Zygote 进程启动流程

核心目标：理解 Android 系统服务和应用进程的起源

• 系统服务（SystemServer）的起源：我们手机里的各种系统服务，如活动管理（ActivityManager）、窗口管理（WindowManager）、包管理（PackageManager）等，都不是凭空产生的。它们都运行在一个名为 system_server 的进程中，而这个进程正是由 Zygote 进程“孵化”（fork）出来的
• 应用进程的起源：当你点击一个 App 图标时，系统需要为这个 App 创建一个新的进程来运行它的代码。为了极致地优化启动速度和内存占用，Android 不会在这个新进程里从头开始加载 Android 框架所需的类和资源，而是直接复制（fork）已经准备好的 Zygote 进程。这样，新进程一诞生就天然继承了 Zygote 已经预加载好的所有资源，从而能够快速启动

Zygote 的核心思想就是 “共享内存，写时复制（Copy-on-Write）”。通过预先加载通用的、只读的代码和资源（如Android框架的类库、主题资源等），让所有子进程共享同一块内存空间。只有当某个进程试图修改这些共享内容时，系统才会为其复制一份副本。这极大地节省了内存和启动时间

学习路径分解

研究 Zygote 启动流程的三个关键步骤，我们逐一进行详细分析

第一步：从 init.rc 脚本开始，追踪 Zygote 的启动参数

• init.rc 是什么？
  Android 设备启动时，内核加载完成后启动的第一个用户空间进程是 init（初始化进程）。init 进程的责任之一是解析和执行一系列扩展名为 .rc 的初始化脚本文件。init.rc 是其中最核心的主脚本，它定义了在启动特定阶段需要执行的服务（service）和动作（action）
• Zygote 在 init.rc 中的定义
  在 init.rc（或通常由 init.zygoteXX.rc 导入，如 init.zygote32.rc for 32位）中，你会找到类似这样的服务声明：

  service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --socket-name=zygoteclass mainsocket zygote stream 660 root system...

  ○ service zygote：定义了一个名为 “zygote” 的系统服务
  ○ /system/bin/app_process：这是 Zygote 进程真正的可执行文件。它是一个通用的 Android 应用进程启动器
  ○ -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server --socket-name=zygote：这些是传递给 app_process 的启动参数
  ◎ --zygote：告诉 app_process：“请以 Zygote 模式运行”
      ◎ --start-system-server：指示 Zygote 在启动后立即“孵化”（fork）并启动 SystemServer 进程。这就是系统服务的起源
      ◎ --socket-name=zygote：指定 Zygote 要监听的 Socket 名称，后续应用进程的启动请求就是通过这个 Socket 通信的
  ○ socket zygote stream 660 root system：同时创建一个名为 “zygote” 的 Unix Domain Socket，并设置其权限。这是 Zygote 与其他进程通信的桥梁

小结： 这一步明确了 Zygote 是由 init 进程根据脚本配置启动的，其二进制文件是 app_process，并获得了关键的执行参数

第二步：分析 app_main.cpp 的 main 函数

• 这个文件是干什么的？
  app_main.cpp 是 app_process 可执行文件的源码文件。它的 main() 函数是 Zygote 进程的原生（Native，C++）入口点
• main 函数的关键工作：
  ① 解析参数：接收并解析从 init.rc 传过来的参数（如 --zygote, --start-system-server）
  ② 创建 AppRuntime：实例化一个 AppRuntime 对象（它是 AndroidRuntime 的子类），这是启动 Android Java 世界的核心类
  ③ 准备虚拟机参数：根据启动参数配置 Java 虚拟机（JVM/ART）的各种选项，例如堆大小、垃圾回收策略等（-Xzygote 参数就在这里处理）
  ④ 启动虚拟机并进入 Java 世界：这是最关键的一步。调用 runtime.start(“com.android.internal.os.ZygoteInit”, args, zygote)
      ◎ 这个调用会启动 Android 运行时环境（ART）
      ◎ 然后，它并不是直接运行一个 Java 类的 main 方法，而是通过 JNI 调用 com.android.internal.os.ZygoteInit 类的 main 方法
      ◎ 从此，执行流程就从 C++ 原生代码 跳转到了 Java 代码。Zygote 进程的核心逻辑正式开始

小结： app_main.cpp 是承上启下的枢纽。它作为原生入口，解析配置，初始化 Android 运行时，并将执行权交给 Java 端的 ZygoteInit 类

第三步：理解 ZygoteInit.java 的 main 方法

这是 Zygote 启动流程的 Java 层核心。它的 main 方法主要完成三件大事

1. 预加载资源（preload）

   static void preload() {preloadClasses(); // 预加载 frameworks.jar 中列出的常用类（在 preloaded-classes 文件中定义），数量高达上千个。preloadResources(); // 预加载系统资源（如 frameworks-res.apk 中的颜色、尺寸、字符串、图片等），这样所有应用进程都能共享这些资源，无需各自加载。preloadSharedLibraries(); // 预加载共享库（如 android, jnigraphics 等）preloadTextResources(); // 预加载文字相关资源// 等等...
   }

   目的：极大提升应用进程的启动速度，并节省内存。这些只读资源在所有子进程间是共享的

2. 启动 SystemServer（forkSystemServer）
   ○ 这是 Zygote 孵化的第一个子进程
   ○ 通过 Zygote.forkSystemServer() 方法，当前进程（Zygote）调用 fork() 系统调用，分裂出一个与自己几乎一模一样的子进程（即 system_server）
   ○ 在子进程（system_server）中，会脱离 Zygote 的启动路径，转而调用 com.android.server.SystemServer 类的 main 方法，开始启动所有 Java 编写的系统服务
   ○ 从此，Android 系统的核心大脑就开始运转了

3. 进入 Socket 循环等待创建新应用进程（runSelectLoop）
   ○ 在完成上述任务后，Zygote 的使命就变成了“待命”，等待创建新的应用进程
   ○ 它调用 ZygoteServer.runSelectLoop() 方法，在一个死循环中监听之前创建的 “zygote” Socket
   ○ 当 ActivityManagerService（AMS，运行在刚启动的 system_server 进程中）需要启动一个新应用时，它会向这个 Socket 发送一个连接请求和启动命令（包含要启动的 App 包名、主类名等信息）
   ○ Zygote 接收到请求后，再次调用 fork()，分裂出一个新的子进程（即应用进程）
   ○ 在子进程（应用进程）中，会处理启动参数，最终调用 ActivityThread 类的 main 方法，开始执行应用的代码
   ○ 父进程（Zygote）则继续回到 Socket 循环中，等待下一个请求。由于 fork() 的特性，Zygote 进程始终保持“纯净”，里面只有预加载好的系统资源，没有任何应用代码

总结

Zygote 的启动流程是一个经典的、分层清晰的、充分优化的设计：

1. 由 init 进程根据配置脚本启动，确定了其基础身份和参数
2. app_process (app_main.cpp) 作为原生入口，完成底层初始化，并搭建好通往 Java 世界的桥梁
3. ZygoteInit 在 Java 世界完成三大核心使命：
   ○ 预加载（Preload）：为快速孵化做准备（备好“干粮”）
   ○ 孵化系统服务（Fork SystemServer）：生下第一个最重要的“孩子”，让它去管理整个系统
   ○ 监听请求（Socket Loop）：进入“待产”状态，随时根据系统指令孵化出新的应用进程