Android系统启动流程（nougat7.1.1_r6）

一.Android启动简介

Android 是一种基于 Linux 的开放源代码软件栈，为广泛的设备和机型而创建。下图所示为 Android 平台的主要组件。
这里写图片描述

Linux 内核

Android 平台的基础是 Linux 内核。例如，Android Runtime (ART) 依靠 Linux 内核来执行底层功能，例如线程和低层内存管理。

音频驱动（Audio）：常用的基于ALSA的高级Linux声音体系驱动。
Binder IPC驱动：Android的一个特殊的驱动程序，具有单独的设备节点，提供进程间通信的功能。
显示驱动（Display）：基于Linux的帧缓冲（Frame Buffer）驱动。
键盘驱动（KeyBoard）：作为输入设备的键盘驱动。
蓝牙驱动（Bluetooth Driver）：基于IEEE 802.15.1标准的无线传输技术。
照相机驱动（Camera Driver）：常用的基于Linux的v412（Video for Linux）的驱动。
Flash内存驱动（Flase Memory Driver）：基于MTD的Flash驱动程序。
WiFi驱动：基于IEEE 802.11标准的驱动程序。

HAL(Hardware Abstraction Layer)

硬件抽象层 (HAL) 提供标准界面，向更高级别的 Java API 框架显示设备硬件功能。HAL 包含多个库模块，其中每个模块都为特定类型的硬件组件实现一个界面，例如相机或蓝牙模块。当框架 API 要求访问设备硬件时，Android 系统将为该硬件组件加载库模块。

硬件抽象层 (HAL) 会定义一个标准接口以供硬件供应商实现，并允许 Android 忽略较低别的驱动程序实现。借助 HAL，可以顺利实现相关功能，而不会影响或无需更改更高级别的系统。HAL 实现会被封装成模块 (.so) 文件，并会由 Android 系统适时地加载。
这里写图片描述

标准的HAL结构中，HAL借口包含两个通用的组件：一个模块和一个设备。

模块：表示被封装切存储为共享库（.so file）的实现。里面包含模块版本等元数据。
设备：提取产品的实际硬件。例如，音频模块可能会包含主音频设备、USB 音频设备或蓝牙 A2DP 音频设备。

Android Runtime

Android Runtime时运行在Android 5.0（API 级别 21）或更高版本的设备上。ART 编写为通过执行 DEX 文件在低内存设备上运行多个虚拟机，DEX 文件是一种专为 Android 设计的字节码格式，经过优化，使用的内存很少。编译工具链（例如 Jack）将 Java 源代码编译为 DEX 字节码，使其可在 Android 平台上运行。
ART 的部分主要功能包括：

预先 (AOT) 和即时 (JIT) 编译
优化的垃圾回收 (GC)
更好的调试支持，包括专用采样分析器、详细的诊断异常和崩溃报告，并且能够设置监视点以监控特定字段

原生 C/C++ 库：

许多核心 Android 系统组件和服务（例如 ART 和 HAL）构建自原生代码，需要以 C 和 C++ 编写的原生库。Android 平台提供 Java 框架 API 以向应用显示其中部分原生库的功能。

OpenGl ES: Android包括支持高性能2 d和3 d图形与开放图形库。OpenGL是一个跨平台的图形API，它为3D图形处理硬件指定了一个标准的软件接口。
WebKit:一个开源的浏览器引擎.
OenMAX AL:一个多媒体应用程序的标准，基于 Khronos Group OpenMAX AL™ 1.0.1 standard，在Android4.0以上使用。
Libc：从BSD继承来的标准C系统函数库，专门为基于embedded linux的设备定制。

Application Framework（应用框架层）

View System：可用以构建应用的 UI，包括列表、网格、文本框、按钮甚至可嵌入的网络浏览器
Content Providers：它可以让一个应用访问另一个应用的数据，或共享它们自己的数据。
Resource Manager：用于访问非代码资源，例如本地化的字符串、图形和布局文件。
Notification Manager：可让所有应用在状态栏中显示自定义提醒。
Activity Manager：用于管理应用的生命周期，提供常见的导航返回栈
Window Manager：管理所有的窗口程序。
Package Manager：Android系统内包的程序管理。

System Apps

Android 随附一套用于电子邮件、短信、日历、互联网浏览和联系人等的核心应用。平台随附的应用与用户可以选择安装的应用一样，没有特殊状态。因此第三方应用可成为用户的默认网络浏览器、短信 Messenger 甚至默认键盘（有一些例外，例如系统的“设置”应用）。

其实分析了这张图都有什么东西，但是对于安卓系统启动流程还是很模糊的。我不打算循序渐进，先放一张图，来对我这篇文章中提到的安卓系统流程有个整体的了解。
这里写图片描述

二、Linux内核启动

开机按Power，正常启动系统，加载boot.img，boot.img包含内核，基本文件系统，用于正常启动手机。

1.引导程序Bootloader

BootLoader是在操作系统运行之前运行的一段程序，它可以将系统的软硬件环境带到一个合适状态，为运行操作系统做好准备。它比较像电脑上的BIOS，它就是要把OS拉起来运行。Bootloader有三种模式如下：
a：开机后按组合键启动到fastboot模式，即命令或SD卡烧写模式，不加载内核及文件系统，可以通过数据线与电脑连接，然后在电脑上执行一些命令，如刷系统镜像到手机上。
b：开机后按组合键启动到recovery模式，加载recovery.img，recovery.img包含内核，部分文件系统，可以读sdcard中的update.zip进行刷机，也可以清除cache和用户数据。
c：开机按Power，正常启动系统，加载boot.img，boot.img包含内核，基本文件系统，用于正常启动手机。
正常启动流程，也就是c流程。
Bootloader做的事情主要有：初始化CPU时钟，内存，串口等；设置linux启动参数；加载Linux各种各样的内核镜像到SDRAM中。

2.linux内核启动

内核启动时，设置缓存、被保护存储器、计划列表，加载驱动。当内核完成系统设置，它首先在系统文件中寻找”init”文件，然后启动root进程或者系统的第一个进程。

三、Init进程

Init进程，它是一个由内核启动的用户级进程。内核自行启动（已经被载入内存，开始运行，并已初始化所有的设备驱动程序和数据结构等）之后，就通过启动一个用户级程序init的方式，完成引导进程。init始终是第一个进程.

