SystemServer 进程启动分析二

Android童话镇
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android 系统中 SystemServer 进程启动的第二阶段（Java 层初始化与服务启动）的核心逻辑：

一、SystemServer 的入口：从 main 方法到 run 流程

SystemServer 的启动始于 com.android.server.SystemServer.main() 方法，核心逻辑封装在 run() 中，分为 准备阶段 和 服务启动阶段。

1. 初始化准备：系统环境配置

java

public static void main(String[] args) {
    new SystemServer().run(); // 实例化并启动
}

private void run() {
    try {
        // 阶段1：基础环境初始化
        initBeforeStartServices(); // 包含时间、时区、内存等配置
        createSystemContext();     // 创建系统上下文
        initSystemServiceManager();// 初始化服务管理器
        // 阶段2：启动所有系统服务
        startBootstrapServices();  // 基础核心服务（如 AMS、PMS）
        startCoreServices();       // 核心功能服务（如电池、传感器）
        startOtherServices();      // 其他服务（如 UI、网络）
        Looper.loop();             // 进入消息循环，维持进程运行
    } catch (Exception e) {
        // 异常处理与日志记录
    }
}

二、准备阶段：初始化系统运行环境

1. 系统基础配置

  • 时间与时区：

    • 修复系统时间早于 1970 年的异常，设置默认时区为 GMT。
    • 合并语言 / 地区配置到 persist.sys.locale，统一系统本地化设置。

  • 内存与性能：

    java

    VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.8f); // 设置堆内存利用率
VMRuntime.getRuntime().clearGrowthLimit(); // 移除内存增长限制
    • 优化 SystemServer 的内存使用，确保长时间运行的稳定性。

  • Binder 与线程配置：

    java

    Binder.setWarnOnBlocking(true); // 禁止 Binder 阻塞调用
BinderInternal.setMaxThreads(15); // 增加 Binder 线程数量
android.os.Process.setThreadPriority(THREAD_PRIORITY_FOREGROUND); // 设置前台优先级
    • 确保跨进程通信（IPC）的高效性和实时性。

2. 创建系统上下文（createSystemContext）

  • ActivityThread 的作用：
    SystemServer 模拟应用进程，通过 ActivityThread.systemMain() 创建主线程，获取系统上下文（mSystemContext）和 UI 上下文（systemUiContext）。

    java

    ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();
mSystemContext = activityThread.getSystemContext(); // 系统上下文
    • ActivityThread 负责管理应用组件生命周期，此处用于获取系统资源（如 framework-res.apk 中的资源）。

  • LoadedApk 与资源加载：
    通过 LoadedApk 加载系统资源模块（framework-res.apk），其包名固定为 "android"，提供全局系统资源（如颜色、布局）。

3. 服务管理初始化

java

mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext); // 服务管理器
LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
  • SystemServiceManager 负责创建、启动和管理所有系统服务，维护服务列表（ArrayList<SystemService>）。
  • 服务需继承 SystemService 抽象类，通过 startService() 方法注册并启动。

三、服务启动阶段：三阶段启动策略

1. 第一阶段：启动引导服务（startBootstrapServices）

核心基础服务，相互依赖强，优先启动：

  • Installer：通过 Binder 与 installd 守护进程通信，管理应用安装（如 APK 安装路径校验）。

  • ActivityManagerService (AMS) ：系统服务的核心，管理应用生命周期、任务栈和进程调度。

    java

    mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();

  • PackageManagerService (PMS) ：管理应用包信息，初始化时检查是否为首次启动（isFirstBoot()）。

  • PowerManagerService：电源管理，控制屏幕亮度、休眠策略等。

2. 第二阶段：启动核心服务（startCoreServices）

系统功能支撑服务，依赖引导服务：

  • BatteryService：监听电池状态，广播电量变化（如低电量提醒）。
  • UsageStatsService：收集应用使用统计数据（如应用启动次数、运行时长）。
  • WebViewUpdateService：管理系统 WebView 组件的更新，确保浏览器兼容性。
  • SensorService：初始化传感器驱动，提供加速度计、陀螺仪等传感器数据。

3. 第三阶段：启动其他服务（startOtherServices）

多样化功能服务，依赖前两阶段服务：

  • UI 相关服务：

    • WindowManagerService (WMS)：管理窗口布局、触摸事件分发。
    • InputMethodManagerService：输入法管理，处理键盘输入。

  • 网络与连接服务：

    • NetworkManagementService：网络策略控制（如流量限制）。
    • ConnectivityService：网络连接状态监听（Wi-Fi、移动数据）。

  • 系统监控服务：

    • Watchdog：监控系统主线程卡顿，触发 ANR 日志。
    • BugreportManagerService：生成系统错误报告，用于调试。

4. 服务就绪与桌面启动

在 ActivityManagerService.systemReady() 中：

  • 调用 startHomeOnAllDisplays() 启动 Launcher（桌面应用），标志系统启动完成。
  • 触发 PHASE_THIRD_PARTY_APPS_CAN_START 阶段，允许第三方应用启动。

四、关键机制：Looper 与服务生命周期

1. Looper 循环

java

Looper.prepareMainLooper(); // 初始化主线程 Looper
Looper.loop(); // 进入无限循环，处理系统消息（如服务回调、事件通知）
  • SystemServer 主线程通过 Looper 维持运行，处理来自 Binder 调用、定时器等事件。

2. 服务生命周期管理

  • 创建阶段：通过 SystemServiceManager.startService() 实例化服务对象。
  • 启动阶段：调用服务的 onStart() 方法（如 AMS 初始化进程监控）。
  • 就绪阶段：在 systemReady() 中调用服务的 systemReady() 方法（如网络服务配置策略）。

五、总结：SystemServer 的核心作用

  1. 系统服务中枢：承载 AMS、PMS、WMS 等核心服务，提供跨进程通信（Binder）和系统功能支撑。

  2. 启动流程分层：通过三阶段启动策略确保服务依赖关系，先基础后扩展，避免循环依赖。

  3. 持续运行：通过 Looper 循环保持进程存活，响应系统事件（如应用启动、屏幕旋转）。

类比说明：
SystemServer 如同「城市市政中心」，各系统服务是不同职能部门（如交通局、电力局）：

  • 引导服务：类似市政基础设施（如供水、供电），必须优先启动。

  • 核心服务：类似公共服务（如警察局、医院），依赖基础设施运行。

  • 其他服务：类似便民服务（如图书馆、公园），丰富系统功能。

通过这一流程，Android 系统完成从「内核初始化」到「用户可用状态」的过渡，为应用提供稳定的运行环境。

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