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Android10 啟動之SystemServer原始碼分析

2022-10-12 14:00:38

正文

上一篇文章: # Android 10 啟動分析之Zygote篇 (三)

緊接著上一篇文章的內容,我們從這篇文章開始來分析一下 SystemServer。

system_server 程序承載著整個framework的核心服務,例如建立 ActivityManagerService、PowerManagerService、DisplayManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService、LauncherAppsService等80多個核心繫統服務。這些服務以不同的執行緒方式存在於system_server這個程序中。

SystemServer的原始碼路徑為 /frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java,我們從這個類的main方法開始看起:

 public static void main(String[] args) {
        new SystemServer().run();
    }

main方法裡建立了一個SystemServer範例,並呼叫了run方法。SystemServer的構造方法裡只是一些簡單的變數初始化,我們直接從run方法繼續閱讀。

 private void run() {
        try {
           ...
            //準備主執行緒lopper
            android.os.Process.setThreadPriority(
                    android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);
            android.os.Process.setCanSelfBackground(false);
            Looper.prepareMainLooper();
            Looper.getMainLooper().setSlowLogThresholdMs(
                    SLOW_DISPATCH_THRESHOLD_MS, SLOW_DELIVERY_THRESHOLD_MS);
            // 載入libandroid_servers.so庫
            System.loadLibrary("android_servers");
           //檢測上次關機過程是否失敗,這個呼叫可能不會返回
            performPendingShutdown();
             //初始化系統上下文
            createSystemContext();
           //建立系統服務管理者--SystemServiceManager
            mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
            mSystemServiceManager.setStartInfo(mRuntimeRestart,
                    mRuntimeStartElapsedTime, mRuntimeStartUptime);
             //將mSystemServiceManager新增到本地服務中,至於什麼是LocalServices,它有什麼作用,
             //以後再單獨開一篇文章來講解
            LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
            //為可以並行化的init任務準備執行緒池
            SystemServerInitThreadPool.get();
        } finally {
            traceEnd();  // InitBeforeStartServices
        }
        // 在這裡開始啟動一系列服務了
        try {
            traceBeginAndSlog("StartServices");
            // 啟動引導服務
            startBootstrapServices();
            // 啟動核心服務
            startCoreServices();
            // 啟動其他服務
            startOtherServices();
            //停止init執行緒池
            SystemServerInitThreadPool.shutdown();
        } catch (Throwable ex) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
        } finally {
            traceEnd();
        }
        ...
        // 死迴圈執行
        Looper.loop();
        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

我們來關注以下幾個重點方法:

createSystemContext

private void createSystemContext() {
    //建立system_server程序的上下文資訊
    ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();
    mSystemContext = activityThread.getSystemContext();
    //設定主題
    mSystemContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);
    //獲取systemui上下文資訊,並設定主題
    final Context systemUiContext = activityThread.getSystemUiContext();
    systemUiContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);
}

在呼叫ActivityThread.systemMain方法時,這個過程會建立物件有ActivityThread,Instrumentation, ContextImpl,LoadedApk,Application。

為什麼會要建立Application物件?就目前的原始碼來看,Application物件在systemserver程序並無實際作用,筆者只能猜測這是為將來的擴充套件做準備或者android版本迭代中的歷史遺留程式碼。

