {
- throw new RuntimeException("Error in select()");
- } else if (index == 0) {
- ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer();
- peers.add(newPeer);
- fds.add(newPeer.getFileDesciptor());
- } else {
- boolean done;
- done = peers.get(index).runOnce();
-
-
- if (done) {
- peers.remove(index);
- fds.remove(index);
- }
- }
- }
- }
每当有请求过来时,Zygote都会调用ZygoteConnection的runOnce()方法处理:
@/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java
- boolean runOnce() throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
-
- String args[];
- Arguments parsedArgs = null;
- FileDescriptor[] descriptors;
-
- try {
- args = readArgumentList();
- descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();
- } catch (IOException ex) {
- Log.w(TAG, "IOException on command socket " + ex.getMessage());
- closeSocket();
- return true;
- }
-
- if (args == null) {
-
- closeSocket();
- return true;
- }
-
-
- PrintStream newStderr = null;
-
- if (descriptors != null && descriptors.length >= 3) {
- newStderr = new PrintStream(
- new FileOutputStream(descriptors[2]));
- }
-
- int pid = -1;
- FileDescriptor childPipeFd = null;
- FileDescriptor serverPipeFd = null;
-
- try {
- parsedArgs = new Arguments(args);
-
- applyUidSecurityPolicy(parsedArgs, peer, peerSecurityContext);
- applyRlimitSecurityPolicy(parsedArgs, peer, peerSecurityContext);
- applyCapabilitiesSecurityPolicy(parsedArgs, peer, peerSecurityContext);
- applyInvokeWithSecurityPolicy(parsedArgs, peer, peerSecurityContext);
- applyseInfoSecurityPolicy(parsedArgs, peer, peerSecurityContext);
-
- applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
- applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);
-
- int[][] rlimits = null;
-
- if (parsedArgs.rlimits != null) {
- rlimits = parsedArgs.rlimits.toArray(intArray2d);
- }
-
- if (parsedArgs.runtimeInit && parsedArgs.invokeWith != null) {
- FileDescriptor[] pipeFds = Libcore.os.pipe();
- childPipeFd = pipeFds[1];
- serverPipeFd = pipeFds[0];
- ZygoteInit.setCloseOnExec(serverPipeFd, true);
- }
-
-
- pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid, parsedArgs.gids,
- parsedArgs.debugFlags, rlimits, parsedArgs.mountExternal, parsedArgs.seInfo,
- parsedArgs.niceName);
- } catch (IOException ex) {
- logAndPrintError(newStderr, "Exception creating pipe", ex);
- } catch (ErrnoException ex) {
- logAndPrintError(newStderr, "Exception creating pipe", ex);
- } catch (IllegalArgumentException ex) {
- logAndPrintError(newStderr, "Invalid zygote arguments", ex);
- } catch (ZygoteSecurityException ex) {
- logAndPrintError(newStderr,
- "Zygote security policy prevents request: ", ex);
- }
-
- try {
- if (pid == 0) {
-
- IoUtils.closeQuietly(serverPipeFd);
- serverPipeFd = null;
- handleChildProc(parsedArgs, descriptors, childPipeFd, newStderr);
-
-
-
- return true;
- } else {
-
- IoUtils.closeQuietly(childPipeFd);
- childPipeFd = null;
- return handleParentProc(pid, descriptors, serverPipeFd, parsedArgs);
- }
- } finally {
- IoUtils.closeQuietly(childPipeFd);
- IoUtils.closeQuietly(serverPipeFd);
- }
- }
Zygote在处理客户端请求时会fork一个新的进程,接下来首先看一下handleChildProc()方法:
- private void handleChildProc(Arguments parsedArgs,
- FileDescriptor[] descriptors, FileDescriptor pipeFd, PrintStream newStderr)
- throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
-
- closeSocket();
- ZygoteInit.closeServerSocket();
-
- .....
-
- if (parsedArgs.niceName != null) {
- Process.setArgV0(parsedArgs.niceName);
- }
-
- if (parsedArgs.runtimeInit) {
- if (parsedArgs.invokeWith != null) {
- WrapperInit.execApplication(parsedArgs.invokeWith,
- parsedArgs.niceName, parsedArgs.targetSdkVersion,
- pipeFd, parsedArgs.remainingArgs);
- } else {
- RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion,
- parsedArgs.remainingArgs);
- }
- } else {
- ......