1.Init入口函数

system/core/init/init.cpp

init的入口函数为main。

int main(int argc, char** argv) {
   ...
       // Get the basic filesystem setup we need put together in the initramdisk on / and then we'll let the rc file figure out the rest.

    //基本的系统的设置。挂载信息，创建一些文件夹。从注释中我们可以看到，它把一些其他的操作放到了rc文件下。之后会提到。
    if (is_first_stage) {
        mount("tmpfs", "/dev", "tmpfs", MS_NOSUID, "mode=0755");
        mkdir("/dev/pts", 0755);
        mkdir("/dev/socket", 0755);
        mount("devpts", "/dev/pts", "devpts", 0, NULL);
        #define MAKE_STR(x) __STRING(x)
        mount("proc", "/proc", "proc", 0, "hidepid=2,gid=" MAKE_STR(AID_READPROC));
        mount("sysfs", "/sys", "sysfs", 0, NULL);
    } 
    //重定向标准输入\输出到 dev/_null_
    open_devnull_stdio();
    //初始化内核log系统
    klog_init();
    klog_set_level(KLOG_NOTICE_LEVEL);

    NOTICE("init %s started!\n", is_first_stage ? "first stage" : "second stage");
    if (!is_first_stage) {
        close(open("/dev/.booting", O_WRONLY | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0000));
       //初始化属性相关资源，利用ashmem共享。
        property_init();

        process_kernel_dt();
        process_kernel_cmdline();

        export_kernel_boot_props();
    }

    // Set up SELinux, including loading the SELinux policy if we're in the kernel domain.
    //设置SELinux policy策略。
    selinux_initialize(is_first_stage);
    if (is_first_stage) {
        if (restorecon("/init") == -1) {
            ERROR("restorecon failed: %s\n", strerror(errno));
            security_failure();
        }
        char* path = argv[0];
        char* args[] = { path, const_cast<char*>("--second-stage"), nullptr };
        if (execv(path, args) == -1) {
            ERROR("execv(\"%s\") failed: %s\n", path, strerror(errno));
            security_failure();
        }
    }

    NOTICE("Running restorecon...\n");
    restorecon("/dev");
    restorecon("/dev/socket");
    restorecon("/dev/__properties__");
    restorecon("/property_contexts");
    restorecon_recursive("/sys");

    //创建epoll句柄
    epoll_fd = epoll_create1(EPOLL_CLOEXEC);
    if (epoll_fd == -1) {
        ERROR("epoll_create1 failed: %s\n", strerror(errno));
        exit(1);
    }

    signal_handler_init();
    property_load_boot_defaults();
    export_oem_lock_status();
    //启动属性服务
    start_property_service();
 const BuiltinFunctionMap function_map;
    Action::set_function_map(&function_map);
    Parser& parser = Parser::GetInstance();
    parser.AddSectionParser("service",std::make_unique<ServiceParser>());
    parser.AddSectionParser("on", std::make_unique<ActionParser>());
    parser.AddSectionParser("import", std::make_unique<ImportParser>());
    //解析init.rc。
    parser.ParseConfig("/init.rc");
    //解析完成配置文件之后，会得到一系列的action动作。init和boot。
    ActionManager& am = ActionManager::GetInstance();
     am.QueueEventTrigger("early-init");
    // Queue an action that waits for coldboot done so we know ueventd has set up all of /dev...
    am.QueueBuiltinAction(wait_for_coldboot_done_action, "wait_for_coldboot_done");
    // ... so that we can start queuing up actions that require stuff from /dev.
    am.QueueBuiltinAction(mix_hwrng_into_linux_rng_action, "mix_hwrng_into_linux_rng");
    am.QueueBuiltinAction(set_mmap_rnd_bits_action, "set_mmap_rnd_bits");
    am.QueueBuiltinAction(keychord_init_action, "keychord_init");
    am.QueueBuiltinAction(console_init_action, "console_init");

    // Trigger all the boot actions to get us started.
    am.QueueEventTrigger("init");

    // Repeat mix_hwrng_into_linux_rng in case /dev/hw_random or /dev/random
    // wasn't ready immediately after wait_for_coldboot_done
    am.QueueBuiltinAction(mix_hwrng_into_linux_rng_action, "mix_hwrng_into_linux_rng");

    // Don't mount filesystems or start core system services in charger mode.
    std::string bootmode = property_get("ro.bootmode");
    if (bootmode == "charger") {
        am.QueueEventTrigger("charger");
    } else {
        am.QueueEventTrigger("late-init");
    }

    // Run all property triggers based on current state of the properties.
    am.QueueBuiltinAction(queue_property_triggers_action, "queue_property_triggers");

    while (true) {
    //while循环不断调用ExecuteOneCommand函数时，匹配的action。
        if (!waiting_for_exec) {
            am.ExecuteOneCommand();
            restart_processes();
        }

        int timeout = -1;
        if (process_needs_restart) {
            timeout = (process_needs_restart - gettime()) * 1000;
            if (timeout < 0)
                timeout = 0;
        }

        if (am.HasMoreCommands()) {
            timeout = 0;
        }

        bootchart_sample(&timeout);

        epoll_event ev;
        int nr = TEMP_FAILURE_RETRY(epoll_wait(epoll_fd, &ev, 1, timeout));
        if (nr == -1) {
            ERROR("epoll_wait failed: %s\n", strerror(errno));
        } else if (nr == 1) {
        //通过epoll来监听，处理属性服务相关的事情。
            ((void (*)()) ev.data.ptr)();
        }
    }

    return 0;
}

我们对上面的代码进行总结：
1.创建文件系统目录并挂载相关的文件系统。
2.初始化内核log系统。
3.初始化属性相关资源，利用ashmem共享。
4.设置SELinux policy策略

Android 使用 SELinux 对所有进程强制执行强制访问控制 (MAC)，其中包括以 Root/超级用户权限运行的进程（也称为 Linux 功能）。SELinux 能够限制特权进程并能够自动创建安全政策，从而可提升 Android 的安全性。
关于SELinux 中有详细的介绍。(https://source.android.com/security/selinux/)。需要翻墙。

