Android系统启动流程详解
Android系统启动流程详解
在Android开发领域，系统启动性能的优劣直接关系到用户体验。本文将深入剖析Android系统启动过程中各个进程的启动顺序和职责，帮助开发者更好地理解系统启动机制。
一、Android系统启动概述
当电源键被按下时，芯片将从固化在ROM中的代码开始运行，直到启动整个系统。具体流程如下：按下电源→引导程序Bootloader→加载Linux内核（寻找init进程代码）→执行init进程→启动Zygote进程→启动SystemServer进程→启动launcher进程。以下是详细的流程图：
二、从Android系统架构（进程视角）看启动
3.1 Loader层
- Boot ROM：当手机处于关机状态时，长按Power键开机，引导芯片开始从固化在ROM里的预设代码开始执行，然后加载引导程序到RAM。
- Boot Loader：这是启动Android系统之前的引导程序，主要负责检查RAM，初始化硬件参数等功能。
3.2 Linux内核层
Android平台的基础是Linux内核，比如ART虚拟机最终调用底层Linux内核来执行功能。Linux内核的安全机制为Android提供相应的保障，也允许设备制造商为内核开发硬件驱动程序。
- 启动Kernel的swapper进程(pid=0)：该进程又称为idle进程, 系统初始化过程Kernel由无到有开创的第一个进程, 用于初始化进程管理、内存管理，加载Display,Camera Driver，Binder Driver等相关工作。
- 启动kthreadd进程（pid=2）：是Linux系统的内核进程，会创建内核工作线程kworkder，软中断线程ksoftirqd，thermal等内核守护进程。kthreadd进程是所有内核进程的鼻祖。
3.3 硬件抽象层 (HAL)
硬件抽象层 (HAL) 提供标准接口，HAL包含多个库模块，其中每个模块都为特定类型的硬件组件实现一组接口，比如WIFI/蓝牙模块，当框架API请求访问设备硬件时，Android系统将为该硬件加载相应的库模块。
3.4 Android Runtime & 系统库
每个应用都在其自己的进程中运行，都有自己的虚拟机实例。ART通过执行DEX文件可在设备运行多个虚拟机，DEX文件是一种专为Android设计的字节码格式文件，经过优化，使用内存很少。ART主要功能包括：预先(AOT)和即时(JIT)编译，优化的垃圾回收(GC)，以及调试相关的支持。
这里的Native系统库主要包括init孵化来的用户空间的守护进程、HAL层以及开机动画等。启动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。
- init进程会孵化出ueventd、logd、healthd、installd、adbd、lmkd等用户守护进程；
- init进程还启动servicemanager(binder服务管家)、bootanim(开机动画)等重要服务
- init进程孵化出Zygote进程，Zygote进程是Android系统的第一个Java进程(即虚拟机进程)，Zygote是所有Java进程的父进程，Zygote进程本身是由init进程孵化而来的。
3.5 Framework层
- Zygote进程，是由init进程通过解析init.rc文件后fork生成的，Zygote进程主要包含：
- 加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket服务端套接字
- 加载虚拟机
- 提前加载类preloadClasses
- 提前加载资源preloadResouces
- System Server进程，是由Zygote进程fork而来，System Server是Zygote孵化的第一个进程，System Server负责启动和管理整个Java framework，包含ActivityManager，WindowManager，PackageManager，PowerManager等服务。
- Media Server进程，是由init进程fork而来，负责启动和管理整个C++ framework，包含AudioFlinger，Camera Service等服务。
3.5 App层
- Zygote进程孵化出的第一个App进程是Launcher，这是用户看到的桌面App；
- Zygote进程还会创建Browser，Phone，Email等App进程，每个App至少运行在一个进程上。
- 所有的App进程都是由Zygote进程fork生成的。
序号 进程启动 概述
1 init进程 Android 启动过程中的第一个用户空间进程， Init.main
2 Zygote进程 Java层的第一个进程 所有Ａpp进程的父进程, ZygoteInit.main
3 system_server进程 系统各大服务的载体进程
4 servicemanager进程 binder服务的大管家, 守护进程循环运行在binder_loop
5 app进程 通过Process.start启动App进程, ActivityThread.main
四、各进程间的通信方式
- Binder：Binder是Android系统提供的一种IPC机制
- Socket：Socket是Linux原有的进程间通信方式，C/S架构，比Binder简单很多。在Android系统中采用Socket通信方式的主要有：
- zygote：用于孵化进程，system_server创建进程是通过socket向zygote进程发起请求；
- installd：用于安装App的守护进程，上层PackageManagerService很多实现最终都是交给它来完成；
- lmkd：lowmemorykiller的守护进程，Java层的LowMemoryKiller最终都是由lmkd来完成；
- adbd：这个也不用说，用于服务adb；
- logcatd:这个不用说，用于服务logcat；
- vold：即volume Daemon，是存储类的守护进程，用于负责如USB、Sdcard等存储设备的事件处理。
简单来说由init进程派生出来的进程基本都是使用Socket进行进程间通信