android 的Zygote 分析

如果對fork機制不瞭解的，可以先看看本部落格的從一道面試題談linux下fork的運行機制
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jollen
發表於 April 5, 2010 3:14 PM

Android 作業系統開機時，會經由 init.rc 來啟動許多外部程式，其中有一個最重要 process 稱為 Zygote。Zygote 是 Android 的 monitor process，它主要負責二項工作：

1. 啟動 system server
2. 執行 Android 應用程式

「System Server」是由 Zygote 所建立的另外一個 process，建立 system server 的方式是使用典型的
Linux system call - fork()。當 Zygote 成功建立 system server 後，便進入 socket
listening 模式。在此模式下，zygote 會監聽（listen）由 socket 所傳入的「命令」，並依據命令的內容啟動
Android 應用程式。

Zygote 啟動外部 Android 應用程式的方式，同樣是使用 Linux kernel 所提供的 fork() system
call。因此，在 socket 做 listening，並依據命令來 fork() 並執行外部 Android 應用程式，稱之為「Zygote
Mode」。

  
 
android的系統應用中的一個重要的進程就是zygote,所有的java應用程式進程都是由zygote派生出來的，zygote這個進程的作用就
是“生兒子”。具體的一個應用如何出來的大家可以看我以前的一篇文章-----Android 應用初始化及表單事件的分發。

   首先要瞭解一點初始化語言的基本知識吧：

Services（服務）是一個程式，他在初始化時啟動，並在退出時重啟（可選）。Services（服務）的形式如下：

       service <name> <pathname> [ <argument> ]*
          <option>
          <option>
Options為選項，具體可以參考linux　service命令

zygote進程正是在linux kernel startup後通過這個檔案啟動的，具體看init.rc中這一段：

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
    socket zygote stream 666
    onrestart write /sys/android_power/request_state wake
    onrestart write /sys/power/state on

一段一段的分析這個代碼：

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server

啟動服務名字zygote.   /system/bin/app_process 進程的bin檔案具體路徑，後面跟的就是啟動參數-Xzygote /system/bin --zygote
--start-system-server
。這段參數有什麼作用可以對照看代碼app_main.cpp

if (i < argc) {
        arg = argv[i++];
        if (0 == strcmp("--zygote
", arg)) {
            bool startSystemServer = (i < argc) ?
                    strcmp(argv[i], "--
start-system-server
") == 0 : false;
            setArgv0(argv0, "zygote");
            set_process_name("zygote");
           runtime.start
("com.android.internal.os.ZygoteInit",
                startSystemServer);
        } else {
            set_process_name(argv0);

            runtime.mClassName = arg;

            // Remainder of args get passed to startup class main()
            runtime.mArgC = argc-i;
            runtime.mArgV = argv+i;

            LOGV("App process is starting with pid=%d, class=%s./n",
                 getpid(), runtime.getClassName());
            runtime.start();
        }
    }

-Xzygote
這個參數的意義是在jvm中設定gDvm.zygote = true;至於這個參數的具體作用大家自己看代碼吧。 其流程是
androidRuntime->start() call---> JNI_CreateJavaVM() call
---->dvmStartup()(戴維林虛擬機器初始化) call---->dvmProcessOptions().

/system/bin :也許是告知系統應用的路徑吧，大家看到了告訴我。

onrestart write /sys/android_power/request_state wake：

如果這個服務重啟了，開啟/sys/android_power/request_state 這個檔案寫入wake字串。

Zygote Service

在本章我們會接觸到這兩個單詞：

•Zygote [生物] 受精卵, 接合子, 接合體
•Spawn：產卵
通過這兩個單詞，我們就可以大體知道Zygote是幹什
麼的了，就是叫老母雞下蛋。通過“Zygote”產出不同的子“Zygote”。從大的架構上講，Zygote是一個簡單的典型C/S結構。其他進程作為
一個客服端向Zygote發出”孵化”請求，Zygote接收到命令就“孵化”出一個Activity進程來。

Zygote系統程式碼群組成及其調用結構：
•Zygote.java
  提供訪問Dalvik “zygote”的介面。主要是封裝Linux系統的Fork，以建立一個新的VM執行個體進程。
•ZygoteConnection.java
  Zygote的套介面串連管理及其參數解析。其他Actvitiy建立進程請求是通過套介面發送命令參數給Zygote。
•ZygoteInit.java
  Zygote的main函數入口。

Zygote系統代碼層次調用

main()

 Startsystemserver()…

 RunSelectLoopMode()

  Accept socket connection

   Conntecion.RunOnce()

   Read argument

    folkAndSpecialize

folkAndSpecialize使用Native函數Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkAndSpecialize

//native 的擷取
 dalvik/vm/native

//dalvik_system_Zygote.c

  const DalvikNativeMethod dvm_dalvik_system_Zygote[] = {

    { "fork",            "()I",

        Dalvik_dalvik_system_Zygote_fork },

    { "forkAndSpecialize",            "(II[II[[I)I",

        Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkAndSpecialize },

    { "forkSystemServer",            "(II[II[[I)I",

        Dalvik_dalvik_system_Zygote_forkSystemServer },

    { NULL, NULL, NULL },

};

在這裡我們就有了Zygote服務的全貌理解，也在Code中印證了，Activity在本質上是個什麼東西，就是一個Linux進程。但
是不是一個簡單的Linux進程，畢竟Activity是在Andoid概念空間中才有效。在這個概念空間中，Activity被封裝，在螢幕上呈現
UI，使用者看到的整個螢幕或者一個視窗，對於機器來講，呈現在使用者面前的就叫Actvitiy。從分析中我們可以看到，Android使用了Linux的
fork機制。在Linux中Fork是很高效的。

一個Android的Activity實際上一個Linux進程，所謂進程具備下面幾個要素，
 a.要有一段程式供該進程運行，程式是可以被多個進程共用的。

 b..進程專用的系統堆棧空間。
 c.進程式控制制塊，在linux中具體實現是task_struct
 d.有獨立的儲存空間。

fork
創造的子進程複製了父親進程的資源，包括記憶體的內容task_struct內容，在複製過程中，子進程複製了父進程的task_struct，系統堆棧空
間和頁面表，而當子進程改變了父進程的變數時候，會通過copy_on_write的手段為所涉及的頁面建立一個新的副本。所以只有子進程有改變變數時，
子進程才建立了一個頁面複製原來頁面的內容，基本資源的複製是必須的，整體看上去就像是父進程的隔離儲存區 (Isolated Storage)空間也複製了一遍。

 再看看下面Google在講解Dalvik虛擬機器的圖片，我們就大體有了Android系統中Actvitiy的實際映射狀態有了基本的認識。

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