5.创建epoll句柄。

epoll仅仅是一个异步事件的通知机制，其本身并不作任何的IO读写操作，它只负责告诉你是不是可以读或可以写了，而具体的读写操作，还要应用程序自己来完成。
该函数生成一个epoll专用的文件描述符。它其实是在内核申请一空间，用来存放你想关注的fd上是否发生的事件。size就是你在这个epoll fd上能关注的最大fd数，这个参数不同于select()中的第一个参数，给出最大监听的fd+1的值。需要注意的是，当创建好epoll句柄后，它就会占用一个fd值，在Linux下如果查看/proc/进程id/fd/，是能够看到这个fd的，所以在使用完epoll后，必须调用close()关闭，否则可能导致fd被耗尽。

6.启动属性服务。

//system/core/init/property_service.cpp
void start_property_service() {
    property_set_fd = create_socket(PROP_SERVICE_NAME, SOCK_STREAM | SOCK_CLOEXEC | SOCK_NONBLOCK,
                                    0666, 0, 0, NULL);
    if (property_set_fd == -1) {
        ERROR("start_property_service socket creation failed: %s\n", strerror(errno));
        exit(1);
    }

    listen(property_set_fd, 8);

    register_epoll_handler(property_set_fd, handle_property_set_fd);
}

创建了socket套接字，然后监听，并且调用register_epoll_handler函数把socket的fd放入了epoll中。

7.通过parser拆分，解析init.rc。
8.while循环，通过epoll句柄来处理属性服务相关的事情。

在上面中解析init.rc是我们比较关注的事情。

2.Init控制Service

init.rc是什么？
我们在android源码的README.md中可以读到详细的用法。

Android Init Language

在这里面我做一下简要介绍：

init.rc是一个配置文件，内部由Android初始化语言编写（Android Init Language）编写的脚本，Android Init语言包含五个宽泛的语句类型:操作（actions）、命令(commands)、服务(services)、选项(options)和导入(imports)。

AIL在编写时需要分成多个部分（Section），而每一部分的开头需要指定Actions或Services。也就是说，每一个Actions或Services确定一个Section。而所有的Commands和Options只能属于最近定义的Section。如果Commands和Options在第一个Section之前被定义，它们将被忽略。

init的main函数中我们看到，通过parser拆分，解析init.rc。

从init.rc(路径：sysetm/core/rootdir/init.rc)中我们可以看到：

import /init.environ.rc
import /init.usb.rc
import /init.${ro.hardware}.rc
import /init.usb.configfs.rc
import /init.${ro.zygote}.rc

import用来初始化一些配置文件的。我们可以看到配置了zygote。
zygote的.rc文件有多个。主要就是来区分不同的平台（32、64及64_32）。
init.rc文件进行了拆分了每个服务一个rc文件。我们以nit.zygote64.rc为例。

其中service用于通知init进程创建名zygote的进程，

//system/core/rootdir/init.zygote64.rc

service zygote /system/bin/app_process64 -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
    class main
    socket zygote stream 660 root system
    onrestart write /sys/android_power/request_state wake
    onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart audioserver
    onrestart restart cameraserver
    onrestart restart media
    onrestart restart netd
    writepid /dev/cpuset/foreground/tasks /dev/stune/foreground/tasks

services的语法规则是这样的：

service <name> <pathname> [ <argument> ]* 
//<名字><执行程序路径><参数>
   <option> //什么时候如何启动service
   <option>
   ...

其中：name 是程序的名字，pathname是执行程序路径，argument参数。option 是什么时候如何启动service。
我们可以看到启动zygote的 class 名字是main。

3. init启动zygote

我们在init.rc文件中找找关于main的代码。

//system/core/rootdir/init.rc

...
on nonencrypted    
    # A/B update verifier that marks a successful boot.  
    exec - root -- /system/bin/update_verifier nonencrypted  
    class_start main         
    class_start late_start 
...

其中class_start是一个COMMAND，对应的函数为do_class_start。main指的就是zygote，因此class_start main用来启动zygote。do_class_start函数在builtins.cpp中定义，如下所示。

//system/core/init/builtins.cpp
static int do_class_start(const std::vector<std::string>& args) {
        /* Starting a class does not start services
         * which are explicitly disabled.  They must
         * be started individually.
         */
     //ServiceManager在system\core\init\service.cpp目录中定义
     //serviceManager::GetInstance().ForEachServiceInClass()方法。
    ServiceManager::GetInstance().
        ForEachServiceInClass(args[1], [] (Service* s) { s->StartIfNotDisabled(); });
    return 0;
}

这段代码中调用了ServiceManager的单例模式，ForEachServiceInClass循环遍历service。

//system\core\init\service.cpp
bool Service::StartIfNotDisabled() {
    if (!(flags_ & SVC_DISABLED)) {
        return Start();
    } else {
        flags_ |= SVC_DISABLED_START;
    }
    return true;
}

StartIfNotDisabled从字面意思就可以看出来如果不是启动失败的就开始，所以我们接着查看Start方法

//system\core\init\service.cpp
bool Service::Start() {
    flags_ &= (~(SVC_DISABLED|SVC_RESTARTING|SVC_RESET|SVC_RESTART|SVC_DISABLED_START));
    time_started_ = 0;
    if (flags_ & SVC_RUNNING) {//如果Service已经运行，则不启动
        return false;
    }
    bool needs_console = (flags_ & SVC_CONSOLE);
    if (needs_console && !have_console) {
        ERROR("service '%s' requires console\n", name_.c_str());
        flags_ |= SVC_DISABLED;
        return false;
    }
  //判断需要启动的Service的对应的执行文件是否存在，不存在则不启动该Service
    struct stat sb;
    if (stat(args_[0].c_str(), &sb) == -1) {
        ERROR("cannot find '%s' (%s), disabling '%s'\n",
              args_[0].c_str(), strerror(errno), name_.c_str());
        flags_ |= SVC_DISABLED;
        return false;
    }

...
//fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值
    //（1）在子进程中，fork返回0；
    //（2）在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；
    //（3）如果出现错误，fork返回一个负值；

