揭开Android系统启动的神秘面纱

当有人问我们android中app启动流程的时候，我们总是会提到zygote。but，zygote又是从何而来？由此问题我想到了android系统的启动流程，zygote肯定是在系统初始化时创建的一个进程。带着这个疑问我去查询了一些android系统启动流程的资料及代码，下面是一张启动流程的简图，接下来我们会分析每一步做了什么，

1. 按下手机电源键

当我们按下android手机电源键后，“Boot ROM(Read only memory) code”(bootloader引导代码)将会从一个被硬编码的位置读取并开始执行。这段程序执行的主要目的是将bootloader(启动装载)代码载入内存并执行。

2.Bootloader(启动装载)

bootloader在android系统初始化前运行，他不属于android操作系统部分。通常情况下厂商会在bootloader中做一些加密及安全相关的功能。

bootloader程序分两个阶段执行。第一阶段，它检测外部RAM并加载第二阶段的辅助程序。在第二阶段，bootloader设置网络、内存等，设置内核运行参数等，即为kernel运行做准备。

你可以在aosp中找到这部分代码(android版本2.xx，后面有改动)，

aosp/bootable/bootloader/legacy/usbloader(看源码需翻墙)

其中包含两个重要文件，

Init.s，负责初始化堆栈，清空BSS(Block Started by Symbol segment)，最终调用main.c中的_main()方法。
main.c，负责初始化硬件(时钟，主板，键盘，控制台)，并且创建linux标签。

3. Kernel(内核) android内核启动与linux相似，例如设置高速缓存、受保护的内存、调度和加载驱动程序。当内核完成系统设置工作，它会在系统文件夹中寻找需要初始化的服务。

android与linux启动的不同点有哪些？

Binder：它是android特有的进程间通信机制和远程方法调用系统。
ashmem(Android Shared Memory)：它是一个新的共享内存分配器，类似于POSIX SHM，但具有不同的行为，并支持更简单的基于文件的API。
pmem(Process memory allocator)：它用于管理用户空间和内核驱动程序之间共享的大量(1-16+MB)物理上连续的内存区域。
logger：这是对logcat命令的内核支持。
wakelocks：用于电源管理文件。它使机器在每个事件的基础上保持唤醒，直到唤醒锁被释放。
oom handling：当可用内存过低时它会杀死进程。
alarm manager：从用户态通知内核唤醒。
RAM_CONSOLE：允许将内核printk消息保存到RAM中的缓冲区，以便在内核死机后可以在下一次内核调用中查看它们。
用于ADB的USB小工具驱动程序
yaffs2闪存文件系统(作者也不知道这是啥)

4. Init进程

Init是系统的第一个进程，它是所有进程的父进程。它有两个主要任务，

挂载目录，例如/sys , /dev or /proc。
运行init.rc脚本

init进程可以在这里找到aosp/system/core/init
init.rc脚本可以在这里找到aosp/system/core/rootdir/

init.rc中语言的规则是特定的，可以在这里查询，community.nxp.com/t5/i-MX-Pro…

在这个过程中，你可以看到android启动画面。

5. Zygote和Dalvik(终于到了这一步)

在java中，每个程序运行在一个单独的内存隔离的虚拟机实例中，每个虚拟机实例都要消耗一部分内存，我们知道android通常是手持设备，内存有限，如果采用同样的策略，虚拟机实例就会消耗掉大量内存。

为了克服内存问题，android中才出现了zygote。zygote实现了跨Dalvik虚拟机的代码共享，实现了更低的内存占用和启动时间。zygote是在系统引导时启动的虚拟机进程。zygote预加载并初始化核心库类。

zygote加载过程如下，

加载zygote初始化类，aosp/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
registerZygoteSocket()，为zygote命令通道注册一个套接字服务。
preloadClasses()，初始化zygote进程，加载并初始化常用类。
preloadResources()，加载可以在进程间共享的资源。

在此过程，你可以看到启动动画。

6. System Service(系统服务)

完成上面的工作后，zygote会fork一个新的进程去启动系统服务。

核心服务如下：

Starting power manager
Creating the Activity Manager
Starting telephony registry
Starting package manager
Set activity manager service as system process
Starting context manager
Starting system contact providers
Starting battery service
Starting alarm manager
Starting sensor service
Starting window manager
Starting Bluetooth service
Starting mount service

其它服务如下：

Starting status bar service
Starting hardware service
Starting NetStat service
Starting connectivity service
Starting Notification Manager
Starting DeviceStorageMonitor service
Starting Location Manager
Starting Search Service
Starting Clipboard Service
Starting checkin service
Starting Wallpaper service
Starting Audio Service
Starting HeadsetObserver
Starting AdbSettingsObserver

现在我们终于完成了引导过程(系统服务在内存中启动并运行)。

如果你还没有掌握Framework，现在想要在最短的时间里吃透它，可以参考一下《Android Framework核心知识点》，里面内容包含了：Init、Zygote、SystemServer、Binder、Handler、AMS、PMS、Launcher……等知识点记录。

《Framework 核心知识点汇总手册》:`https://qr18.cn/AQpN4J`

Handler 机制实现原理部分：
1.宏观理论分析与Message源码分析
2.MessageQueue的源码分析
3.Looper的源码分析
4.handler的源码分析
5.总结

Binder 原理：
1.学习Binder前必须要了解的知识点
2.ServiceManager中的Binder机制
3.系统服务的注册过程
4.ServiceManager的启动过程
5.系统服务的获取过程
6.Java Binder的初始化
7.Java Binder中系统服务的注册过程