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Zygote的由来

2021-04-11

framework

Android

/

Framework

这里会使用面试的视角来看这个问题，知其然即可，如果需要知其所以然还需要自己多下功夫

这道题呢，主要是考察你对framework的基本认识是怎样的，要是这个都答不好，基本上面试官是不想继续在framework这个话题上和你继续纠缠了。

对于zygote的理解这道题呢我们通常可以从以下4个方面，由浅入深的解答

Zygote的由来及作用
Zygote的如何打开java世界大门
1. native到java世界
2. 开启桌面
3. SystemServer的一些细节
创建其他子进程
Zygote的一些经典问题
小结

能把前3点讲清楚基本上就得分了

请看到最后哦，会给出一张图来总结下这个问题

Zygote的由来#

首先我们得回答一下什么是Zygote，以及它的作用

Zygote是个大名鼎鼎的进程，是Android系统启动过程中第一个Java进程的名称，一般称作孵化器。它的作用简而言之就是

打开java世界的大门
fork出 SystemServer 接受SystemServer的请求，fork出新的应用进程，如launch
共享资源

当我们手机按电源键系统启动时候就会开始创建zygote进程

由于安卓是Linux系统，启动之后开始进行** linux的加电**、加载linux内核，然后开启init进程，

init 是用户空间的第一个进程，init 进程通过解析init.rc 文件 并fork出一些比较重要的进程比如servicemanager(binder的管家)、还有我们今天的主角Zygote, Zygote又会创建system_server进程以及app进程。

流程如下：

这里得稍微提一下init进程，init进程(pid=1),是Linux系统的用户进程，init进程是所有用户进程的鼻祖。

Zygote的如何开启java世界大门#

Native到Java世界#

有了zygote进程之后，就要开始发挥它的作用了。上面提到

打开Java世界的大门
孵化SystemServer 接受SystemServer的请求，fork出新的应用进程，如launch
共享资源

其中zygote如何完成从linux打开java世界的大门，这里是考察问题的重点这个过程主要分为三步

启动虚拟机
注册Android的JNI函数
进入Java世界

如下图所示 Native层 在app_main.cpp中执行main()函数

构造AppRuntime对象，执行其start方法，启动Zygote进程

并创建Java虚拟机、注册一系列的JNI函数将Java和Native层关联起来
通过JNI调用Java方法，执行com.android.internal.os.ZygoteInit 的 main 方法

Java

完成Native层切换到Java层，反射执行ZygoteInit.java main()函数 fork system_server进程，system_server为所有App提供服务包括ams、wms等，可以说是系统的核心进程之一
预加载进程公共资源类以及资源(后续fork的子进程可以复用，加快后续进程创建速度）
使用registerZygoteSocket方法创建服务器端Socket，zygote便会将自身挂起，并循环监(runSelectLoop)听来自system_server创建子进程的Socket请求。

这样就从linux世界来到了java世界，此时要注意 zygote已经进入loop循环休眠，交给systemserver来进行后续的处理

开启桌面#

不过此时你的手机可能还是下图这个状态，并没有到熟悉的桌面，

这里还需要zygotefork出来的systemServer来帮忙进入桌面launcher 我们再来仔细看下这块

Zygote fork出systemserver，进入休眠。
SystemServer负责启动和管理整个Java frameWork。SystemServer进程在开启的时候，会初始化AMS、WMS、PMS等关键服务。同时会加载本地系统的服务库，调用createSystemContext()创建系统上下文，创建ActivityThread及开启各种服务等等。
systemserver中创建AMS服务(systemReady)，请求systemserver向zygote fork launcer进程从而进入桌面

SystemServer的一些细节#

这里再补充一些systemserver的相关细节，当你聊到这里时候，面试官通常会问一下SystemServer，这里我们需要抓住3个要点

是Zygote孵化的第一个进程
负责启动核心系统服务，包含ActivityManager，WindowManager，PackageManager，PowerManager等
触发Launcher启动

我们来看下核心服务这里 System Server负责启动核心系统服务，主要分为3大类， 1.startBootstrapServices 启动引导服务比如AMS（actvitymanagerservice）、PMS电池和包管理服务、DisplayManagerService、传感器服务等 2.startCoreServices 启动核心服务如电池状态管理服务、驱动加载服务、webview升级服务等 3.startOtherServices 启动其他服务如蓝牙服务、窗口管理服务wms、电话服务等 AMS中有个重要的方法systemReady，触发AMS启动 Launcher Activity(不同源码版本这里有些差异这里不再赘述), 从这里从通过socket唤起沉睡的zygote去创建launcer进程，从而进入桌面

Zygote创建其他子进程#

当按下电源键到进入桌面这个过程zygote的创建以及作用介绍一遍之后，面试官可能会继续问下，在桌面上点击比如微信图标

zygote的过程，这里其实跟加载桌面进程有异曲同工之妙，如下图

Launcher App 收到点击请求，会执行startActivity，这个命令会通过Binder传递给system_server进程里的AMS(ActivityManagerService)模块
AMS 发现对应的微信进程并没有启动，于是通过Socket发送创建微信进程的请求给Zygote
Zygote 收到Socket请求后，fork 微信进程并执行对应的入口函数，之后就会显示出微信的界面了

Zygote是一个C/S模型，Zygote进程作为服务端，它主要负责创建Java虚拟机，加载系统资源，启动SystemServer进程，以及在后续运行过程中启动普通的应用程序，其他进程作为客户端向它发出“孵化”请求，而Zygote接收到这个请求后就“孵化”出一个新的进程。比如，当点击Launcher里的应用程序图标去启动一个新的应用程序进程时，这个请求会到达框架层的核心服务 ActivityManagerService中，当AMS收到这个请求后，它通过调用Process类发出一个“孵化”子进程的Socket请求，而Zygote监听到这个请求后就立刻fork一个新的进程出来

runSelectLoop Zygote采用高效的I/O多路复用机制，保证在没有客户端连接请求或数据处理时休眠，否则响应客户端的请求。

2个经典问题#

当你聊到这里基本上是大致说清楚的zygote了，这时候，面试官可能会继续追问，看看你对一些细节是否有些了解下面是2个比较经典的问题，这里使用问答机制

Zygote的IPC通信机制为什么不采用binder？如果采用binder的话会有什么问题么？

fork机制是单线程fork，也就是说fork出来的子进程只有一个线程，如果使用binder机制去实现进程间的通讯，因为binder机制有binder线程池，线程之间的安全由锁控制，所以当fork出现的子线程如果只有一个线程时，很可能会引起死锁，主要答出关键点单线程、死锁基本就ok了

为什么后续进程由Zygote去fork进程，而不是由SystemServer去fork？

由Zygote去专门处理fork进程和进程的资源，比如Android虚拟机和主题加载，JNI函数注册等，职责和分工更加明确，SystemServer进程除了需要启动其他系统服务，比如AMS，PMS等，还需要注册服务等等工作，而且SystemServer进程也是通过binder线程池去和其他进程通讯，所以由Zygote去fork进程，也是因为这样，所以才起了这个名字Zygote(孵化器) 。