进程通信

这次我们来聊一聊系统相关服务，比如Zygote启动原理，SystemServer启动原理，如何进行添加一个系统服务等。

熟悉这些Android 底层知识更好的方便我们进行代码运行时，出现异常进行分析，每次堆栈信息都是从init进程开始，然后zygote进程，之前一直面对这些信息，都摸不着头脑，如果知晓这些相关信息，更好的让我们对整个应用的启动有了更深入理解，不再简单的停留在应用层上面。

先来说一下Zygote进行相关原理

Zygote 进程

那Zygote进程有什么作用

1. 首先启动SystemServer （因为需要Zygote 中的一些资源比如：常用类，JNI函数，主题资源，共享库）
2. 孵化应用进程

它有个启动三段式：进程启动->准备工作->Loop

Zygote 启动流程

进程怎么启动

• Init 进程->加载配置文件init.rc，配置文件定义那些服务需要启动->通过fork与execve 系统调用来启动Zygote进程
  • 启动进程 （根据pid=0来判断是子进程还是父进程，为0是子进程）
    • fork+handler
    • fork+execve
• 信号处理（sigchid）
  • 父进程通过fork来创建一个子进程，当子进程死亡父进程会收到这个信号来做一些操作，比如Zygote进程死亡，init进程就会收到这个信号，来重新启动Zygote进程

进程启动之后做了什么

1. Zygote的Native世界
   • 启动Android虚拟机
   • 注册Android的关键JNI函数
   • 进入Java世界
2. Zygote的Java世界
   • 预加载资源，孵化子进程用到的
   • fork创建SystemServer进程
   • 通过socket通信进入Loop循坏，当有新的请求，去处理，参数列表通过AMS进行跨进程发送，在子进程进行执行ActivityThread.main()函数

Zygote 注意细节

• Zygote fork 要单线程，避免线程死锁，状态不一致
• Zygote 的IPC没有采用binder（binder在应用程序进程启动之后创建的binder机制），采用的是本地Socket通信

Zygote的IPC通信机制为什么不采用binder

1. zygote 比 service manager先启动；从这个意义上，他没有 service manager可以注册，所以没法用 binder
2. 因为他们两个都是 init 进程启动的，就算先启动 service manager，也不能保存 zygote 起来的时候 service manger 就已经初始化好了（这就需要额外的同步，太麻烦）
3. 这个 socket的所有者是 root，group是system，只有系统权限的用户才能读写，这又多了一个安全保障（注意，这个 socket 是 Unix 域 Socket，不是 internet 域 Socket）

Android 系统启动流程

说完Zygote 进程启动，我们在说一下Android 系统启动流程，这里面就包括了SystemServer的启动流程，就不单独的讲一下

Zygote 进程启动

• init进程通过fork方式创建Zygote进程
• 启动虚拟机，注册jni函数
• 预加载系统资源
• 创建SystemServer进程并启动
• 进入Socket的Loop循环

SystemServer 进程启动（主要用于创建系统服务，比如AMS、PMS与WM都是它创建）

SystemServer的main方法只调用了SystemServer的run方法

• 创建消息Looper
• 加载动态库 liandroid_servers.so
• 创建系统context
• 启动引导服务，比如AMS、PowerManagerService与PackageManagerService等服务
• 启动核心服务，比如DropBoxManagerService、BatteryService等
• 启动其他服务，比如CamerManagerService、AlarmManagerService、WindowManagerService等

1. 启动Binder线程池，可以与其他进程通信
2. 创建SystemServiceManager，用于对系统读物服务进程创建，启动与生命周期进程管理
3. 启动各种系统服务

系统服务怎么启动

• 系统服务怎么发布，让应用程序可见
  • 在publishBinderService方法中最终将Binder函数注册到了ServiceManager中
• 系统服务跑在什么线程
  • 工作线程（AMS,PMS，DisplayThread显示，FgThread前台任务，ioThread耗时任务，UIThread负责Ui线程->这里是子线程）
  • Binder 线程，应用跨进程调用在binder线程中

ServiceManager 启动与工作原理

SystemServer进程启动创建了ServiceManager，那我们就有必要再来讨论一下ServiceManager相关知识

ServiceManager 启动流程

• 启动进程
• 启用binder机制
• 发布自己的服务
• 等待并响应请求

怎么向ServiceManager添加服务

• 获取binder对象
• 向ServiceManager发起一个binder调用，需要两个参数服务名称及服务实体对象

怎么从ServiceManager获取服务

• 获取ServiceManager的binder对象
• 向ServiceManager发起一个binder调用，带service名称就可以

系统服务

如何使用系统服务

通过getSystemService传入一个服务名称进可以获取，内部通过hashMap的key值进行获取，判断缓存中是否有service，没有就创建，缓存作用是在系统启动的时候预支一些服务放进去，后面再启动的时候并没有放入缓存中

系统服务注册原理

• 通过addService方法进行注册，在SystemService启动时候进行注册系统服务
  • 启动binder机制
  • 启动各类系统服务
  • 进入Loop循环
• 独立进程系统服务
  • 无论是在SystemService中服务，还是单独的进程系统服务，都需要在ServiceManager中进行注册，才能够使用服务

启用binder机制

• 打开binder驱动
• 映射内存，分配缓冲区
• 启动binder线程，进入binder loop中循环

怎么添加一个系统服务

• 为什么要添加系统服务
  • 用来让别人使用
• 怎么样让别人用
  • 启动binder机制就可以IPC进程通信
  • 注册开发，让别人找到
• 具体哪些事要干
  • 添加系统服务时机
    • 跑在单独进程，
      • 在init进程中修改配置，需要main入口函数
  • 服务端要做的事，做服务端初始化操作
  • 应用端做哪些事
    • 调用方式保存一直，注册一个服务

系统服务与binder服务区别

最后我们再聊一下系统服务与binder服务区别

在启动方式上有什么区别

• 系统服务在systemService中启动，跑在binder线程中，做一些初始化操作，当client客户端有请求操作，在binder线程池中分发请求给对应的binder实体对象来进行处理，处理完再发送回复给客户端
• 应用服务启动，由客户端发起，通过AMS启动

在注册方式上有什么区别

系统服务注册，都需要给binder实体对象注册到ServiceManager中，只有系统服务才可以注册 应用服务，应用端发起调用，给AMS，判断是否注册，注册，回调binder返回给应用，没有再进行binder注册，再回调给应用

在使用方式上有什么区别

• 系统服务使用，通过getSystemService进行获取，内部缓存，hashmap
• 应用服务使用，通过bindService进行绑定，然后进行调用