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什么是SystemServer进程

这篇文章主要讲解了“什么是SystemServer进程”，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习“什么是SystemServer进程”吧！

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诞生

之前在Android系统的启动过程中???说到，SystemServer进程是由Zygote进程fork而来。

fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，可以理解为COPY了一个进程出来，而这个新进程就是它的子进程。

而关于SystemServer的诞生，还要从ZygoteInit的forkSystemServer方法说起...(只保留主要代码)

private static Runnable forkSystemServer(String abiList, String socketName,            ZygoteServer zygoteServer) {        //...          // 1        int pid;        pid = Zygote.forkSystemServer(                    parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,                    parsedArgs.gids,                    parsedArgs.runtimeFlags,                    null,                    parsedArgs.permittedCapabilities,                    parsedArgs.effectiveCapabilities);         /* For child process */        if (pid == 0) {            //2            zygoteServer.closeServerSocket();            //3            return handleSystemServerProcess(parsedArgs);        }         return true;    }     /**     * Finish remaining work for the newly forked system server process.     */    private static Runnable handleSystemServerProcess(ZygoteConnection.Arguments parsedArgs) {             //...              /*             * Pass the remaining arguments to SystemServer.             */            ZygoteInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs, cl);    }      public static final Runnable zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader) {        //...      //4         RuntimeInit.commonInit();        //5        ZygoteInit.nativeZygoteInit();        //6        return RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);    }

startSystemServer方法中：

  • 1、调用forkSystemServer方法创建了子进程——SystemServer进程。

  • 2、fork之后，这里判断了fork的返回值pid是否等于0，如果等于0，就代表fork成功，就处在SystemServer进程中了。然后关闭了从Zygote进程fork带来的Socket对象。

  • 3、然后调用了handleSystemServerProcess方法，并最终走到zygoteInit，做了一些新进程的初始化工作。

zygoteInit方法中：

  • 4、commonInit方法就是做了一些进程通用的初始化工作,比如设置时区，重置log配置。

  • 5、nativeZygoteInit方法通过JNI会走到native层，主要的工作就是创建了新的Binder线程池，这样SystemServer才能和各大app进程进行通信。

  • 6、applicationInit方法，最终会走到findStaticMain方法中，通过反射调用SystemServer类的main方法，简单贴下代码：

protected static Runnable findStaticMain(String className, String[] argv,            ClassLoader classLoader) {        Class cl;         try {            cl = Class.forName(className, true, classLoader);        }         //...         Method m;        try {            m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });        }         //...              return new MethodAndArgsCaller(m, argv);    }

工作

SystemServer进程创建出来了，并且做了一些初始化工作，接下来就来到了main方法了，顾名思义，肯定要开始正经主要的工作了。

public static void main(String[] args) {         new SystemServer().run();     }       private void run() {         try {             //...              // 1             android.os.Process.setThreadPriority(                 android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);             android.os.Process.setCanSelfBackground(false);              Looper.prepareMainLooper();             Looper.getMainLooper().setSlowLogThresholdMs(                     SLOW_DISPATCH_THRESHOLD_MS, SLOW_DELIVERY_THRESHOLD_MS);              // 2             System.loadLibrary("android_servers");              // 3             performPendingShutdown();              // 4             createSystemContext();              // 5             mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);             mSystemServiceManager.setStartInfo(mRuntimeRestart,                     mRuntimeStartElapsedTime, mRuntimeStartUptime);             LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);             // Prepare the thread pool for init tasks that can be parallelized             SystemServerInitThreadPool.get();         } finally {             traceEnd();          }          //...          // Start services.         try {             //6             startBootstrapServices();             //7             startCoreServices();             //8             startOtherServices();             SystemServerInitThreadPool.shutdown();         }           //...          // Loop forever.         Looper.loop();         throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");     }

  • 1、准备主线程，Looper。

  • 2、加载动态库。

  • 3、检测上次关机过程是否失败。

  • 4、初始化系统上下文。

private void createSystemContext() {         ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();         mSystemContext = activityThread.getSystemContext();         mSystemContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);          final Context systemUiContext = activityThread.getSystemUiContext();         systemUiContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);     }

在这个方法中，创建了ActivityThread类，获取了上下文，并设置了一些系统主题。

  • 5、创建SystemServiceManager，用于后续的系统服务管理创建等工作。

run方法最后的工作就是启动三个服务类型的服务，也是我们重点关注的，分别是引导服务，核心服务，其他服务。

这些服务一共有100多个，关系着Android整个应用生态，下面我们具体说下。

  • 6、启动引导服务

private void startBootstrapServices() {          //安装APK服务         traceBeginAndSlog("StartInstaller");         Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);         traceEnd();          //AMS，负责四大组件的启动调度等工作         mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(                 ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();         mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);         mActivityManagerService.setInstaller(installer);         traceEnd();           // 管理和显示背光LED等服务         traceBeginAndSlog("StartLightsService");         mSystemServiceManager.startService(LightsService.class);         traceEnd();          //PMS,负责APK安装，解析卸载等工作         traceBeginAndSlog("StartPackageManagerService");         mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,                 mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);         mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot();         mPackageManager = mSystemContext.getPackageManager();         traceEnd();          //...      }