- }
- }
zygoteInit()方法的实现在RuntimeInit类中:
@/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java
-
- public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv)
- throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
- if (DEBUG) Slog.d(TAG, "RuntimeInit: Starting application from zygote");
-
-
- redirectLogStreams();
-
- commonInit();
-
- nativeZygoteInit();
-
-
- applicationInit(targetSdkVersion, argv);
- }
接下来继续分析applicationInit(),走完进程启动的整个过程,然后再回头分析一下commonInit和nativeZygoteInit的实现。applicationInit的实现如下:
- private static void applicationInit(int targetSdkVersion, String[] argv)
- throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
-
-
-
-
-
- nativeSetExitWithoutCleanup(true);
-
-
-
- VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.75f);
- VMRuntime.getRuntime().setTargetSdkVersion(targetSdkVersion);
-
- final Arguments args;
- try {
- args = new Arguments(argv);
- } catch (IllegalArgumentException ex) {
- Slog.e(TAG, ex.getMessage());
-
- return;
- }
-
-
- invokeStaticMain(args.startClass, args.startArgs);
- }
在applicationInit()的最后,会通过调用invokeStaticMain来调用args.startClass这个类的main()方法。在前面介绍socket的客户端代码时,在startProcessLocked()中传入的这个类为![在CODE上查看代码片](https://code.csdn.net/assets/CODE_ico.png)
- private static void invokeStaticMain(String className, String[] argv)
- throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
- Class<?> cl;
-
- try {
- cl = Class.forName(className);
- } catch (ClassNotFoundException ex) {
- throw new RuntimeException(
- "Missing class when invoking static main " + className,
- ex);
- }
-
- Method m;
- try {
- m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });
- } catch (NoSuchMethodException ex) {
- throw new RuntimeException(
- "Missing static main on " + className, ex);
- } catch (SecurityException ex) {
- throw new RuntimeException(
- "Problem getting static main on " + className, ex);
- }
-
- int modifiers = m.getModifiers();
- if (! (Modifier.isStatic(modifiers) && Modifier.isPublic(modifiers))) {
- throw new RuntimeException(
- "Main method is not public and static on " + className);
- }
-
-
- throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);
- }
这个方法本身功能就是调用ActivityThread类的main(),没什么可说的。不过需要注意一下的是这里的调用方式十分特别,并没有采取常规的反射调用,而是通过抛出异常的方式调用ActivityThread的main()函数。这里抛出的ZygoteInit.MethodAndArgsCaller异常会在ZygoteInit.main()中被捕获处理。
- public static void main(String argv[]) {
- try {
- ......
- } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
- caller.run();
- } catch (RuntimeException ex) {
- ......
- }
- }
这里需要注意的是:捕获异常是在子进程(即新的进程,不是Zygote进程)中的动作。还记得前面介绍的runOnce()方法吗?我们在runOnce中创建了一个新的进程。如果读者还有不明白这里为什么是在子进程,可以自行学习Linux fork()的原理。好了,继续..... 看一下MethodAndArgsCaller的代码:
@/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
- public static class MethodAndArgsCaller extends Exception
- implements Runnable {
-
- private final Method mMethod;
-
-
- private final String[] mArgs;
-
- public MethodAndArgsCaller(Method method, String[] args) {
- mMethod = method;
- mArgs = args;
- }
-
- public void run() {
- try {
- mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });
- } catch (IllegalAccessException ex) {
- throw new RuntimeException(ex);
- } catch (InvocationTargetException ex) {
- Throwable cause = ex.getCause();
- if (cause instanceof RuntimeException) {
- throw (RuntimeException) cause;
- } else if (cause instanceof Error) {
- throw (Error) cause;
- }
- throw new RuntimeException(ex);
- }
- }
- }
可以看出最后还是会调用invoke方法通过反射的方式调用ActivityThread的main方法。
到了这里,相信大家都会有一个疑问:既然最后还是通过invoke来反射调用main方法,那绕这一大圈子到底在折腾什么?
有疑问的读者,有没有去思考过另外一个问题:我们为什么要通过Zygote去创建进程,而不是直接创建一个新的进程出来呢?这就要从Zygote创建进程的机制来解释。相信我们还记得在ZygoteInit的main函数中我们通过preload来预加载类和资源。所以这些被预加载的类和资源都存在于Zygote进程中。在通过Zygote创建进程时,我们是通过fork来创建的。 一个进程调用fork()函数后,系统先给新的进程分配资源,例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中,只有少数值与原来的进程的值不同,相当于克隆了一个自己。所以,Zygote通过fork的方式创建新的应用进程的同时,会将对系统的(主要是framework中的)一些类和资源的引用同时复制给子进程,这样子进程中就可以使用这些资源了。这也是为什么所有的应用程序可以共享Framework中的类和资源的原因。
在明白了Zygote机制后,对应为什么这里会以抛出异常的方式调用ActivityThread(应用程序入口)的main()方法,就变得容易理解了。在Java中,我们进行一些列的方法调用的时候,系统会为我们在内存中维护一个调用栈,栈底是发起调用的方法,栈顶是当前正在被调用的方法。在栈顶的方法调用完成后,会逐级返回调用它的方法,最后调用会回到最开始的方法中,然后调用栈就被销毁了。在Zygote处理客户端事件的时候,沿着各种方法一路调用下来,如果在调用ActivityThread中的main()时,直接使用invoke,那么在invoke结束后,整个调用过程会递归返回,最后发起方得到调用结果,调用栈被销毁。然后每次的调用都会重复刚才的那个过程,这就造成了极大的浪费。采用异常的方式,可以保证调用栈不会被销毁,这样每次fork时就可以共享。
好了,到此为止Zygote的分裂过程就介绍完成了。
本文转自 一点点征服 博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/ldq2016/p/6232174.html,如需转载请自行联系原作者