ZYGOTE

前言

OK，这是Android系统启动的第二篇文章。第二篇我们讲解一个我们一直都在用，但是却很少提起的进程---Zygote。提到Zygote可能了解一些的小伙伴会说，它是分裂进程用的。没错它最大的作用的确是分裂进程，但是它除了分裂进程外还做了什么呢。还是老规矩，让我们抱着几个问题来看文章。最后在结尾，再对问题进行思考回复。

你能大概描述一遍Zygote的启动流程吗
我们为什么可以执行java代码，和zygote有什么关系
Zygote到底都做了哪些事情

另外，我最近也看了一些写底层的文章。要么就是言简意赅到只知道Zygote的作用，但是完全不知道如何实现的，就像是背作文一样。要么是全篇都是代码，又臭又长，让人完全没有看下去的动力。

不过作为一个读者，太长的我可能完全不想看，太短的又真的完全就是被课文一点都不明白原理。

因此，本篇文章，仍旧会引入一些代码，方便大家通过代码方便记忆。但是又会将代码进行精简，以免给大家造成过度疲劳。我们的目的都是希望用最少的时间，能掌握更多的知识。

读源码时：不要过于纠结细节，不要过于纠结细节，不要过于纠结细节！重要的事情说三遍！！！

OK,让我们进入正题瞅瞅Zygote到底是个什么东西。

1.C++还是Java

选这个当标题当然是有原因的。我们知道的是Android系统启动的时候，运行的是Linux内核，执行的是C++代码。这是一个很有趣的事情。

因为我们在写App的时候，AndroidStudio默认给我们创建的都是Activity.java，而选择的语言，要么是Java要么就是Kotlin。

启动时候运行的是C++代码，应用层却可以使用Java代码，这到底是为什么呢？其实这就是Zygote的功劳之一。

2.Native层

Init进程创建Zygote时，会调用app_main.cpp的main() 方法。此时它依旧运行的是C++代码。我们通过下面的代码，来看下它到底做了什么。

这里它做的最关键的一件事就是启动AndroidRuntime（Android运行时）。另外这里需要注意的是 start方法 中的 "com.android.internal.os.ZygoteInit" 这个类似于全类名。他到底是做什么的？别着急，大概2分钟后，你可能就会得到答案。

Zygote的新手村：app_main.cpp

int main(int argc, char* const argv[])
{
    //  创建Android运行时对象
    AppRuntime runtime(argv[0], computeArgBlockSize(argc, argv));
    // 代码省略...
    
    // 调用AppRuntime.start方法，
    // 而AppRuntime是AndroidRuntime的子类，并且没有重写start方法
    // 因此调用的是AndroidRuntime的start方法
    runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit", args, zygote);
}

精简后的代码告诉我们，这里一共就做了两件事，第一件创建AppRuntime，第二件调用start方法。

不过，AppRuntime是AndroidRuntime的子类，他没有重写start方法，因此这里调用的是 AndroidRuntime的start() 方法。

奇迹的诞生地：AndroidRuntime：

这里我依旧只保留关键代码，源码关键注释也进行了保留。由下方代码看出这里做了三件改变命运的事情。

startVM -- 启动Java虚拟机
startReg -- 注册JNI
通过JNI调用Java方法，执行com.android.internal.os.ZygoteInit 的 main 方法

/*
 * Start the Android runtime. 
 */
void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options, bool zygote)
{
    /* start the virtual machine */
    JNIEnv* env;
    if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote, primary_zygote) != 0) {
        return;
    }

    /*
     * Register android functions.
     */
    if (startReg(env) < 0) {
        ALOGE("Unable to register all android natives\n");
        return;
    }
    /*
     * Start VM.  This thread becomes the main thread of the VM, and will
     * not return until the VM exits.
     */
    jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main","([Ljava/lang/String;)V");
    env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);
}

有了JVM，注册了JNI，我们就可以执行Java代码了。

这里我个人建议不要过于纠结细节，比如JVM是如何创建的，JNI是如何注册的。如果感兴趣的童鞋，可以下载源码，到app_main.cpp里进行查看。这里就不进行赘述了。否则代码量太大，适得其反。

