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frameworks/base/core/java/Android/app/ActivityThread.java
frameworks/base/core/java/Android/app/LoadedApk.java
frameworks/base/core/java/Android/app/ContextImpl.java
frameworks/base/core/java/com/Android/server/LocalServices.java
frameworks/base/services/java/com/Android/server/SystemServer.java
frameworks/base/services/core/java/com/Android/server/SystemServiceManager.java
frameworks/base/services/core/java/com/Android/server/ServiceThread.java
frameworks/base/services/core/java/com/Android/server/pm/Installer.java
frameworks/base/services/core/java/com/Android/server/am/ActivityManagerService.java
一、启动调用栈
System_server启动函数调用类的栈关系：
SystemServer.main
SystemServer.run
createSystemContext
ActivityThread.systemMain
ActivityThread.attach
LoadedApk.makeApplication
ActivityThread.getSystemContext
ContextImpl.createSystemContext
startBootstrapServices();
startCoreServices();
startOtherServices();
Looper.loop();
二、 SystemServer分析
上一篇文章Android系统启动-systemServer上篇讲解了从Zygote一路启动到SystemServer的过程，本文重要是讲述system_server所承载的java framework的系统服务框架，是如何一路路启动的。
Step 1. SystemServer.main
public static void main(String[] args) {
//先初始化SystemServer对象，再调用对象的run()方法， 【见Step 2】
new SystemServer().run();
}
Step 2. SystemServer.run
private void run() {
//当系统时间比1970年更早，就设置当前系统时间为1970年
if (System.currentTimeMillis() < EARLIEST_SUPPORTED_TIME) {
SystemClock.setCurrentTimeMillis(EARLIEST_SUPPORTED_TIME);
}
//变更虚拟机的库文件，对于Android 6.0默认采用的是libart.so
SystemProperties.set("persist.sys.dalvik.vm.lib.2", VMRuntime.getRuntime().vmLibrary());
//isEnabled()为true，则开启采用分析器
if (SamplingProfilerIntegration.isEnabled()) {
SamplingProfilerIntegration.start();
mProfilerSnapshotTimer = new Timer();
//system_server每隔1小时采用一次，并保存结果到system_server文件
mProfilerSnapshotTimer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
SamplingProfilerIntegration.writeSnapshot("system_server", null);
}
}, SNAPSHOT_INTERVAL, SNAPSHOT_INTERVAL);
}
//清除vm内存增长上限，由于启动过程需要较多的虚拟机内存空间
VMRuntime.getRuntime().clearGrowthLimit();
//设置内存的可能有效使用率为0.8
VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.8f);
// 针对部分设备依赖于运行时就产生指纹信息，因此需要在开机完成前已经定义
Build.ensureFingerprintProperty();
//访问环境变量前，需要明确地指定用户
Environment.setUserRequired(true);
//确保当前系统进程的binder调用，总是运行在前台优先级(foreground priority)
BinderInternal.disableBackgroundScheduling(true);
Android.os.Process.setThreadPriority(Android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);
Android.os.Process.setCanSelfBackground(false);
// 主线程looper就在当前线程运行
Looper.prepareMainLooper();
//加载Android_servers.so库，该库包含的源码在frameworks/base/services/目录下
System.loadLibrary("Android_servers");
//检测上次关机过程是否失败，该方法可能不会返回
performPendingShutdown();
//初始化系统上下文 【见Step 3】
createSystemContext();
//创建系统服务管理
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
//将mSystemServiceManager添加到本地服务的成员sLocalServiceObjects
LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
//启动各种系统服务
try {
startBootstrapServices(); // 启动引导服务【见Step 4】
startCoreServices(); // 启动核心服务【见Step 5】
startOtherServices(); // 启动其他服务【见Step 6】
} catch (Throwable ex) {
Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
throw ex;
}
//用于debug版本，将log事件不断循环地输出到dropbox（用于分析）
if (StrictMode.conditionallyEnableDebugLogging()) {
Slog.i(TAG, "Enabled StrictMode for system server main thread.");
}
//一直循环执行
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
LocalServices通过用静态Map变量sLocalServiceObjects，来保存以服务类名为key，以具体服务对象为value的Map结构。
Step 3. SystemServer.createSystemContext
private void createSystemContext() {
//创建ActivityThread对象【见Step 3-1】
ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();
//创建ContextImpl、LoadedApk对象【见Step 3-2】
mSystemContext = activityThread.getSystemContext();
//设置主题
mSystemContext.setTheme(Android.R.style.Theme_DeviceDefault_Light_DarkActionBar);
}
Step 3-1. ActivityThread.systemMain
public static ActivityThread systemMain() {
//对于低内存的设备，禁用硬件加速
if (!ActivityManager.isHighEndGfx()) {
HardwareRenderer.disable(true);
} else {
HardwareRenderer.enableForegroundTrimming();
}
// 创建ActivityThread
ActivityThread thread = new ActivityThread();
// 创建Application以及调用其onCreate()方法【见Step 3-1-1】
thread.attach(true);
return thread;
}
Step 3-1-1. ActivityThread.attach
private void attach(boolean system) {
sCurrentActivityThread = this;
mSystemThread = system;
if (!system) {
...
