对zygote的理解

一、 zygote的作用

• 1. 启动SystemServer
     SystemServer需要用于zygote准备好的一些系统资源，比如常用类、注册的JNI函数、主题资源、共享库等等，直接从zygote那继承过来，SystemServer就不用重新再加载一遍，这样对性能有很大的提升。
• 2. 孵化应用进程

Loop循环就是不停的接收消息，处理消息；处理的消息可以能messageQueue里面的消息，也可能是binder驱动那边传过来的。

二、Zygote的启动流程

1. zygote进程是怎么启动的
Init进程为Linux启动后用户空间的第一个进程，Init进程启动之后，首先会加载init.rc启动配置文件，然后会查看启动配置文件定义了哪些系统服务需要启动的，zygote就是要启动的服务之一，通过fork + execve 进行启动zygote进程
启动zygote进程相关的配置：

第一行命令语句说明：

• 红色部分zygote: 表示service的名称
• 蓝色部分/system/bin/app_process：表示zygote程序路径
• 黄色部分-Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server: 表示程序执行的参数
• Xzygote：作为虚拟机启动时所需要的参数,在AndroidRuntime.cpp中的 startVm() 函数中调用 JNI_CreateJavaVM 使用到
• /system/bin：代表虚拟机程序所在目录,因为 app_process 可以不和虚拟机在一个目录,所以 app_process 需要知道虚拟机所在的目录
• -zygote：指明以 ZygoteInit 类作为入口,否则需要指定需要执行的类名
• –start-system-server：仅在有 --zygote 参数时可用,告知 ZygoteInit 启动完毕后孵化出的第一个进程是 SystemServer
• 其他命令：后续的命令是和socket相关,名称、类型、端口号、重启后的操作等等

启动进程
（1） fork + handle

pid_t pid =fork();
if (pid == 0) {
	// child process
} else {
	// parent process
}
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(2) fork + execve

pid_t pid =fork();
if (pid == 0) {
	// child process
	execve(path, argv, env);
} else {
	// parent process
}
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2. Zygote进程启动之后做了什么？

• Zygote的Native世界
  （1）启动Android虚拟机(初始化运行环境，创建jvm)
  （2）注册Android的JNI函数
  （3）进入Java世界(调用zygoteinit.main)
  

• Zygote的Java世界
  （1）预加载资源 Proload Resources，比如常用类、主题资源、共享库等–>加快进程启动
  （2）socket–>让别人通知我
  （3）启动System Server(单独运行在一个进程中)
  （4）LOOP循环
  

boolean runOnce() {
	String[] args = readArgumentList();  //读取参数列表
	int pid = Zygote.forkAndSpecialize(); //启动子进程
	if (pid == 0) {
		// in child 
		handleChildProc(args, ...);  //在子进程中进行相应的工作，执行该语句之后会执行ActivityThread.man()函数
		return true;
	}
}
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要注意的细节

• Zygote 进行fork的时候要单线程，为了避免造成死锁或者状态不一致等问题
• Zygote的IPC(跨进程通信)没有采用binder，采用的是本地socket通信

问题： 谈谈你对zygote的理解？
What：zygote的作用是什么？
答：（1）启动System server进程，是用于管理整个Java framework层，包含ActivityManager，PowerManager等各种系统服务;
(2)孵化其他应用程序进程

How：zygote的启动流程是什么？
答：Zygote进程是由Init进程解析init.zygote.rc文件启动的，zygote所对应的可执行程序app_process，所对应的源文件是App_main.cpp，进程名为zygote。

首先执行App_main.cpp的main()函数，在这里会执行以下步骤：

1.解析命令参数，主要是–zygote 和–start-system-server。

2.调用AppRuntime.start(“com.android.internal.os.ZygoteInit”,…)，启动虚拟机，注册JNI函数；

3.通过JNI调用ZygoteInit.java的main()方法，从这里开始进入Java的世界；

运行Zygote的main方法,主要执行以下步骤：

预加载 preloadClasses()、preloadResources()、preloadSharedLibraries()
forkSystemServer，最终会调用SystemServer.java的main()方法；
创建ZygoteService，进入runSelectLoop；

zygote的启动流程简单说明：
1）创建Java虚拟机；
2）为Java虚拟机注册native方法；
3）在com.android.internal.os.ZygoteInit中调用java类的主要方法；
4）加载ZygoteInit class；
5）注册zygote socket；
6）加载preload class；
7）加载preload 资源文件；
8）调用Zygote::forkSystemServer，fork一个新的进程，调用SystemServer的main方法，从而进入到java层的system_server进程的初始化流程中；

Why：zygote的工作原理是什么？（如何孵化进程以及如何进行通信）

问题1：孵化应用进程这种事为什么不交给SystemServer来做，而专门设计一个Zygote？
答：我们知道，应用在启动的时候需要做很多准备工作，包括启动虚拟机，加载各类系统资源等等，这些都是非常耗时的，如果能在zygote里就给这些必要的初始化工作做好，子进程在fork的时候就能直接共享，那么这样的话效率就会非常高。这个就是zygote存在的价值，这一点呢SystemServer是替代不了的，主要是因为SystemServer里跑了一堆系统服务，这些是不能继承到应用进程的。所以给SystemServer和应用进程里都要用到的资源抽出来单独放在一个进程里，也就是这的zygote进程，然后zygote进程再分别孵化出SystemServer进程和应用进程。

问题2： Zygote的IPC通信机制为什么使用socket而不采用binder？
答：主要原因是因为Zygote进行fork的时候要是单线程，父进程binder线程有锁，然后子进程的主线程一直在等其子线程(从父进程拷贝过来的子进程)的资源，但是其实父进程的子进程并没有被拷贝过来，造成死锁，所以fork不允许存在多线程。而非常巧的是Binder通讯偏偏就是多线程，所以干脆父进程（Zygote）这个时候就不使用binder线程。

  当在父进程中fork子进程的时候，父进程的线程也会被拷贝到子进程当中，但是这个时候线程已经不是一个线程了，而是一个对象，任何线程的特性都不再存在。父进程线程持有一个锁对象，那么在子进程中这个锁也会被复制过去，在子进程中如果想要竞争获取这个锁对象肯定是拿不到的，因为在对象头中，这个是加锁的，那么就会造成死锁；

  本质原因是，在fork过程中如果采用binder，binder是并发的，binder并发过程中会有这个对象锁，那么对象锁正在锁的过程中如果fork的话，那这个对象锁是没有办法解锁的，在fork产生的新进程里面，这个进程就会出现对象处于一个锁的状态，而且没有人去给它解锁，所以这种情况下就会出现对象死锁状态