3.Java层

命运的十字路口：ZygoteInit.java：

之所以说是命运的十字路口，因为Zygote会在这里创建SystemServer，但是二者却走向了截然不同的道路。

从这里就开始执行Java代码了，当然这些Java代码是运行在JVM中的。

让我们通过代码来看一下，到底都做了些什么。

class ZygoteInit{

    /**
     * This is the entry point for a Zygote process.  It creates the Zygote server, loads resources,
     * and handles other tasks related to preparing the process for forking into applications.
     * This process is started with a nice value of -20 (highest priority).  
     */
     // 上面是源码中的注释，小伙伴们可以自行翻译一下。
     // 创建了ZygoteServer，加载资源，并且介绍了这个进程的优先级是最高的-20.
    public static void main(String argv[]) {
        ZygoteServer zygoteServer = null;

        // 1. 预加载资源，常用的：resource，class，library等在此处进行加载
        preload(bootTimingsTraceLog);
            
        // 2. 创建ZygoteServer，实际是一个Socket用来进行跨进程间通信用的。
        zygoteServer = new ZygoteServer(isPrimaryZygote);

        // 3. fork出SystemServer进程，这个进程会创建AMS,ATMS,WMS，电池服务等一切只有你想不到没有它做不到的服务
        forkSystemServer(abiList, zygoteSocketName, zygoteServer);

        // 4.里面是一个while(true)循环，等待接收AMS创建进程的消息，类似于handler中的Looper.loop()
        zygoteServer.runSelectLoop(abiList);
    }
}

上面代码里的注释基本说明了ZygoteInit都干了啥。下面会再稍微总结下：

创建了ZygoteServer：这是一个Socket相关的服务，目的是进行跨进程通信。
预加载preload：预加载相关的资源。
创建SystemServer进程：通过forkSystemServer分裂出了两个进程，一个Zygote进程，一个SystemServer进程。而且由于是分裂的，所以新分裂出来的进程也拥有虚拟机，也能调用JNI，也拥有预加载的资源，也会执行后续的代码。
执行runSelectLoop()：内部是一个while(true)循环，等待AMS创建新的进程的消息。（想想Looper.loop()）

4. 戛然而止

没错就是这么突然，Zygote的故事到这就结束了。至于它是如何创建SystemServer，如何去创建App那就是后面的故事了。所以你还记得我的问题嘛？我替你总结一下Zygote到底做了什么：

创建虚拟机
注册JNI
回调Java方法ZygoteInit.java 的main方法，从这儿开始运行Java代码
创建ZygoteServer，内部包含Socket用于跨进程通信
预加载class，resource，library等相关资源
fork 出了 SystemServer进程。他俩除了返回的pid不同，剩下一模一样。通过返回值不同来决定剩下的代码如何运行。这个留待后续进行讲解。
进入while(true)循环等待，等待AMS创建进程的消息（类似于Looper.loop()）

5. 多说一句

这个系列才刚刚进行到第二章，我尽量让文章不是特别长的情况下，既有代码整理思路，又有总结方便记忆。代码是源码中摘抄的，省略了很大一部分，只能保证执行顺序。有兴趣的小伙伴可以下载源码进行查看。
其实最近我看了很多文章和视频，最后却选择写文章来对知识进行总结。归根结底就是因为一句话，好记性不如烂笔头。要是真的想快速记住，真的需要亲自查看一下源码。翻源码的同时，也是在不知不觉中锻炼你阅读源码的能力。 万一以后让你学习一个新的库，你也知道大概该怎么看。

都已经到这儿了，就稍微厚个脸皮，希望各位看官，能够点个赞，加个关注。毕竟一篇文章可能就要耗费几个小时的时间，上一篇文章就几个赞，感谢这几个小伙伴，让我有继续写下去的动力。真心感谢你们。

另外，文章中有哪里出错，请及时指出。毕竟各位才是真正的大佬。希望各位Androider，可以一起取暖，度过这个互联网寒冬！加油各位！！！

我就问Zygote进程，你到底都干了啥