startBootstrapServices

在這個方法中會啟動系統的關鍵服務,這些服務是系統執行的基石。因為它們之間具有複雜的依賴關係,所以谷歌把它們放在一起初始化。

 private void startBootstrapServices() {
        // 儘早啟動看門狗,這樣我們在早期啟動陷入死鎖時就可以使system server崩潰重啟。
        final Watchdog watchdog = Watchdog.getInstance();
        watchdog.start();
        //啟動Installer Service,這個Service 通過binder與installd程序通訊,負責apk安裝相關的工作
        Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);
        //裝置識別符號策略服務
        mSystemServiceManager.startService(DeviceIdentifiersPolicyService.class);
        // 管理uri授權
        mSystemServiceManager.startService(UriGrantsManagerService.Lifecycle.class);
        //啟動ActivityTaskManagerService和ActivityManagerService
        ActivityTaskManagerService atm = mSystemServiceManager.startService(
                ActivityTaskManagerService.Lifecycle.class).getService();
        mActivityManagerService = ActivityManagerService.Lifecycle.startService(
                mSystemServiceManager, atm);
        mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
        mActivityManagerService.setInstaller(installer);
        mWindowManagerGlobalLock = atm.getGlobalLock();
        //電源管理器需要儘早啟動,因為其他服務需要它。
        mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);
        //啟動熱緩解服務,目的是在手機開始過熱時進行有效的熱緩解
        mSystemServiceManager.startService(ThermalManagerService.class);
        // Now that the power manager has been started, let the activity manager
        // initialize power management features.
        mActivityManagerService.initPowerManagement();
        //啟動系統恢復服務,負責協調裝置上與恢復有關的功能。
        mSystemServiceManager.startService(RecoverySystemService.class);
        //到這裡為止,系統啟動的必須服務已經載入完畢
        RescueParty.noteBoot(mSystemContext);
        //管理LED和螢幕背光,我們需要它來顯示
        mSystemServiceManager.startService(LightsService.class);
        //管理顯示裝置
        //在package manager 啟動之前,需要啟動display manager 提供display metrics
        mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class);
     //只有DisplayManagerService會對PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY做處理
     //目的是在初始化包管理器之前,首先需要獲取一個預設的顯示裝置
     mSystemServiceManager.startBootPhase(SystemService.PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY);
        // 啟動 package manager.
        if (!mRuntimeRestart) {
            MetricsLogger.histogram(null, "boot_package_manager_init_start",
                    (int) SystemClock.elapsedRealtime());
        }
        try {
            Watchdog.getInstance().pauseWatchingCurrentThread("packagemanagermain");
            mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
                    mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
        } finally {
            Watchdog.getInstance().resumeWatchingCurrentThread("packagemanagermain");
        }
        mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot();
        mPackageManager = mSystemContext.getPackageManager();
        //啟動UserManager Service
        mSystemServiceManager.startService(UserManagerService.LifeCycle.class);
       //為系統程序設定應用程式範例並啟動
        mActivityManagerService.setSystemProcess();
        //使用ActivityManager範例完成看門狗設定並監聽是否重啟
        watchdog.init(mSystemContext, mActivityManagerService);
        // DisplayManagerService needs to setup android.display scheduling related policies
        // since setSystemProcess() would have overridden policies due to setProcessGroup
        mDisplayManagerService.setupSchedulerPolicies();
        //負責動態資源overlay
        mSystemServiceManager.startService(new OverlayManagerService(mSystemContext, installer));
        mSystemServiceManager.startService(new SensorPrivacyService(mSystemContext));
        if (SystemProperties.getInt("persist.sys.displayinset.top", 0) > 0) {
            // DisplayManager needs the overlay immediately.
            mActivityManagerService.updateSystemUiContext();
            LocalServices.getService(DisplayManagerInternal.class).onOverlayChanged();
        }
          //感測器服務需要存取包管理器服務、app ops服務和許可權服務,
         //因此我們在它們之後啟動它。
         //在單獨的執行緒中啟動感測器服務。在使用它之前應該檢查完成情況。
        mSensorServiceStart = SystemServerInitThreadPool.get().submit(() -> {
            TimingsTraceLog traceLog = new TimingsTraceLog(
                    SYSTEM_SERVER_TIMING_ASYNC_TAG, Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
            traceLog.traceBegin(START_SENSOR_SERVICE);
            startSensorService();
            traceLog.traceEnd();
        }, START_SENSOR_SERVICE);
    }

總結一下,引導服務有以下15個:

服務名稱描述
Installer負責apk安裝相關的工作
DeviceIdentifiersPolicyService裝置識別符號策略服務
UriGrantsManagerServiceUri授權管理
ActivityTaskManagerService用於管理Activity及其容器(task, stacks, displays,... )的系統服務
ActivityManagerService管理Activity的啟動,排程等工作
PowerManagerService負責協調裝置上的電源管理功能
ThermalManagerService熱緩解服務
RecoverySystemService負責協調裝置上與恢復有關的功能
LightsService管理LED和螢幕背光
DisplayManagerService管理顯示裝置
PackageManagerService主要負責APK、jar包的管理
UserManagerService管理使用者的系統服務
OverlayManagerService負責動態資源overlay工作,具體請搜尋android RRO技術
SensorPrivacyService和感測器有關,具體作用不明
SensorPrivacySere感測器服務

startCoreServices

 private void startCoreServices() {
        // 追蹤電池充電狀態和電量。需要LightService
        mSystemServiceManager.startService(BatteryService.class);
         //跟蹤應用程式使用狀態
        mSystemServiceManager.startService(UsageStatsService.class);
        mActivityManagerService.setUsageStatsManager(
                LocalServices.getService(UsageStatsManagerInternal.class));
        // 跟蹤可更新的WebView是否處於就緒狀態,並監視更新安裝。
        if (mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_WEBVIEW)) {
            traceBeginAndSlog("StartWebViewUpdateService");
            mWebViewUpdateService = mSystemServiceManager.startService(WebViewUpdateService.class);
            traceEnd();
        }
       //跟蹤並快取裝置狀態。
        mSystemServiceManager.startService(CachedDeviceStateService.class);
        // 跟蹤在Binder呼叫中花費的cpu時間
        mSystemServiceManager.startService(BinderCallsStatsService.LifeCycle.class);
        // 跟蹤handlers中處理messages所花費的時間。
        mSystemServiceManager.startService(LooperStatsService.Lifecycle.class);
        //管理apk回滾
        mSystemServiceManager.startService(RollbackManagerService.class);
        // 用於捕獲bugreport,adb bugreport 命令呼叫的就是這個服務
        mSystemServiceManager.startService(BugreportManagerService.class);
        // 管理Gpu和Gpu驅動的服務
        mSystemServiceManager.startService(GpuService.class);
    }

總結一下,核心服務共計9個:

服務名稱描述
BatteryService追蹤電池充電狀態和電量
UsageStatsManagerInternal跟蹤應用程式使用狀態
WebViewUpdateService跟蹤可更新的WebView是否處於就緒狀態,並監視更新安裝。
CachedDeviceStateService跟蹤並快取裝置狀態
BinderCallsStatsService跟蹤在Binder呼叫中花費的cpu時間
LooperStatsService跟蹤handlers中處理messages所花費的時間。
RollbackManagerService管理apk回滾
BugreportManagerService用於捕獲bugreport
GpuService管理Gpu和Gpu驅動

startOtherServices

這個方法負責啟動剩下的服務,共計有70多個,限於篇幅的原因,在此不再一一列舉,貼一張從網上找到的圖片大家簡單的瞭解一下就行了:

需要注意的是在startOtherServices結尾處呼叫了AMS的systemReady方法,AMS的systemReady裡有這樣一條語句:

 mAtmInternal.startHomeOnAllDisplays(currentUserId, "systemReady");

這條語句會啟動如下的Intent:

Intent getHomeIntent() {
        Intent intent = new Intent(mTopAction, mTopData != null ? Uri.parse(mTopData) : null);
        intent.setComponent(mTopComponent);
        intent.addFlags(Intent.FLAG_DEBUG_TRIAGED_MISSING);
        if (mFactoryTest != FactoryTest.FACTORY_TEST_LOW_LEVEL) {
            intent.addCategory(Intent.CATEGORY_HOME);
        }
        return intent;
    }

注意到Intent.CATEGORY_HOME沒,這意味著startHomeOnAllDisplays最終啟動的是android的launcher app,android的啟動已經進入了結尾。

至此,我們從按下電源鍵開始,到最終呈現launcher頁面,整個啟動流程做了一個簡單的介紹。Android 10的啟動分析系列正篇到此結束,其中啟動過程中的一些細節知識點,我們今後再以番外的形式補充介紹,感謝大家的收看!!!

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