Android应用程序进程启动过程的源代码分析

http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6747696

Android应用程序框架层创建的应用程序进程具有两个特点，一是进程的入口函数是ActivityThread.main，二是进程天然支持Binder进程间通信机制；这两个特点都是在进程的初始化过程中实现的，本文将详细分析Android应用程序进程创建过程中是如何实现这两个特点的。

Android应用程序框架层创建的应用程序进程的入口函数是ActivityThread.main比较好理解，即进程创建完成之后，Android应用程序框架层就会在这个进程中将ActivityThread类加载进来，然后执行它的main函数，这个main函数就是进程执行消息循环的地方了。Android应用程序框架层创建的应用程序进程天然支持Binder进程间通信机制这个特点应该怎么样理解呢？前面我们在学习Android系统的Binder进程间通信机制时说到，它具有四个组件，分别是驱动程序、守护进程、Client以及Server，其中Server组件在初始化时必须进入一个循环中不断地与Binder驱动程序进行到交互，以便获得Client组件发送的请求，具体可参考Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文，但是，当我们在Android应用程序中实现Server组件的时候，我们并没有让进程进入一个循环中去等待Client组件的请求，然而，当Client组件得到这个Server组件的远程接口时，却可以顺利地和Server组件进行进程间通信，这就是因为Android应用程序进程在创建的时候就已经启动了一个线程池来支持Server组件和Binder驱动程序之间的交互了，这样，极大地方便了在Android应用程序中创建Server组件。

在Android应用程序框架层中，是由ActivityManagerService组件负责为Android应用程序创建新的进程的，它本来也是运行在一个独立的进程之中，不过这个进程是在系统启动的过程中创建的。ActivityManagerService组件一般会在什么情况下会为应用程序创建一个新的进程呢？当系统决定要在一个新的进程中启动一个Activity或者Service时，它就会创建一个新的进程了，然后在这个新的进程中启动这个Activity或者Service，具体可以参考Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析、Android应用程序启动过程源代码分析和Android应用程序在新的进程中启动新的Activity的方法和过程分析这三篇文章。

ActivityManagerService启动新的进程是从其成员函数startProcessLocked开始的，在深入分析这个过程之前，我们先来看一下进程创建过程的序列图，然后再详细分析每一个步骤。



点击查看大图

Step 1. ActivityManagerService.startProcessLocked

这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：

[java] view
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public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative

implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {

......

private final void startProcessLocked(ProcessRecord app,

String hostingType, String hostingNameStr) {

......

try {

int uid = app.info.uid;

int[] gids = null;

try {

gids = mContext.getPackageManager().getPackageGids(

app.info.packageName);

} catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {

......

}

......

int debugFlags = 0;

......

int pid = Process.start("android.app.ActivityThread",

mSimpleProcessManagement ? app.processName : null, uid, uid,

gids, debugFlags, null);

......

} catch (RuntimeException e) {

......

}

}

......

}

它调用了Process.start函数开始为应用程序创建新的进程，注意，它传入一个第一个参数为"android.app.ActivityThread"，这就是进程初始化时要加载的Java类了，把这个类加载到进程之后，就会把它里面的静态成员函数main作为进程的入口点，后面我们会看到。

Step 2. Process.start

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中：

[java] view
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public class Process {

......

public static final int start(final String processClass,

final String niceName,

int uid, int gid, int[] gids,

int debugFlags,

String[] zygoteArgs)

{

if (supportsProcesses()) {

try {

return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids,

debugFlags, zygoteArgs);

} catch (ZygoteStartFailedEx ex) {

......

}

} else {

......

return 0;

}

}

......