引导服务中，有几个我们毕竟熟悉的，比如AMS、PMS。

  • 7、启动核心服务

private void startCoreServices() {         traceBeginAndSlog("StartBatteryService");         // 管理电池相关服务         mSystemServiceManager.startService(BatteryService.class);         traceEnd();          // 收集用户使用时长服务         traceBeginAndSlog("StartUsageService");         mSystemServiceManager.startService(UsageStatsService.class);         mActivityManagerService.setUsageStatsManager(                 LocalServices.getService(UsageStatsManagerInternal.class));         traceEnd();          // Webview更新服务         if (mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_WEBVIEW)) {             traceBeginAndSlog("StartWebViewUpdateService");             mWebViewUpdateService = mSystemServiceManager.startService(WebViewUpdateService.class);             traceEnd();         }          //...     }

  • 8、启动其他服务

private void startOtherServices() {    //...               //电话管理服务             traceBeginAndSlog("StartTelephonyRegistry");             telephonyRegistry = new TelephonyRegistry(context);             ServiceManager.addService("telephony.registry", telephonyRegistry);             traceEnd();                   //WMS,窗口管理服务，也是打交道比较多的             traceBeginAndSlog("StartWindowManagerService");             ConcurrentUtils.waitForFutureNoInterrupt(mSensorServiceStart, START_SENSOR_SERVICE);             mSensorServiceStart = null;             wm = WindowManagerService.main(context, inputManager,                     mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL,                     !mFirstBoot, mOnlyCore, new PhoneWindowManager());             ServiceManager.addService(Context.WINDOW_SERVICE, wm, /* allowIsolated= */ false,                     DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL | DUMP_FLAG_PROTO);             ServiceManager.addService(Context.INPUT_SERVICE, inputManager,                     /* allowIsolated= */ false, DUMP_FLAG_PRIORITY_CRITICAL);             traceEnd();               //输入事件管理服务             traceBeginAndSlog("StartInputManager");             inputManager.setWindowManagerCallbacks(wm.getInputMonitor());             inputManager.start();             traceEnd();                   //...      }

启动了这么多服务，我们再看一下服务都是怎么具体启动的：

public  T startService(Class serviceClass) {        try {            final String name = serviceClass.getName();             // Create the service.            final T service;            try {                Constructor constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);                service = constructor.newInstance(mContext);            } //...            startService(service);            return service;        } finally {            Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);        }    }     // 所有系统服务的集合    private final ArrayList mServices = new ArrayList();         public void startService(@NonNull final SystemService service) {        // Register it.        mServices.add(service);        // Start it.        long time = SystemClock.elapsedRealtime();        try {            service.onStart();        } catch (RuntimeException ex) {            throw new RuntimeException("Failed to start service " + service.getClass().getName()                    + ": onStart threw an exception", ex);        }        warnIfTooLong(SystemClock.elapsedRealtime() - time, service, "onStart");    }

可以看到，首先通过反射创建了对应的Service类，然后把对应的Service加入到mServices集合中，完成注册。然后调用onStart方法启动对应的Service，完成初始化工作。

到这里，SystemServer的启动工作就完成了，再来回顾下，这个过程，到底干了些啥?

  • 首先，Zygote fork了SystemServer这个子进程，然后关闭了原有的socket，创建了新的Binder线程池。

  • 其次，做了一些初始化工作，创建了Context对象，创建了SystemServiceManager类，用于管理所有的系统服务。

  • 最后，启动了三类系统服务，分别是引导服务，核心服务和其他服务。

体系知识延伸

Socket和Binder

我们注意到，在SystemServer被fork出来之后，做了一个操作就是关闭了Sokcet，启动了Binder线程池用于进程间通信。问题来了，为啥Zygote进程是用Socket通信，而SystemServer进程是用Binder进行通信呢?

其实这是两个问题，第一个问题是问为什么Android获取系统服务是用的Binder进程通信呢?

这就涉及到Binder的知识点了，Binder之所以被设计出来，就是因为它有区别于其他IPC方式的两大优点：

  • 性能高，效率高：传统的IPC(套接字、管道、消息队列)需要拷贝两次内存、Binder只需要拷贝一次内存、共享内存不需要拷贝内存。

  • 安全性好：接收方可以从数据包中获取发送发的进程Id和用户Id，方便验证发送方的身份，其他IPC想要实验只能够主动存入，但是这有可能在发送的过程中被修改。

第二个问题就是，为什么Zygote进程不用Binder而用Socket通信呢?这也是wanAndroid中的一个问题：

每日一问 |  Activity启动流程中，大部分都是用Binder通讯，为啥跟Zygote通信的时候要用socket呢?(https://www.wanandroid.com/wenda/show/10482)

评论区主要有以下观点：

  • ServiceManager不能保证在zygote起来的时候已经初始化好，所以无法使用Binder。

  • Socket 的所有者是 root，只有系统权限用户才能读写，多了安全保障。

  • Binder工作依赖于多线程，但是fork的时候是不允许存在多线程的，多线程情况下进程fork容易造成死锁，所以就不用Binder了。

Binder线程池

Binder线程池到底是什么?之前有读者也问过类似的问题。

Binder线程池位于服务端，它的主要作用就是将每个业务模块的Binder请求统一转发到远程Servie中去执行，从而避免了重复创建Service的过程。也就是服务端只有一个，但是可以处理多个不同客户端的Binder请求。

AMS，PMS，WMS

在SystemServer进程启动的过程中，也启动了很多系统服务，其中就包括和应用交互比较多的三个服务：

  • AMS，ActivityManagerService,负责四大组件的启动，切换，调度工作。

  • PMS，PackageManagerService，负责APK的安装，解析，卸载工作。

  • WMS，WindowManagerService，负责窗口启动，添加，删除等工作。

感谢各位的阅读，以上就是“什么是SystemServer进程”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对什么是SystemServer进程这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是创新互联，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！


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