} else {
//system=true,进入此分支
Android.ddm.DdmHandleAppName.setAppName("system_process",
UserHandle.myUserId());
try {
mInstrumentation = new Instrumentation();
// 创建应用上下文
ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(
this, getSystemContext().mPackageInfo);
//创建Application 【见Step 3-1-1-1】
mInitialApplication = context.mPackageInfo.makeApplication(true, null);
//调用Application.onCreate()方法
mInitialApplication.onCreate();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(
"Unable to instantiate Application():" + e.toString(), e);
}
}
//添加dropbox log信息到libcore
DropBox.setReporter(new DropBoxReporter());
// 设置回调方法
ViewRootImpl.addConfigCallback(new ComponentCallbacks2() {
@Override
public void onConfigurationChanged(Configuration newConfig) {
synchronized (mResourcesManager) {
if (mResourcesManager.applyConfigurationToResourcesLocked(newConfig, null)) {
if (mPendingConfiguration == null ||
mPendingConfiguration.isOtherSeqNewer(newConfig)) {
mPendingConfiguration = newConfig;
sendMessage(H.CONFIGURATION_CHANGED, newConfig);
}
}
}
}
@Override
public void onLowMemory() {
}
@Override
public void onTrimMemory(int level) {
}
});
}
主要工作是创建应用上下文ContextImpl，创建Application以及调用其onCreate()方法，设置DropBox以及ComponentCallbacks2回调方法。
Step 3-1-1-1. LoadedApk.makeApplication
public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,
Instrumentation instrumentation) {
if (mApplication != null) {
return mApplication;
}
Application app = null;
String appClass = mApplicationInfo.className;
if (forceDefaultAppClass || (appClass == null)) {
appClass = "Android.app.Application"; //设置class名
}
try {
java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader();
if (!mPackageName.equals("Android")) {
initializeJavaContextClassLoader(); //不进入该分支
}
ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);
// 创建Application
app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
cl, appClass, appContext);
appContext.setOuterContext(app);
} catch (Exception e) {
...
}
// 将前面创建的app添加到应用列表。
mActivityThread.mAllApplications.add(app);
mApplication = app;
...