}

这里的supportsProcesses函数返回值为true，它是一个Native函数，实现在frameworks/base/core/jni/android_util_Process.cpp文件中：

[cpp] view
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jboolean android_os_Process_supportsProcesses(JNIEnv* env, jobject clazz)

{

return ProcessState::self()->supportsProcesses();

}

ProcessState::supportsProcesses函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：

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bool ProcessState::supportsProcesses() const

{

return mDriverFD >= 0;

}

这里的mDriverFD是设备文件/dev/binder的打开描述符，如果成功打开了这个设备文件，那么它的值就会大于等于0，因此，它的返回值为true。

回到Process.start函数中，它调用startViaZygote函数进一步操作。

Step 3. Process.startViaZygote

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中：

[java] view
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public class Process {

......

private static int startViaZygote(final String processClass,

final String niceName,

final int uid, final int gid,

final int[] gids,

int debugFlags,

String[] extraArgs)

throws ZygoteStartFailedEx {

int pid;

synchronized(Process.class) {

ArrayList<String> argsForZygote = new ArrayList<String>();

// --runtime-init, --setuid=, --setgid=,

// and --setgroups= must go first

argsForZygote.add("--runtime-init");

argsForZygote.add("--setuid=" + uid);

argsForZygote.add("--setgid=" + gid);

if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_SAFEMODE) != 0) {

argsForZygote.add("--enable-safemode");

}

if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_DEBUGGER) != 0) {

argsForZygote.add("--enable-debugger");

}

if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_CHECKJNI) != 0) {

argsForZygote.add("--enable-checkjni");

}

if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_ASSERT) != 0) {

argsForZygote.add("--enable-assert");

}

//TODO optionally enable debuger

//argsForZygote.add("--enable-debugger");

// --setgroups is a comma-separated list

if (gids != null && gids.length > 0) {

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.append("--setgroups=");

int sz = gids.length;

for (int i = 0; i < sz; i++) {

if (i != 0) {

sb.append(',');

}

sb.append(gids[i]);

}

argsForZygote.add(sb.toString());

}

if (niceName != null) {

argsForZygote.add("--nice-name=" + niceName);

}

argsForZygote.add(processClass);

if (extraArgs != null) {

for (String arg : extraArgs) {

argsForZygote.add(arg);

}

}

pid = zygoteSendArgsAndGetPid(argsForZygote);

}

}

......

}

这个函数将创建进程的参数放到argsForZygote列表中去，如参数"--runtime-init"表示要为新创建的进程初始化运行时库，然后调用zygoteSendAndGetPid函数进一步操作。

Step 4. Process.zygoteSendAndGetPid

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中：

[java] view
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public class Process {

......

private static int zygoteSendArgsAndGetPid(ArrayList<String> args)

throws ZygoteStartFailedEx {

int pid;

openZygoteSocketIfNeeded();

try {

/**

* See com.android.internal.os.ZygoteInit.readArgumentList()

* Presently the wire format to the zygote process is:

* a) a count of arguments (argc, in essence)

* b) a number of newline-separated argument strings equal to count

*

* After the zygote process reads these it will write the pid of

* the child or -1 on failure.

*/

sZygoteWriter.write(Integer.toString(args.size()));

sZygoteWriter.newLine();

int sz = args.size();

for (int i = 0; i < sz; i++) {

String arg = args.get(i);

if (arg.indexOf('\n') >= 0) {

throw new ZygoteStartFailedEx(

"embedded newlines not allowed");

}

sZygoteWriter.write(arg);

sZygoteWriter.newLine();

}

sZygoteWriter.flush();

// Should there be a timeout on this?

pid = sZygoteInputStream.readInt();

if (pid < 0) {

throw new ZygoteStartFailedEx("fork() failed");

}

} catch (IOException ex) {

......

}

return pid;

}

......

}

这里的sZygoteWriter是一个Socket写入流，是由openZygoteSocketIfNeeded函数打开的：

[java] view
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public class Process {

......

/**

* Tries to open socket to Zygote process if not already open. If

* already open, does nothing. May block and retry.

*/

private static void openZygoteSocketIfNeeded()

throws ZygoteStartFailedEx {

int retryCount;

if (sPreviousZygoteOpenFailed) {

/*

* If we've failed before, expect that we'll fail again and

* don't pause for retries.

*/

retryCount = 0;

} else {

retryCount = 10;

}

/*

* See bug #811181: Sometimes runtime can make it up before zygote.