//1.fork函数创建子进程
  pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {//运行在子进程中
        umask(077);
        for (const auto& ei : envvars_) {
            add_environment(ei.name.c_str(), ei.value.c_str());
        }

    for (const auto& si : sockets_) {
                int socket_type = ((si.type == "stream" ? SOCK_STREAM :
                                    (si.type == "dgram" ? SOCK_DGRAM :
                                     SOCK_SEQPACKET)));
                const char* socketcon =
                    !si.socketcon.empty() ? si.socketcon.c_str() : scon.c_str();

                int s = create_socket(si.name.c_str(), socket_type, si.perm,
                                      si.uid, si.gid, socketcon);
                if (s >= 0) {
                    PublishSocket(si.name, s);
                }
            }
    ...
            //2.execve（执行文件）在父进程中fork一个子进程，在子进程中调用exec函数启动新的程序。
            if (execve(args_[0].c_str(), (char**) &strs[0], (char**) ENV) < 0) {
                ERROR("cannot execve('%s'): %s\n", args_[0].c_str(), strerror(errno));
            }

            _exit(127);
        }
    ...
        return true;
    }

从上面的代码中我们可以看出，init.rc运用Android初始化语言，启动了一个servicemanager来管理。然后servicemanager中通过遍历来查找我们要的那个service。其中service.cpp是用来启动的，如果这个service没有，我们fork一个出来。顺便提一句，fork函数在android中有两次运用。一个是主要用来为应用和SystemService fork进程的。一个是java编写的zygote接口，负责为应用和service调用C/C++ zygote的接口执行fork，从而创建VM进程。

通过注释1和2的代码，我们需要找到子进程（system/bin/app_process）到底做了什么，framework/cmds/app_process/app_main.cpp的main函数。

//frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

{
    ...
    if (zygote) {
    //1
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
    } else if (className) {
        runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
    } else {
        fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
        app_usage();
        LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
        return 10;
    }
}

注释1处的代码调用runtime(AppRuntime)的start来启动zygote。也就是说，在主函数中，初始化了运行时环境，并且建立虚拟机，然后运行再com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数。

4、Zygote进程

在Android系统中，JavaVM(Java虚拟机)、应用程序进程以及运行系统的关键服务的SystemServer进程都是由Zygote进程来创建的，我们也将它称为孵化器。它通过fock(复制进程)的形式来创建应用程序进程和SystemServer进程，由于Zygote进程在启动时会创建JavaVM，因此通过fock而创建的应用程序进程和SystemServer进程可以在内部获取一个JavaVM的实例拷贝。
Servicemanager和zygote进程就奠定了Android的基础。Zygote这个进程起来才会建立起真正的Android运行空间，初始化建立的Service都是Navtive service。

建立Zygote的主要流程

1.创建AppRuntime并调用其start方法，启动Zygote进程。
2.创建JavaVM并为JavaVM注册JNI.
3.通过JNI调用ZygoteInit的main函数进入Zygote的Java框架层。
4.通过registerZygoteSocket函数创建服务端Socket，并通过runSelectLoop函数等待ActivityManagerService的请求。
5.启动SystemServer进程。
这里写图片描述

zygote主要的调用函数

1、APPRuntime分析

init启动zygote时主要是调用app_main.cpp的main函数中的AppRuntime的start来启动zygote进程的，我们就从app_main.cpp的main函数开始分析。
frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

int main(int argc, char* const argv[])
{
    ...
    //AppRuntime继承自AndroidRuntime。稍后对AndroidRuntime进行分析。
    AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));
    // Process command line arguments
    // ignore argv[0]
    argc--;
    argv++;

    // Everything up to '--' or first non '-' arg goes to the vm.
    //
    // The first argument after the VM args is the "parent dir", which
    // is currently unused.
    //
    // After the parent dir, we expect one or more the following internal
    // arguments :
    //
    // --zygote : Start in zygote mode
    // --start-system-server : Start the system server.
    // --application : Start in application (stand alone, non zygote) mode.
    // --nice-name : The nice name for this process.
    //
    // For non zygote starts, these arguments will be followed by
    // the main class name. All remaining arguments are passed to
    // the main method of this class.
    //
    // For zygote starts, all remaining arguments are passed to the zygote.
    // main function.
    //
    // Note that we must copy argument string values since we will rewrite the
    // entire argument block when we apply the nice name to argv0.


    int i;
    for (i = 0; i < argc; i++) {
        if (argv[i][0] != '-') {
            break;
        }
        if (argv[i][1] == '-' && argv[i][2] == 0) {
            ++i; // Skip --.
            break;
        }
        runtime.addOption(strdup(argv[i]));
    }

    // Parse runtime arguments.  Stop at first unrecognized option.
    //解析参数。如果不识别就停止。
    bool zygote = false;
    bool startSystemServer = false;
    bool application = false;
    String8 niceName;
    String8 className;

    ++i;  // Skip unused "parent dir" argument.
    //不断循环来解析输入的参数。
    while (i < argc) {
        const char* arg = argv[i++];
        //这些事我们在init.rc中见过的一些参数。
        if (strcmp(arg, "--zygote") == 0) {
            zygote = true;
            //对于64位系统nice_name为zygote64; 32位系统为zygote
            niceName = ZYGOTE_NICE_NAME;
        } else if (strcmp(arg, "--start-system-server") == 0) {
            startSystemServer = true;
        } else if (strcmp(arg, "--application") == 0) {
            application = true;
        } else if (strncmp(arg, "--nice-name=", 12) == 0) {
            niceName.setTo(arg + 12);
        } else if (strncmp(arg, "--", 2) != 0) {
            className.setTo(arg);
            break;
        } else {
            --i;
            break;
        }
    }

    Vector<String8> args;
    if (!className.isEmpty()) {
        // We're not in zygote mode, the only argument we need to pass
        // to RuntimeInit is the application argument.
        //
        // The Remainder of args get passed to startup class main(). Make
        // copies of them before we overwrite them with the process name.
        args.add(application ? String8("application") : String8("tool"));
        runtime.setClassNameAndArgs(className, argc - i, argv + i);
    } else {
        // We're in zygote mode.
        //创建Dalvik虚拟机的目录。/data/dalvik-cache路径
        maybeCreateDalvikCache();

        if (startSystemServer) {
        //加入参数。
            args.add(String8("start-system-server"));
        }

        char prop[PROP_VALUE_MAX];
        if (property_get(ABI_LIST_PROPERTY, prop, NULL) == 0) {
            LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: Unable to determine ABI list from property %s.",
                ABI_LIST_PROPERTY);
            return 11;
        }

        String8 abiFlag("--abi-list=");
        abiFlag.append(prop);
        args.add(abiFlag);