return app;
}
在该方法调用之前，已经创建了LoadedApk对象，该对象的成员变量mPackageName=”Android”; mClassLoader = ClassLoader.getSystemClassLoader();
Step 3-2. ActivityThread.getSystemContext
public ContextImpl getSystemContext() {
synchronized (this) {
if (mSystemContext == null) {
//创建ContextImpl对象【见Step 3-2-1】
mSystemContext = ContextImpl.createSystemContext(this);
}
return mSystemContext;
}
}
Step 3-2-1. ContextImpl.createSystemContext
static ContextImpl createSystemContext(ActivityThread mainThread) {
//创建LoadedApk对象
LoadedApk packageInfo = new LoadedApk(mainThread);
//创建ContextImpl对象
ContextImpl context = new ContextImpl(null, mainThread,
packageInfo, null, null, false, null, null, Display.INVALID_DISPLAY);
context.mResources.updateConfiguration(context.mResourcesManager.getConfiguration(),
context.mResourcesManager.getDisplayMetricsLocked());
return context;
}
运行到这里，system_server的准备环境基本完成，接下来开始system_server中最为核心的过程，启动系统服务。
通过startBootstrapServices(), startCoreServices(), startOtherServices()3个方法。
Step 4. startBootstrapServices
[–>SystemServer.java]
private void startBootstrapServices() {
//阻塞等待与installd建立socket通道
Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);
//启动服务ActivityManagerService
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
mActivityManagerService.setInstaller(installer);
//启动服务PowerManagerService
mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);
//初始化power management
mActivityManagerService.initPowerManagement();
//启动服务LightsService
mSystemServiceManager.startService(LightsService.class);
//启动服务DisplayManagerService
mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class);
//在初始化package manager之前，需要默认的显示
mSystemServiceManager.startBootPhase(SystemService.PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY);
//当设备正在加密时，仅运行核心
String cryptState = SystemProperties.get("vold.decrypt");
if (ENCRYPTING_STATE.equals(cryptState)) {
mOnlyCore = true;
} else if (ENCRYPTED_STATE.equals(cryptState)) {
mOnlyCore = true;
}
//启动服务PackageManagerService
mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot();
mPackageManager = mSystemContext.getPackageManager();
//启动服务UserManagerService，新建目录/data/user/
ServiceManager.addService(Context.USER_SERVICE, UserManagerService.getInstance());
AttributeCache.init(mSystemContext);
//设置AMS
mActivityManagerService.setSystemProcess();
//启动传感器服务
startSensorService();
}
该方法所创建的服务：ActivityManagerService, PowerManagerService, LightsService, DisplayManagerService， PackageManagerService， UserManagerService， sensor服务.
Step 5. startCoreServices
private void startCoreServices() {
//启动服务BatteryService，用于统计电池电量，需要LightService.
mSystemServiceManager.startService(BatteryService.class);
//启动服务UsageStatsService，用于统计应用使用情况
mSystemServiceManager.startService(UsageStatsService.class);
mActivityManagerService.setUsageStatsManager(
LocalServices.getService(UsageStatsManagerInternal.class));
mPackageManagerService.getUsageStatsIfNoPackageUsageInfo();
//启动服务WebViewUpdateService
mSystemServiceManager.startService(WebViewUpdateService.class);
}
启动服务BatteryService，UsageStatsService，WebViewUpdateService。
Step 6. startOtherServices
该方法比较长，有近千行代码，逻辑很简单，主要是启动一系列的服务，这里就不列举源码了，在第四节直接对其中的服务进行一个简单分类。
三、Service启动过程
接下来，开始正式进入启动系统服务的过程。
启动方式
system_server进程中的服务启动方式有两种，
- 一种是通过SystemServiceManager的startService()，该方法用于启动继承于SystemService的服务。主要功能：创建serviceClass类的对象，将刚创建对象添加到SystemServiceManager的成员变量mServices，再调用刚创建对象的onStart()方法。对于服务启动到一定阶段，进入相应的Phase时，会调用SystemServiceManager的startBootPhase()回调方法，该方法会循环遍历所有向SystemServiceManager注册过的service的onBootPhase()方法。
- 另一种是通过ServiceManager的addService(String name, IBinder service)，该方法用于初始化继承于IBinder的服务。主要功能将该服务向Native层的service Manager注册服务。
启动流程
SystemServiceManager的startBootPhase(）方法贯穿整个阶段，启动阶段从PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY到PHASE_BOOT_COMPLETED，如下图：
启动流程分析：
- PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY=100，该阶段等待Display有默认显示;
- PHASE_LOCK_SETTINGS_READY=480，进入该阶段服务能获取锁屏设置的数据;
- PHASE_SYSTEM_SERVICES_READY=500，进入该阶段服务能安全地调用核心系统服务，如PMS;
- PHASE_ACTIVITY_MANAGER_READY=550，进入该阶段服务能广播Intent;
- PHASE_THIRD_PARTY_APPS_CAN_START=600，进入该阶段服务能start/bind第三方apps，app能通过BInder调用service;
- PHASE_BOOT_COMPLETED=1000，该阶段是发生在Boot完成和home应用启动完毕。系统服务更倾向于监听该阶段，而不是注册广播ACTION_BOOT_COMPLETED，从而降低系统延迟。
Phase 100
创建ActivityManagerService、PowerManagerService、LightsService、DisplayManagerService共4项服务；
接着则进入阶段100，该阶段调用DisplayManagerService的onBootPhase()方法。
Phase 480&&500
创建PackageManagerService、WindowManagerService、InputManagerService、NetworkManagerService、DropBoxManagerService/FingerprintService等服务
接着则进入阶段480，该阶段调用DevicePolicyManagerService的onBootPhase()方法；
紧接着进入阶段500，实现该阶段的回调方法的服务较多。
Phase 550
WindowManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService、DisplayManagerService分别依次执行systemReady()方法；然后ActivityManagerService进入systemReady()方法;
接着则进入阶段550，实现该阶段的回调方法的服务较多。
Phase 600
AMS启动native crash监控,，加载WebView，启动SystemUi；然后是NetworkScoreService、NetworkManagementService、NetworkStatsService、NetworkPolicyManagerService、ConnectivityService、AudiOService分别依次执行systemReady()方法，然后是启动Watchdog。
接着则进入阶段600，实现该阶段的回调方法的服务较多。
Phase 1000
WallpaperManagerService、InputMethodManagerService、LocationManagerService、CountryDetectorService、NetworkTimeUpdateService、CommonTimeManagementService、TextServicesManagerService、AssetAtlasService、InputManagerService、TelephonyRegistry、MediaRouterService、MmsServiceBroker这些服务依次执行其systemRunning()方法。经过一定流程，当ActivityManagerServer进入finishBooting()时，则启动流程进入阶段PHASE_BOOT_COMPLETED=1000。
到此所有服务启动完成，system_server进程启动完成，则进入Looper.loop()状态，随时待命，等待MessageQueue中的消息到来，则马上进入执行状态。
四、服务分类
system_server进程，从源码角度划分为引导服务、核心服务、其他服务3类。
- 引导服务：ActivityManagerService、PowerManagerService、LightsService、DisplayManagerService、PackageManagerService、UserManagerService、SensorService共7项服务；
- 核心服务：BatteryService、UsageStatsService、WebViewUpdateService共3项服务；
- 其他服务：AlarmManagerService、VibratorService等共70多项服务
合计总大约80多个服务，下面只是简单地对所有服务分类（个人划分，便于后期分析）：
- 重量级服务：ActivityManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService
- 功耗相关：PowerManagerService、BatteryService、BatteryStatsService、DreamManagerService
- 统计调度相关：DropBoxManagerService、SamplingProfilerService、UsageStatsService、DiskStatsService、SchedulingPolicyService、DeviceStorageMonitorService、AlarmManagerService、DeviceIdleController、DockObserver、ThermalObserver、JobSchedulerService、AccessibilityManagerService
- UI相关：DisplayManagerService、LightsService、GraphicsStatsService、StatusBarManagerService、NotificationManagerService、WallpaperManagerService、UiModeManagerService、AppWidgetService、LauncherAppsService、TextServicesManagerService、ContentService、LockSettingsService、InputManagerService、InputMethodManagerServiceMountService、FingerprintService、TvInputManagerService
- 网络相关：NetworkManagementService、NetworkScoreService、NetworkStatsService、NetworkPolicyManagerService、ConnectivityService、BluetoothService、WifiP2pService、WifiService、WifiScanningService、EthernetService、WebViewUpdateService
- Media相关：AudiOService、MediaRouterService、VoiceInteractionManagerService、MediaProjectionManagerService、MediaSessionService、
- 设备相关：DevicePolicyManagerService、PrintManagerService、BackupManagerService、UserManagerService、AccountManagerService、TrustManagerService、SensorService、LocationManagerService、VibratorService、CountryDetectorService、GestureLauncherService、PersistentDataBlockService、ClipboardService
- 其他：TelephonyRegistry、TelecomLoaderService、NsdService、UpdateLockService、SerialService、SearchManagerService、CommonTimeManagementService、AssetAtlasService、ConsumerIrService、MidiServiceCameraService、TwilightService、RestrictionsManagerService、MmsServiceBroker、RttService、UsbService。
后续，会针对其中比较重要的服务进行展开详解。