* Really, we'd like to do something better to avoid this condition,

* but for now just wait a bit...

*/

for (int retry = 0

; (sZygoteSocket == null) && (retry < (retryCount + 1))

; retry++ ) {

if (retry > 0) {

try {

Log.i("Zygote", "Zygote not up yet, sleeping...");

Thread.sleep(ZYGOTE_RETRY_MILLIS);

} catch (InterruptedException ex) {

// should never happen

}

}

try {

sZygoteSocket = new LocalSocket();

sZygoteSocket.connect(new LocalSocketAddress(ZYGOTE_SOCKET,

LocalSocketAddress.Namespace.RESERVED));

sZygoteInputStream

= new DataInputStream(sZygoteSocket.getInputStream());

sZygoteWriter =

new BufferedWriter(

new OutputStreamWriter(

sZygoteSocket.getOutputStream()),

256);

Log.i("Zygote", "Process: zygote socket opened");

sPreviousZygoteOpenFailed = false;

break;

} catch (IOException ex) {

......

}

}

......

}

......

}

这个Socket由frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java文件中的ZygoteInit类在runSelectLoopMode函数侦听的。

Step 5. ZygoteInit.runSelectLoopMode

这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java文件中：

[java] view
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public class ZygoteInit {

......

/**

* Runs the zygote process's select loop. Accepts new connections as

* they happen, and reads commands from connections one spawn-request's

* worth at a time.

*

* @throws MethodAndArgsCaller in a child process when a main() should

* be executed.

*/

private static void runSelectLoopMode() throws MethodAndArgsCaller {

ArrayList<FileDescriptor> fds = new ArrayList();

ArrayList<ZygoteConnection> peers = new ArrayList();

FileDescriptor[] fdArray = new FileDescriptor[4];

fds.add(sServerSocket.getFileDescriptor());

peers.add(null);

int loopCount = GC_LOOP_COUNT;

while (true) {

int index;

/*

* Call gc() before we block in select().

* It's work that has to be done anyway, and it's better

* to avoid making every child do it. It will also

* madvise() any free memory as a side-effect.

*

* Don't call it every time, because walking the entire

* heap is a lot of overhead to free a few hundred bytes.

*/

if (loopCount <= 0) {

gc();

loopCount = GC_LOOP_COUNT;

} else {

loopCount--;

}

try {

fdArray = fds.toArray(fdArray);

index = selectReadable(fdArray);

} catch (IOException ex) {

throw new RuntimeException("Error in select()", ex);

}

if (index < 0) {

throw new RuntimeException("Error in select()");

} else if (index == 0) {

ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer();

peers.add(newPeer);

fds.add(newPeer.getFileDesciptor());

} else {

boolean done;

done = peers.get(index).runOnce();

if (done) {

peers.remove(index);

fds.remove(index);

}

}

}

}

......

}

当Step 4将数据通过Socket接口发送出去后，就会下面这个语句：

[java] view
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done = peers.get(index).runOnce();

这里从peers.get(index)得到的是一个ZygoteConnection对象，表示一个Socket连接，因此，接下来就是调用ZygoteConnection.runOnce函数进一步处理了。

Step 6. ZygoteConnection.runOnce

这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java文件中：

[java] view
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class ZygoteConnection {

......

boolean runOnce() throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {

String args[];

Arguments parsedArgs = null;

FileDescriptor[] descriptors;

try {

args = readArgumentList();

descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();

} catch (IOException ex) {

......

return true;

}

......

/** the stderr of the most recent request, if avail */

PrintStream newStderr = null;

if (descriptors != null && descriptors.length >= 3) {

newStderr = new PrintStream(

new FileOutputStream(descriptors[2]));

}

int pid;

try {

parsedArgs = new Arguments(args);

applyUidSecurityPolicy(parsedArgs, peer);

applyDebuggerSecurityPolicy(parsedArgs);

applyRlimitSecurityPolicy(parsedArgs, peer);

applyCapabilitiesSecurityPolicy(parsedArgs, peer);

int[][] rlimits = null;

if (parsedArgs.rlimits != null) {

rlimits = parsedArgs.rlimits.toArray(intArray2d);

}

pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,

parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);

} catch (IllegalArgumentException ex) {

......