        // In zygote mode, pass all remaining arguments to the zygote
        // main() method.
        //剩下的所有都在zygote的main函数中创建。先把这些参数加入args(也就是zygote)中。
        for (; i < argc; ++i) {
            args.add(String8(argv[i]));
        }
    }

    if (!niceName.isEmpty()) {
    //替换进程的名字。zygote终于有名字了。
        runtime.setArgv0(niceName.string());
        set_process_name(niceName.string());
    }

    if (zygote) {
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
    } else if (className) {
        runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit", args, zygote);
    } else {
        fprintf(stderr, "Error: no class name or --zygote supplied.\n");
        app_usage();
        LOG_ALWAYS_FATAL("app_process: no class name or --zygote supplied.");
        //没有指定类名或zygote，参数错误
        return 10;
    }
}

从上一段中我们看到，通过向runtime.start传入参数来创建ZygoteInit和RuntimeInit。runtime指的就是AppRuntime，AppRuntime声明也在app_main.cpp中，它继承AndroidRuntime，也就是我们调用start其实是调用AndroidRuntime的start函数：

//frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{
    ...
    /* start the virtual machine */
    JniInvocation jni_invocation;
    jni_invocation.Init(NULL);
    JNIEnv* env;
    //创建虚拟机
    if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote) != 0) {
        return;
    }
    onVmCreated(env);
    //jni方法
    if (startReg(env) < 0) {
        ALOGE("Unable to register all android natives\n");
        return;
    }
    jclass stringClass;
    jobjectArray strArray;
    jstring classNameStr;

    stringClass = env->FindClass("java/lang/String");
    assert(stringClass != NULL);
    //创建数组
    strArray = env->NewObjectArray(options.size() + 1, stringClass, NULL);
    assert(strArray != NULL);
    //从app_main的main函数得知className为com.android.internal.os.ZygoteInit
    classNameStr = env->NewStringUTF(className);
    assert(classNameStr != NULL);
    env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);
 for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
        jstring optionsStr = env->NewStringUTF(options.itemAt(i).string());
        assert(optionsStr != NULL);
        env->SetObjectArrayElement(strArray, i + 1, optionsStr);
    }
    //方法中. 换成/也就是将"com.android.internal.os.ZygoteInit"转换为"com/android/internal/os/ZygoteInit" 
    char* slashClassName = toSlashClassName(className);
    jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);
    if (startClass == NULL) {
        ALOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);
    } else {
    //找到ZygoteInit的main函数
        jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
            "([Ljava/lang/String;)V");
        if (startMeth == NULL) {
            ALOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\n", className);
        } else {
        //通过JNI调用ZygoteInit的main函数。
            env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);

#if 0
            if (env->ExceptionCheck())
                threadExitUncaughtException(env);
#endif
        }
    }
  ...
}

2、Zygote的Java框架层

通过JNI调用ZygoteInit的main函数后，Zygote便进入了Java框架层，此前没有任何代码进入过Java框架层，换句换说Zygote开创了Java框架层。
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

public static void main(String argv[]) {
       ...
        try {
         ...       
            //注册Zygote用的Socket
            registerZygoteSocket(socketName);//1
           ...
           //预加载类和资源
           preload();//2
           SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();
           gcAndFinalize(); //GC操作

            if (startSystemServer) {
            //启动SystemServer进程,调用Zygote的native方法 forkSystemServer(); 
                startSystemServer(abiList, socketName);//3
            }
            Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
            //等待客户端请求
            runSelectLoop(abiList);//4
            closeServerSocket();
        } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
        //在异常捕获后调用的方法caller.run()
            caller.run(); 
        } catch (RuntimeException ex) {
            Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
            closeServerSocket();
            throw ex;
        }
    }

注释1处：通过registerZygoteSocket函数来创建一个Server端的Socket，这个Socket用来等待ActivityManagerService来请求Zygote来创建新的应用程序进程。

    private static void registerZygoteSocket(String socketName) {
        if (sServerSocket == null) {
            int fileDesc;
            final String fullSocketName = ANDROID_SOCKET_PREFIX + socketName;
            try {
                String env = System.getenv(fullSocketName);
                fileDesc = Integer.parseInt(env);
            } catch (RuntimeException ex) {
                throw new RuntimeException(fullSocketName + " unset or invalid", ex);
            }

            try {
                FileDescriptor fd = new FileDescriptor();
                fd.setInt$(fileDesc);//设置文件描述符

                sServerSocket = new LocalServerSocket(fd); ////创建Socket的本地服务端，也就是服务端的Socket。当Zygote进程将SystemServer进程启动后，就会在这个服务端的Socket上来等待ActivityManagerService请求Zygote进程来创建新的应用程序进程。

            } catch (IOException ex) {
                throw new RuntimeException(
                        "Error binding to local socket '" + fileDesc + "'", ex);
            }
        }
    }

注释2处用来预加载类和资源。

 static void preload() {
    ....
    //预加载位于/system/etc/preloaded-classes文件中的类
        preloadClasses();
      //预加载资源，包含drawable和color资源/
      主要是 com.android.internal.R.array.preloaded_drawables和com.android.internal.R.array.preloaded_color_state_lists，在应用程序中以com.android.internal.R.xxx开头的资源，便是此时由Zygote加载到内存的。
        preloadResources();
      //预加载OpenGL
        preloadOpenGL();
      //通过System.loadLibrary()方法，
      //预加载"android","compiler_rt","jnigraphics"这3个共享库
        preloadSharedLibraries();
        //预加载  文本连接符资源
        preloadTextResources();
        //仅用于zygote进程，用于内存共享的进程
        WebViewFactory.prepareWebViewInZygote();
        endIcuCachePinning();
        warmUpJcaProviders();
    }

