大厂Android开发高频面试问题：说说你对Zygote的理解

Posted 2021-09-04 码农 小生

前言

Zygote可以说是android开发面试很高频的一道问题，但总有小伙伴在回答这道问题总不能让面试满意， 在这你就要搞清楚面试问你对Zygote的理解时，他最想听到的和其实想问的应该是哪些？下面我们通过以下几点来剖析这道问题！

• 了解Zygote的作用
• 熟悉Zygote的启动流程
• 深刻理解Zygote的工作原理

下面来我们来深入剖析

一、 Zygote的作用

Zygote的作用分为两点：

• 启动SystemServer
• 孵化应用进程

关于这个问题答出了这两点那就是OK了。可能大部分小伙伴可能能答出第二点，第一点就不是很清楚。SystemServer也是Zygote启动的，因为SystemServer需要用到Zygote准备好的系统资源包括：

直接从Zygote继承过来就不需要重新加载过来，那么对性能将会有很大的提升。

二、Zygote的启动流程

2.1 启动三段式

在说Zygote启动流程之前，**先明确一个概念：启动三段式，**这个可以理解为Android中进程启动的常用套路，分为三步骤：

这里要了解LOOP循环是什么，其实LOOP作用是不停的接受消息，处理消息，消息的来源可以是Soket、MessageQueue、Binder驱动发过来的消息，但无论消息从哪里来，它整个流程都是去接受消息，处理消息。这个启动三段式，它不光是Zygote进程是这样的，只要是有独立进程的，比如说系统服务进程，自己的应用进程都是如此。

2.2 Zygote进程是怎么启动的？

Zygote进程的启动取决于init进程，init进程是它是linux启动之后用户空间的第一个进程，下面看一下启动流程：

1. linux启动init进程
2. init进程启动之后加载init.rc配置文件

3. 启动配置文件中定义的系统服务，其中Zygote服务就是定义在配置中的

4. 同时启动的服务除了Zygote之外还有一些别的系统服务也是会启动的，比如说ServiceManager进程，它是通过fork+execve系统调用启动的

2.2.1加载Zygote的启动配置

在init.rc 文件中会import /init.${ro.zygote}.rc，init.zygoteXX,XX指的是32或者64，对我们没差我们直接看init.zygote32.rc即可。配置文件比较长，这里做了截取保留了Zygot相关的部分。

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server    
class main    
socket zygote stream 660 root system    
onrestart write /sys/android_power/request_state wake    
onrestart write /sys/power/state on    
onrestart restart audioserver    
writepid /dev/cpuset/foreground/tasks

• service zygote：是进程名称，
• /system/bin/app_process：可执行程序的路径，用于init进程fork，execve调用
• -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server 为它的参数

2.2.2启动进程

说完了启动配置呢，这里来聊一下启动进程，启动进程有两种方式：

第一种：fork+handle

pid_t pid = fork();
if (pid == 0){
  // child process
} else {
  // parent process
}

第二种：fork+execve

pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
  // child process
  execve(path, argv, env);
} else {
  // parent process
}

两者看起来差不多，首先首先都会调用fork函数创建子进程，这个函数比较奇特会返回两次，子进程返回一次，父进程返回一次。区别在于：

• 子进程一次，返回的pid是0 但是父进程返回的pid是子进程的pid，因此可以根据判断pid来区分目前是子进程还是父进程
• 对于handle默认的情况，子进程会继承父进程的所有资源，但当通过execve去加载二进制程序时，那父进程的资源则会被清除

2.2.3信号处理-SIGCHLD

当父进程fork子进程后，父进程需要关注这个信号。当子进程挂了，父进程就会收到SIGCHLD，这时候父进程就可以做一些处理。例如Zygote进程如果挂了，那父进程init进程就会收到信号将Zygote进程重启。

三、Zygote进程启动原理

主要分为两部分Native层处理和Java层处理，Zygote进程启动之后，它执行了execve系统调用，它执行的是用C++写的二进制的可执行程序里的main函数作为入口，然后在Java层运行！

先来看一下Native层的处理流程

在app_main.cpp文件，AndroidRuntime.cpp文件。我们可以找到几个主要函数名

int main(int argc,char *argv[]){
   JavaVM *jvm;
   JNIEnv *env;
   JNI_CreateJavaVM(&jvm,(void**)&env,&vm_args); //创建Java虚拟机
   jclass clazz = env->FindClass("ZygoteInit"); //找到叫ZygoteInit的Java类
   jmethodID method = env->GetStaticMethodID(clazz,"Main","[Ljava/lang/String;)V"); //找到ZygoteInit类中的Main的静态函数
   env->CallStaticVoidMethod(clazz,method,args); //调用main函数
   jvm->DestroyJavaVM();
}

根据上述代码，你会发现在我们的应用里直接就可以 JNI 调用了，并不需要创建虚拟机。因为应用进程是Zygote进程孵化出来的，继承了父进程的拥有虚拟机，只需要重置数据即可。

接着看一下Java层的处理，具体可参考ZygoteInit文件的main方法

1. 预加载资源，比如常用类库、主题资源及一些共享库等

2. 启动SystemServer进程

3. 进入Socket 的Loop循环 会看到的ZygoteServer.runSelectLoop(…)调用

boolean runOnce() {
	String[] args = readArgumentList(); //读取参数列表
	int pid = Zygote.forkAndSpecialize(); //根据读取到的参数启动子进程
	if(pid == 0) {
		//in child
		//执行ActivityThread的入口函数（main）
		handleChildProc(args,...);
		return true;
	}
}

四、总结

Zygote启动流程中需要主要以下2点问题

1. Zygote fork要保证是单线程
2. Zygote的IPC是采用socket

看完三件事❤️

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