} catch (ZygoteSecurityException ex) {

......

}

if (pid == 0) {

// in child

handleChildProc(parsedArgs, descriptors, newStderr);

// should never happen

return true;

} else { /* pid != 0 */

// in parent...pid of < 0 means failure

return handleParentProc(pid, descriptors, parsedArgs);

}

}

......

}

真正创建进程的地方就是在这里了：

[java] view
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pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,

parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);

有Linux开发经验的读者很容易看懂这个函数调用，这个函数会创建一个进程，而且有两个返回值，一个是在当前进程中返回的，一个是在新创建的进程中返回，即在当前进程的子进程中返回，在当前进程中的返回值就是新创建的子进程的pid值，而在子进程中的返回值是0。因为我们只关心创建的新进程的情况，因此，我们沿着子进程的执行路径继续看下去：

[java] view
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if (pid == 0) {

// in child

handleChildProc(parsedArgs, descriptors, newStderr);

// should never happen

return true;

} else { /* pid != 0 */

......

}

这里就是调用handleChildProc函数了。

Step 7. ZygoteConnection.handleChildProc

这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java文件中：

[java] view
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class ZygoteConnection {

......

private void handleChildProc(Arguments parsedArgs,

FileDescriptor[] descriptors, PrintStream newStderr)

throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {

......

if (parsedArgs.runtimeInit) {

RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.remainingArgs);

} else {

......

}

}

......

}

由于在前面的Step 3中，指定了"--runtime-init"参数，表示要为新创建的进程初始化运行时库，因此，这里的parseArgs.runtimeInit值为true，于是就继续执行RuntimeInit.zygoteInit进一步处理了。

Step 8. RuntimeInit.zygoteInit

这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java文件中：

[java] view
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public class RuntimeInit {

......

public static final void zygoteInit(String[] argv)

throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {

// TODO: Doing this here works, but it seems kind of arbitrary. Find

// a better place. The goal is to set it up for applications, but not

// tools like am.

System.setOut(new AndroidPrintStream(Log.INFO, "System.out"));

System.setErr(new AndroidPrintStream(Log.WARN, "System.err"));

commonInit();

zygoteInitNative();

int curArg = 0;

for ( /* curArg */ ; curArg < argv.length; curArg++) {

String arg = argv[curArg];

if (arg.equals("--")) {

curArg++;

break;

} else if (!arg.startsWith("--")) {

break;

} else if (arg.startsWith("--nice-name=")) {

String niceName = arg.substring(arg.indexOf('=') + 1);

Process.setArgV0(niceName);

}

}

if (curArg == argv.length) {

Slog.e(TAG, "Missing classname argument to RuntimeInit!");

// let the process exit

return;

}

// Remaining arguments are passed to the start class's static main

String startClass = argv[curArg++];

String[] startArgs = new String[argv.length - curArg];

System.arraycopy(argv, curArg, startArgs, 0, startArgs.length);

invokeStaticMain(startClass, startArgs);

}

......

}

这里有两个关键的函数调用，一个是zygoteInitNative函数调用，一个是invokeStaticMain函数调用，前者就是执行Binder驱动程序初始化的相关工作了，正是由于执行了这个工作，才使得进程中的Binder对象能够顺利地进行Binder进程间通信，而后一个函数调用，就是执行进程的入口函数，这里就是执行startClass类的main函数了，而这个startClass即是我们在Step
1中传进来的"android.app.ActivityThread"值，表示要执行android.app.ActivityThread类的main函数。

我们先来看一下zygoteInitNative函数的调用过程，然后再回到RuntimeInit.zygoteInit函数中来，看看它是如何调用android.app.ActivityThread类的main函数的。

step 9. RuntimeInit.zygoteInitNative

这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java文件中：

[java] view
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public class RuntimeInit {

......

public static final native void zygoteInitNative();

......