注释3处用来启动SystemServer进程，这样系统的关键服务也会由SystemServer进程启动起来。

 private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
            throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
        long capabilities = posixCapabilitiesAsBits(
            OsConstants.CAP_IPC_LOCK,
            OsConstants.CAP_KILL,
            OsConstants.CAP_NET_ADMIN,
            OsConstants.CAP_NET_BIND_SERVICE,
            OsConstants.CAP_NET_BROADCAST,
            OsConstants.CAP_NET_RAW,
            OsConstants.CAP_SYS_MODULE,
            OsConstants.CAP_SYS_NICE,
            OsConstants.CAP_SYS_RESOURCE,
            OsConstants.CAP_SYS_TIME,
            OsConstants.CAP_SYS_TTY_CONFIG
        );
        if (!SystemProperties.getBoolean(PROPERTY_RUNNING_IN_CONTAINER, false)) {
            capabilities |= posixCapabilitiesAsBits(OsConstants.CAP_BLOCK_SUSPEND);
        }
     //参数准备
        String args[] = {
            "--setuid=1000",
            "--setgid=1000",
            "--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1032,3001,3002,3003,3006,3007,3009,3010",
            "--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
            "--nice-name=system_server",
            "--runtime-args",
            "com.android.server.SystemServer",
        };
        ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;

        int pid;

        try {
            parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);
            ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
            ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);

         // fork子进程，用于运行system_server
            pid = Zygote.forkSystemServer(
                    parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
                    parsedArgs.gids,
                    parsedArgs.debugFlags,
                    null,
                    parsedArgs.permittedCapabilities,
                    parsedArgs.effectiveCapabilities);
        } catch (IllegalArgumentException ex) {
            throw new RuntimeException(ex);
        }

       //进入子进程system_server
        if (pid == 0) {
            if (hasSecondZygote(abiList)) {
                waitForSecondaryZygote(socketName);
            }
       //完成剩余的工作。关闭socket等。
            handleSystemServerProcess(parsedArgs);
        }

        return true;
    }

注释4处调用runSelectLoop函数来等待客户端请求。由此得知，ZygoteInit的main函数主要做了4件事，接下来我们对主要的事件一一进行分析。

  private static void runSelectLoop(String abiList) throws MethodAndArgsCaller {
        ArrayList<FileDescriptor> fds = new ArrayList<FileDescriptor>();
        ArrayList<ZygoteConnection> peers = new ArrayList<ZygoteConnection>();
        //sServerSocket就是我们在registerZygoteSocket函数中创建的服务端Socket，调用sServerSocket.getFileDescriptor()用来获得该Socket的fd字段的值并添加到fd列表fds中。接下来无限循环用来等待ActivityManagerService请求Zygote进程创建新的应用程序进程。
        fds.add(sServerSocket.getFileDescriptor());
        peers.add(null);

        while (true) {
            StructPollfd[] pollFds = new StructPollfd[fds.size()];
            for (int i = 0; i < pollFds.length; ++i) {
                pollFds[i] = new StructPollfd();
                pollFds[i].fd = fds.get(i);
                pollFds[i].events = (short) POLLIN;
            }
            try {
             //处理轮询状态，当pollFds有事件到来则往下执行，否则阻塞在这里
                Os.poll(pollFds, -1);
            } catch (ErrnoException ex) {
                throw new RuntimeException("poll failed", ex);
            }
            for (int i = pollFds.length - 1; i >= 0; --i) {
              //采用I/O多路复用机制（Multiplexing Model），当接收到客户端发出连接请求 或者数据处理请求到来，则往下执行；
            // 否则进入continue，跳出本次循环。

                if ((pollFds[i].revents & POLLIN) == 0) {
                    continue;
                }
                if (i == 0) {
                 //即fds[0]，代表的是sServerSocket，则意味着有客户端连接请求；
                // 则创建ZygoteConnection对象,并添加到fds。

                    ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer(abiList);
                    peers.add(newPeer);
                    fds.add(newPeer.getFileDesciptor());
                } else {
                    boolean done = peers.get(i).runOnce();
                    if (done) {
                        peers.remove(i);
                        //处理完则从fds中移除该文件描述符
                        fds.remove(i);
                    }
                }
            }
        }
    }

5、SyetemServer进程

SystemServer进程主要的作用是启动各种系统服务，比如
ActivityManagerService，PackageManagerService，WindowManagerService等服务，我们平时熟知的各种系统性的服务其实都是在SystemServer进程中启动的，而当我们的应用需要使用各种系统服务的时候其实也是通过与SystemServer进程通讯获取各种服务对象的句柄，进而执行相应的操作的。

SyetemServer在启动时做了如下工作：1.启动Binder线程池，这样就可以与其他进程进行通信。2.创建SystemServiceManager用于对系统的服务进行创建、启动和生命周期管理。3.启动各种系统服务。

1、Zygote启动SystemServer进程

frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
            throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
     ...
        if (pid == 0) {
            if (hasSecondZygote(abiList)) {
                waitForSecondaryZygote(socketName);
            }
            handleSystemServerProcess(parsedArgs);
        }
        return true;
    }

前面提到在ZygoteInit.java的startSystemServer函数中启动了SyetemServer进程。在startSystemServer函数中调用handleSystemServerProcess来启动SyetemServer进程。

2、SystemServer进程启动过程

private static void handleSystemServerProcess(
            ZygoteConnection.Arguments parsedArgs)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        closeServerSocket();//1
      ...
        if (parsedArgs.invokeWith != null) {
           ...
        } else {
            ClassLoader cl = null;
            if (systemServerClasspath != null) {
                cl = createSystemServerClassLoader(systemServerClasspath,
                                                   parsedArgs.targetSdkVersion);
                Thread.currentThread().setContextClassLoader(cl);
            }
            RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs, cl);//2
        }
    }

SyetemServer进程是复制了Zygote进程的地址空间，因此也会得到Zygote进程创建的Socket，这个Socket对于SyetemServer进程没有用处，因此，需要注释1处的代码来关闭该Socket。在注释2处调用RuntimeInit的zygoteInit函数。


//frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java

public static final void zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        if (DEBUG) Slog.d(TAG, "RuntimeInit: Starting application from zygote");
        Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "RuntimeInit");
        redirectLogStreams();
        commonInit();
        nativeZygoteInit();//1
        applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);//2
    }

注释1处调用nativeZygoteInit函数，很显然，这是一个Native层的代码。

启动Binder线程池

//frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

static const JNINativeMethod gMethods[] = {
    { "nativeFinishInit", "()V",
        (void*) com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeFinishInit },
    { "nativeZygoteInit", "()V",
        (void*) com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeZygoteInit },
    { "nativeSetExitWithoutCleanup", "(Z)V",
        (void*) com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeSetExitWithoutCleanup },
};

nativeZygoteInit函数调用的JNI文件

通过JNI的gMethods数组，可以看出nativeZygoteInit函数对应的是JNI文件AndroidRuntime.cpp的com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeZygoteInit函数

