SystemServer简述

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一、SystemServer是什么？

SystemServer就是系统用来启动service的入口。
Android系统在启动的时候,在启动两个重要的进程，一个是Zygote进程
另一个是由zygote进程fork出来的system_server进程;
SystemServer会启动我们在系统中所需要的一系列service

二、Fork

Fork系统调用用来创建一个新进程(子进程),它与原进程(调用fork的进程)同时进行,
原进程被称为父进程;

Fork不需要参数并且返回一个整数值;
fork()返回的不同值:
负值:创建子进程失败;
零:返回到新创建的子进程;
正值:返回父进程或者调用者。该值包含新创建的子进程的进程ID;

Fork函数用来创建一个与当前进程映像一样的子进程,所创建的子进程将复制父进程的代码段，数据 段，BSS段，堆，栈等所有用户空间信息;在内核中操作系统会重新为其申请一个子进程执行的位置;

当进程调用fork后控制转入内核,内核会做4件事;
1.分配新的内存块和内核数据结构给子进程
2.将父进程部分数据结构内容(数据结构,堆栈等)拷贝到子进程
3.添加子进程到系统进程列表中
4.fork返回开始调度器调度

三、相关原理介绍

SystemServer是Android系统中重要的进程，系统中主要的服务驻留在其中:
常见的比如WindowManagerServer(WMS),ActivityManagerService（AMS）,
PackageManagerServer(PMS),这些系统服务都存在于SystemServer进程中；
此进程在系统中的名称为“system_server”。
因此，SystemSever负责启动系统的各项服务,Android系统中Java世界的核心 Service都在这里启动

SystemServer大体分以下几个步骤:
1.初始化一些零碎事务
2.createSystemContext初始化 system_server 进程的context
3.startBootstrapServices启动系统Boot级别服务
4.startCoreServices启动系统级别核心服务
5.startOtherServices启动其它类型服务，主要是厂家可以根据实际情况配置的服务

SystemSever启动服务过程中，SystemServiceManager的startBootPhase()贯穿system_server进程以及服务的整个启动过程;

ps -A | grep system_server
我们在 Linux系统下连接Android 设备后，使用ps -A | grep system_server命令，可以看到system_server在系统中的进程号。
其中PID所对应的值就是system_server在系统中的进程号;

ps -Ao USER,PID,PPID,CMD -T +进程ID
然后我们现使用ps -Ao USER,PID,PPID,CMD -进程ID这个命令结果(从结果中可以知道AMS.PMS,WMS都是system_server进程中的线程，其中 WMS比较特殊，它的线程名是android.display):

下面这张图是Zygote启动SystemServer的流程:

1:fork SystemServer进程
2:fork 出来的子进程在handleSystemServerProcess里开始初始化工作
3~6:调用zygotelnit方法，重定向 log 输出，通用的初始化（设置默认异常捕捉方法，时区等);调用Native层的代码，主要用来启动Binder线程池，从而SystemServer进程就可以使用Binder 与其它进程进行通信;进入SystemServer的main方法
7~9:设置虚拟机的内存利用率参数值，继续调用invokeStaticMain方法并通过反射机制可以得到SystemServer类，并找到SystemServer中的 main方法，然后将找到的 main方法传入到MethodAndArgsCaller异常中并抛出该异常，而捕获MethodAndArgsCaller异常的代码在Zygotelnit.java的 main方法中，通过这个方法又会调用SystemServer的main方法。
11~15:运行SystemServer进程及关键流程

框架结构如下图所示:

SystemServer是由Zygote启动的它的源码路径为:
Frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
类名:
public final class SystemServer ,所以SystemServer这个类是不允许子类化的，即不能被其他类继承.

SystemServer是由Zygote进程启动，之后由SystemServer启动动了很多服务，并且将一些进程通过调用ServiceManager 的静态方法addService,将service放到ServiceManager。当App需要使用这些服务时可能调用ServiceManager的 getService方法获取到它们。

四、Zygote简介

zygote是Android系统创建新进程的核心进程，Zygote的主要作用准备好一些常用类，JNI函数,主题资源，共享库，同时也负责启动虚拟机、启动system_server进程，随后进入等待处理app应用请求。每个应用对应一个进程，它们都是由zygote进程创建出来的。
应用程序运行前，通过Zygote进程共享已运行的虚拟机代码与内存信息，缩短应用程序运行所耗费的时间。也就是说，Zygote进程会事先将应用程序要使用的Android Framework 中的类与资源加载到内存中，并组织形成所用资源的链接信息。这样，新运行的Android应用程序在使用所需资源时不必每次形成资源的链接信息，这样就大大提升了程序的运行时间。

五、SystemServer中启动服务

1.startBootstrapServices:引导服务

2.startCoreServices:核心服务

3.startOtherServices:其他服务

关键流程

Zygote进程启动:
1、系统Init进程启动Zygote进程，
2、Zygote进程启动ART、注册JNI，然后fork 出SystemsServer并启动它
3、SystemServer启动Boot服务、启动核心服务、启动其它服务

system_server进程启动:
1、启动Boot服务
2、启动核心服务
3、启动其它服务

补充说明----startCoreServices阶段:
启动服务BatteryService，需要LightService
启动服务UsageStatsService，统计应用使用情况
检查是否存在可更新的WebView。存在就启动服务WebViewUpdateService
启动服务BinderCallsStatsService，跟踪Binder调用的CPU时间消耗

六、启动阶段分析

启动服务的三个阶段中,SystemServiceManager的startBootPhase()贯穿system_server进程以及服务的整个启动过程;
启动阶段分类，定义在com.android.server.SystemServeive类中;

划分阶段的具体作用是什么呢？看一下startBootPhase()方法:

public void startBootPhase(final int phase){ 
    if (phase <= mCurrentPhase){
          throw new IllegalArgumentException("Next phase must be larger than
       previous");
    }
      mcurrentPhase = phase;
     try {
      final int serviceLen = mServices.size();
      for (int i = 0; i < serviceLen; i++){
      final SystemService service = mServices.get(i);
      long time = SystemClock.elapsedRealtime();
  try {
    //回调系统服务的 onBootPhase()方法
    service.onBootPhase( mcurrentPhase);
    }catch (Exception ex){
      throw new RuntimeException("Failed to boot service "
      +service.getclass().getName()
      +" : onBootPhase threw an exception during phase "
      +mCurrentPhase, ex);
  }
    warnIfTooLong(SystemClock.elapsedRealtime() - time， service,
"onBootPhase" );
  }
} finally{
    Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
  }
}
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核心在于service.onBootPhase(mCurrentPhase);
所有的系统服务都是继承于Systemservice的,
startBootPhase()方法会回调当前阶段已经加入mServices的所有服务系统的onBootPhase()方法，在合适的阶段做一些合适的事情;

总结

下面对SystemServer做一下简单总结:
1.Zygote调用startSystemServer创建system_server进程
2.SS调用handleSystemServerProcess完成自己的使命
3.handleSystemServerProcess抛出异常，最终调用SystemServer的 main函数
4.main加载 libandroid_server.so并调用native_init方法
5.在后面的3个关键方法中，启动一些系统服务
startBootstrapServices();
startCoreServices();
startOtherServices();
6.进入消息循环，等待请求
另外，在 startOtherServices 的最后会调用AMS的onSystemReady()方法启动桌面Activity。