}

这里可以看出，函数zygoteInitNative是一个Native函数，实现在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件中：

[cpp] view
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static void com_android_internal_os_RuntimeInit_zygoteInit(JNIEnv* env, jobject clazz)

{

gCurRuntime->onZygoteInit();

}

这里它调用了全局变量gCurRuntime的onZygoteInit函数，这个全局变量的定义在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件开头的地方：

[cpp] view
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static AndroidRuntime* gCurRuntime = NULL;

这里可以看出，它的类型为AndroidRuntime，它是在AndroidRuntime类的构造函数中初始化的，AndroidRuntime类的构造函数也是定义在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件中：

[cpp] view
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AndroidRuntime::AndroidRuntime()

{

......

assert(gCurRuntime == NULL); // one per process

gCurRuntime = this;

}

那么这个AndroidRuntime类的构造函数又是什么时候被调用的呢？AndroidRuntime类的声明在frameworks/base/include/android_runtime/AndroidRuntime.h文件中，如果我们打开这个文件会看到，它是一个虚拟类，也就是我们不能直接创建一个AndroidRuntime对象，只能用一个AndroidRuntime类的指针来指向它的某一个子类，这个子类就是AppRuntime了，它定义在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中：

[cpp] view
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int main(int argc, const char* const argv[])

{

......

AppRuntime runtime;

......

}

而AppRuntime类继续了AndroidRuntime类，它也是定义在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中：

[cpp] view
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class AppRuntime : public AndroidRuntime

{

......

};

因此，在前面的com_android_internal_os_RuntimeInit_zygoteInit函数，实际是执行了AppRuntime类的onZygoteInit函数。

Step 10. AppRuntime.onZygoteInit

这个函数定义在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中：

[cpp] view
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class AppRuntime : public AndroidRuntime

{

......

virtual void onZygoteInit()

{

sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();

if (proc->supportsProcesses()) {

LOGV("App process: starting thread pool.\n");

proc->startThreadPool();

}

}

......

};

这里它就是调用ProcessState::startThreadPool启动线程池了，这个线程池中的线程就是用来和Binder驱动程序进行交互的了。

Step 11. ProcessState.startThreadPool

这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：

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void ProcessState::startThreadPool()

{

AutoMutex _l(mLock);

if (!mThreadPoolStarted) {

mThreadPoolStarted = true;

spawnPooledThread(true);

}

}

ProcessState类是Binder进程间通信机制的一个基础组件，它的作用可以参考浅谈Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server和Client获得Service
Manager接口之路、Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析和Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Client获得Server远程接口过程源代码分析这三篇文章。这里它调用spawnPooledThread函数进一步处理。

Step 12. ProcessState.spawnPooledThread

这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：

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void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)

{

if (mThreadPoolStarted) {

int32_t s = android_atomic_add(1, &mThreadPoolSeq);

char buf[32];

sprintf(buf, "Binder Thread #%d", s);

LOGV("Spawning new pooled thread, name=%s\n", buf);

sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);

t->run(buf);

}

}

这里它会创建一个PoolThread线程类，然后执行它的run函数，最终就会执行PoolThread类的threadLoop函数了。

Step 13. PoolThread.threadLoop

这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：

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class PoolThread : public Thread

{

public:

PoolThread(bool isMain)

: mIsMain(isMain)

{

}

protected:

virtual bool threadLoop()

{

IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);

return false;

}

const bool mIsMain;

};

这里它执行了IPCThreadState::joinThreadPool函数进一步处理。IPCThreadState也是Binder进程间通信机制的一个基础组件，它的作用可以参考浅谈Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server和Client获得Service
Manager接口之路、Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析和Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Client获得Server远程接口过程源代码分析这三篇文章。

Step 14. IPCThreadState.joinThreadPool

这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/IPCThreadState.cpp文件中：

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void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)

{

......

mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);

......

status_t result;

do {

int32_t cmd;

......