...
static AndroidRuntime* gCurRuntime = NULL;
...
static void com_android_internal_os_RuntimeInit_nativeZygoteInit(JNIEnv* env, jobject clazz)
{
    gCurRuntime->onZygoteInit();
}

这里gCurRuntime是AndroidRuntime类型的指针，AndroidRuntime的子类AppRuntime在app_main.cpp中定义

//frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

virtual void onZygoteInit()
    {
        sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();
        ALOGV("App process: starting thread pool.\n");
        proc->startThreadPool();//1
    }

注释1处的代码用来启动一个Binder线程池，这样SyetemServer进程就可以使用Binder来与其他进程进行通信了。看到这里我们知道RuntimeInit.java的nativeZygoteInit函数主要做的就是启动Binder线程池。

invokeStaticMain
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java
回到RuntimeInit.java的代码，在注释2处调用了applicationInit函数。

private static void applicationInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
...
        invokeStaticMain(args.startClass, args.startArgs, classLoader);
    }

applicationInit函数中主要调用了invokeStaticMain函数。

private static void invokeStaticMain(String className, String[] argv, ClassLoader classLoader)
            throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
        Class<?> cl;
        try {
            cl = Class.forName(className, true, classLoader);//1
        } 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 });//2
        } 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);//3
    }

注释1处className为“com.android.server.SystemServer”，因此通过反射返回的cl为SystemServer类。注释2处找到SystemServer中的main函数。在注释3处将找到的main函数传入到MethodAndArgsCaller异常中并抛出该异常。截获MethodAndArgsCaller异常的代码在ZygoteInit.java的main函数中。

//frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

public static void main(String argv[]) {
       ...
            closeServerSocket();
        } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
            caller.run();//1
        } catch (RuntimeException ex) {
            Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
            closeServerSocket();
            throw ex;
        }
    }

在注释1处调用了MethodAndArgsCaller的run函数。

public void run() {
        try {
            mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });
        } catch (IllegalAccessException ex) {
         ...
        }
    }
}

这里mMethod指的就是SystemServer的main函数，因此main函数被动态调用。

1、解析SystemServer进程

//frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

 public static void main(String[] args) {
        new SystemServer().run();
    }
main函数中只调用了SystemServer的run函数

private void run() {
        ...
            System.loadLibrary("android_servers");//1
        ...

            // Initialize the system context.
            createSystemContext();//2
            ...
            mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);//3
            LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
        ...    
         try {
            Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "StartServices");
            startBootstrapServices();//4
            startCoreServices();//5
            startOtherServices();//6
        } catch (Throwable ex) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
        } finally {
            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
        }
        ...
    }

run函数代码，关键就是在注释1处加载了libandroid_servers.so。
注释2处创建 system context ,通过调用ActivityThread.systemMain()来创建一个ActivityThread来创建application一些相关的操作。
接下来在注释3处创建SystemServiceManager，创建实例，启动实例，管理实例的生命周期的一个类.系统中的服务就是调用SystemServiceManager中的startService方法通过service的类名来启动服务。通过类名，想必也就是反射来调用。
在注释4中的startBootstrapServices函数中用SystemServiceManager启动了ActivityManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService等服务。这些服务是基础。有了这些东西，才能构建安卓中的四大组件。理解这些服务对app开发者来说更能深刻的理解一些上层api的调用。
在注释5处startCoreServices的函数中则启动了BatteryService、UsageStatsService和WebViewUpdateService。注释6处的startOtherServices函数中则启动了CameraService、AlarmManagerService、VrManagerService等服务，这些服务的父类为SystemService。

//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/SystemServiceManager.java

public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) {
  ...
            final T service;
            try {
                Constructor<T> constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);
                service = constructor.newInstance(mContext);//1
            } catch (InstantiationException ex) {
                throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                        + ": service could not be instantiated", ex);
            }
...
            // Register it.
            mServices.add(service);//2
            // Start it.
            try {
                service.onStart();
            } catch (RuntimeException ex) {
                throw new RuntimeException("Failed to start service " + name
                        + ": onStart threw an exception", ex);
            }
            return service;
        } finally {
            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
        }
    }

注释1处的代码用来创建SystemService，这里的SystemService是PowerManagerService，在注释2处将PowerManagerService添加到mServices中，这里mServices是一个存储SystemService类型的ArrayList。接着调用PowerManagerService的onStart函数启动PowerManagerService并返回，这样就完成了PowerManagerService启动的过程。

除了用mSystemServiceManager的startService函数来启动系统服务外，也可以通过如下形式来启动系统服务，以PackageManagerService

mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer, mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore); 。

直接调用了PackageManagerService的main函数

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java


public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer,
        boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
    // Self-check for initial settings.
    PackageManagerServiceCompilerMapping.checkProperties();
    PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,
            factoryTest, onlyCore);//1
    m.enableSystemUserPackages();
    // Disable any carrier apps. We do this very early in boot to prevent the apps from being
    // disabled after already being started.
    CarrierAppUtils.disableCarrierAppsUntilPrivileged(context.getOpPackageName(), m,
            UserHandle.USER_SYSTEM);
    ServiceManager.addService("package", m);//2
    return m;
}

注释1处直接创建PackageManagerService并在注释2处将PackageManagerService注册到ServiceManager中，ServiceManager用来管理系统中的各种Service，用于系统C/S架构中的Binder机制通信：Client端要使用某个Service，则需要先到ServiceManager查询Service的相关信息，然后根据Service的相关信息与Service所在的Server进程建立通讯通路，这样Client端就可以使用Service了。

还有的服务是直接注册到ServiceManager中的
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

telephonyRegistry = new TelephonyRegistry(context);
  ServiceManager.addService("telephony.registry", telephonyRegistry);

6、Launcher启动

Android系统启动的最后一步是启动一个Home应用程序，这个应用程序用来显示系统中已经安装的应用程序，这个Home应用程序就叫做Launcher。应用程序Launcher在启动过程中会请求PackageManagerService返回系统中已经安装的应用程序的信息，并将这些信息封装成一个快捷图标列表显示在系统屏幕上，这样用户可以通过点击这些快捷图标来启动相应的应用程序。

frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

private void startOtherServices() {
 ...
  mActivityManagerService.systemReady(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                Slog.i(TAG, "Making services ready");
                mSystemServiceManager.startBootPhase(
                        SystemService.PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY);