// now get the next command to be processed, waiting if necessary

result = talkWithDriver();

if (result >= NO_ERROR) {

size_t IN = mIn.dataAvail();

if (IN < sizeof(int32_t)) continue;

cmd = mIn.readInt32();

......

result = executeCommand(cmd);

}

......

} while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);

......

mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);

talkWithDriver(false);

}

这个函数首先告诉Binder驱动程序，这条线程要进入循环了：

[cpp] view
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mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);

然后在中间的while循环中通过talkWithDriver不断与Binder驱动程序进行交互，以便获得Client端的进程间调用：

[cpp] view
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result = talkWithDriver();

获得了Client端的进程间调用后，就调用excuteCommand函数来处理这个请求：

[cpp] view
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result = executeCommand(cmd);

最后，线程退出时，也会告诉Binder驱动程序，它退出了，这样Binder驱动程序就不会再在Client端的进程间调用分发给它了：

[cpp] view
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mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);

talkWithDriver(false);

我们再来看看talkWithDriver函数的实现。

Step 15. talkWithDriver

这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/IPCThreadState.cpp文件中：

[cpp] view
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status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)

{

......

binder_write_read bwr;

// Is the read buffer empty?

const bool needRead = mIn.dataPosition() >= mIn.dataSize();

// We don't want to write anything if we are still reading

// from data left in the input buffer and the caller

// has requested to read the next data.

const size_t outAvail = (!doReceive || needRead) ? mOut.dataSize() : 0;

bwr.write_size = outAvail;

bwr.write_buffer = (long unsigned int)mOut.data();

// This is what we'll read.

if (doReceive && needRead) {

bwr.read_size = mIn.dataCapacity();

bwr.read_buffer = (long unsigned int)mIn.data();

} else {

bwr.read_size = 0;

}

......

// Return immediately if there is nothing to do.

if ((bwr.write_size == 0) && (bwr.read_size == 0)) return NO_ERROR;

bwr.write_consumed = 0;

bwr.read_consumed = 0;

status_t err;

do {

......

#if defined(HAVE_ANDROID_OS)

if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)

err = NO_ERROR;

else

err = -errno;

#else

err = INVALID_OPERATION;

#endif

......

}

} while (err == -EINTR);

....

if (err >= NO_ERROR) {

if (bwr..write_consumed > 0) {

if (bwr.write_consumed < (ssize_t)mOut.dataSize())

mOut.remove(0, bwr.write_consumed);

else

mOut.setDataSize(0);

}

if (bwr.read_consumed > 0) {

mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);

mIn.setDataPosition(0);

}

......

return NO_ERROR;

}

return err;

}

这个函数的具体作用可以参考Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文，它只要就是通过ioctl文件操作函数来和Binder驱动程序交互的了：

[cpp] view
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ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr)

有了这个线程池之后，我们在开发Android应用程序的时候，当我们要和其它进程中进行通信时，只要定义自己的Binder对象，然后把这个Binder对象的远程接口通过其它途径传给其它进程后，其它进程就可以通过这个Binder对象的远程接口来调用我们的应用程序进程的函数了，它不像我们在C++层实现Binder进程间通信机制的Server时，必须要手动调用IPCThreadState.joinThreadPool函数来进入一个无限循环中与Binder驱动程序交互以便获得Client端的请求，这样就实现了我们在文章开头处说的Android应用程序进程天然地支持Binder进程间通信机制。

细心的读者可能会发现，从Step 1到Step 9，都是在Android应用程序框架层运行的，而从Step 10到Step 15，都是在Android系统运行时库层运行的，这两个层次中的Binder进程间通信机制的接口一个是用Java来实现的，而别一个是用C++来实现的，这两者是如何协作的呢？这就是通过JNI层来实现的了，具体可以参考Android系统进程间通信Binder机制在应用程序框架层的Java接口源代码分析一文。

回到Step 8中的RuntimeInit.zygoteInit函数中，在初始化完成Binder进程间通信机制的基础设施后，它接着就要进入进程的入口函数了。

Step 16. RuntimeInit.invokeStaticMain

这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java文件中：

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public class ZygoteInit {

......

static void invokeStaticMain(ClassLoader loader,

String className, String[] argv)

throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {

Class<?> cl;

try {

cl = loader.loadClass(className);

} catch (ClassNotFoundException ex) {

......

}

Method m;

try {

m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });

} catch (NoSuchMethodException ex) {

......

} catch (SecurityException ex) {

......

}

int modifiers = m.getModifiers();

......

/*

* This throw gets caught in ZygoteInit.main(), which responds

* by invoking the exception's run() method. This arrangement

* clears up all the stack frames that were required in setting

* up the process.

*/

throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);

}

......

}

前面我们说过，这里传进来的参数className字符串值为"android.app.ActivityThread"，这里就通ClassLoader.loadClass函数将它加载到进程中：

[java] view
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cl = loader.loadClass(className);

然后获得它的静态成员函数main：

[java] view
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m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });

函数最后并没有直接调用这个静态成员函数main，而是通过抛出一个异常ZygoteInit.MethodAndArgsCaller，然后让ZygoteInit.main函数在捕获这个异常的时候再调用android.app.ActivityThread类的main函数。为什么要这样做呢？注释里面已经讲得很清楚了，它是为了清理堆栈的，这样就会让android.app.ActivityThread类的main函数觉得自己是进程的入口函数，而事实上，在执行android.app.ActivityThread类的main函数之前，已经做了大量的工作了。

我们看看ZygoteInit.main函数在捕获到这个异常的时候做了什么事：

[java] view
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public class ZygoteInit {

......

public static void main(String argv[]) {

try {

......

} catch (MethodAndArgsCaller caller) {

caller.run();

} catch (RuntimeException ex) {

......

}

}

......

}

它执行MethodAndArgsCaller的run函数：

[java] view
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public class ZygoteInit {

......

public static class MethodAndArgsCaller extends Exception

implements Runnable {

/** method to call */

private final Method mMethod;

/** argument array */

private final String[] mArgs;

public MethodAndArgsCaller(Method method, String[] args) {

mMethod = method;

mArgs = args;

}

public void run() {

try {

mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });

} catch (IllegalAccessException ex) {

......

} catch (InvocationTargetException ex) {

......

}

}

}

......

}

这里的成员变量mMethod和mArgs都是在前面构造异常对象时传进来的，这里的mMethod就对应android.app.ActivityThread类的main函数了，于是最后就通过下面语句执行这个函数：

[java] view
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mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });

这样，android.app.ActivityThread类的main函数就被执行了。

Step 17. ActivityThread.main

这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：

[java] view
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public final class ActivityThread {

......

public static final void main(String[] args) {

SamplingProfilerIntegration.start();

Process.setArgV0("<pre-initialized>");

Looper.prepareMainLooper();

if (sMainThreadHandler == null) {

sMainThreadHandler = new Handler();

}

ActivityThread thread = new ActivityThread();

thread.attach(false);

if (false) {

Looper.myLooper().setMessageLogging(new

LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));

}

Looper.loop();

if (Process.supportsProcesses()) {

throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");

}

thread.detach();

String name = (thread.mInitialApplication != null)

? thread.mInitialApplication.getPackageName()

: "<unknown>";

Slog.i(TAG, "Main thread of " + name + " is now exiting");

}

......

}

从这里我们可以看出，这个函数首先会在进程中创建一个ActivityThread对象：

[java] view
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ActivityThread thread = new ActivityThread();

然后进入消息循环中：

[java] view
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Looper.loop();

这样，我们以后就可以在这个进程中启动Activity或者Service了。

至此，Android应用程序进程启动过程的源代码就分析完成了，它除了指定新的进程的入口函数是ActivityThread的main函数之外，还为进程内的Binder对象提供了Binder进程间通信机制的基础设施，由此可见，Binder进程间通信机制在Android系统中是何等的重要，而且是无处不在，想进一步学习Android系统的Binder进程间通信机制，请参考Android进程间通信（IPC）机制Binder简要介绍和学习计划一文