...
}
...
}

SyetemServer进程在启动的过程中会启动PackageManagerService，PackageManagerService启动后会将系统中的应用程序安装完成。在此前已经启动的ActivityManagerService会将Launcher启动起来。启动Launcher的入口为ActivityManagerService的systemReady函数

在startOtherServices函数中，会调用ActivityManagerService的systemReady函数

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

public void systemReady(final Runnable goingCallback) {
...
synchronized (this) {
           ...
            mStackSupervisor.resumeFocusedStackTopActivityLocked();
            mUserController.sendUserSwitchBroadcastsLocked(-1, currentUserId);
        }
    }

systemReady函数中调用了ActivityStackSupervisor的resumeFocusedStackTopActivityLocked函数

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStackSupervisor.java


boolean resumeFocusedStackTopActivityLocked(
            ActivityStack targetStack, ActivityRecord target, ActivityOptions targetOptions) {
        if (targetStack != null && isFocusedStack(targetStack)) {
            return targetStack.resumeTopActivityUncheckedLocked(target, targetOptions);//1
        }
        final ActivityRecord r = mFocusedStack.topRunningActivityLocked();
        if (r == null || r.state != RESUMED) {
            mFocusedStack.resumeTopActivityUncheckedLocked(null, null);
        }
        return false;
    }

在注释1处会调用ActivityStack的resumeTopActivityUncheckedLocked函数，ActivityStack对象是用来描述Activity堆栈的，resumeTopActivityUncheckedLocked函数如下所示。

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityStack.java

boolean resumeTopActivityUncheckedLocked(ActivityRecord prev, ActivityOptions options) {
        if (mStackSupervisor.inResumeTopActivity) {
            // Don't even start recursing.
            return false;
        }
        boolean result = false;
        try {
            // Protect against recursion.
            mStackSupervisor.inResumeTopActivity = true;
            if (mService.mLockScreenShown == ActivityManagerService.LOCK_SCREEN_LEAVING) {
                mService.mLockScreenShown = ActivityManagerService.LOCK_SCREEN_HIDDEN;
                mService.updateSleepIfNeededLocked();
            }
            result = resumeTopActivityInnerLocked(prev, options);//1
        } finally {
            mStackSupervisor.inResumeTopActivity = false;
        }
       return result;
    }

注释1调用了resumeTopActivityInnerLocked函数

private boolean resumeTopActivityInnerLocked(ActivityRecord prev, ActivityOptions options) {
   ...
   return isOnHomeDisplay() &&
                        mStackSupervisor.resumeHomeStackTask(returnTaskType, prev, "prevFinished");
   ...                 
}

resumeTopActivityInnerLocked函数的代码很长，我们截取我们要分析的关键的一句：调用ActivityStackSupervisor的resumeHomeStackTask函数。

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

boolean startHomeActivityLocked(int userId, String reason) {
        if (mFactoryTest == FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL
                && mTopAction == null) {//1
            return false;
        }
        Intent intent = getHomeIntent();//2
        ActivityInfo aInfo = resolveActivityInfo(intent, STOCK_PM_FLAGS, userId);
        if (aInfo != null) {
            intent.setComponent(new ComponentName(aInfo.applicationInfo.packageName, aInfo.name));
            aInfo = new ActivityInfo(aInfo);
            aInfo.applicationInfo = getAppInfoForUser(aInfo.applicationInfo, userId);
            ProcessRecord app = getProcessRecordLocked(aInfo.processName,
                    aInfo.applicationInfo.uid, true);
            if (app == null || app.instrumentationClass == null) {//3
                intent.setFlags(intent.getFlags() | Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
                mActivityStarter.startHomeActivityLocked(intent, aInfo, reason);//4
            }
        } else {
            Slog.wtf(TAG, "No home screen found for " + intent, new Throwable());
        }

        return true;
    }

注释1处的mFactoryTest代表系统的运行模式，系统的运行模式分为三种，分别是非工厂模式、低级工厂模式和高级工厂模式，mTopAction则用来描述第一个被启动Activity组件的Action，它的值为Intent.ACTION_MAIN。因此注释1的代码意思就是mFactoryTest为FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL（低级工厂模式）并且mTopAction=null时，直接返回false。注释2处的getHomeIntent函数如下所示。

Intent getHomeIntent() {
    Intent intent = new Intent(mTopAction, mTopData != null ? Uri.parse(mTopData) : null);
    intent.setComponent(mTopComponent);
    intent.addFlags(Intent.FLAG_DEBUG_TRIAGED_MISSING);
    if (mFactoryTest != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) {
        intent.addCategory(Intent.CATEGORY_HOME);
    }
    return intent;
}

getHomeIntent函数中创建了Intent，并将mTopAction和mTopData传入。mTopAction的值为Intent.ACTION_MAIN，并且如果系统运行模式不是低级工厂模式则将intent的Category设置为Intent.CATEGORY_HOME。我们再回到ActivityManagerService的startHomeActivityLocked函数，假设系统的运行模式不是低级工厂模式，在注释3处判断符合Action为Intent.ACTION_MAIN，Category为Intent.CATEGORY_HOME的应用程序是否已经启动，如果没启动则调用注释4的方法启动该应用程序。这个被启动的应用程序就是Launcher，因为Launcher的Manifest文件中的intent-filter标签匹配了Action为Intent.ACTION_MAIN，Category为Intent.CATEGORY_HOME。
这样，应用程序Launcher就会被启动起来，并执行它的onCreate函数。

7、总结

总结一下，Android系统启动流程如下：
1.启动电源以及系统启动当电源按下时引导芯片代码开始从预定义的地方（固化在ROM）开始执行。加载引导程序Bootloader到RAM，然后执行。
2.引导程序BootLoader引导程序BootLoader是在Android操作系统开始运行前的一个小程序，它的主要作用是把系统OS拉起来并运行。
4.init进程启动初始化和启动属性服务，并且启动Zygote进程。
6.SystemServer进程启动启动Binder线程池和SystemServiceManager，并且启动各种系统服务。
7.Launcher启动被SystemServer进程启动的ActivityManagerService会启动Launcher