Android之Zygote介绍

在Android系统中，应用程序进程都是由Zygote进程孵化出来的，而Zygote进程是由Init进程启动的。Zygote进程在启动时会创建一个Dalvik虚拟机实例，每当它孵化一个新的应用程序进程时，都会将这个Dalvik虚拟机实例复制到新的应用程序进程里面去，从而使得每一个应用程序进程都有一个独立的Dalvik虚拟机实例。
 

1. Zygote（受精卵），是Android中最重要的一个进程，它和Init进程、SystemServer进程是Android最重要的三大进程。
2. 其他所有的Dalvik虚拟机进程都是通过Zygote 孵化（fork）出来的。
3. Android应用程序运行在各自独立的Dalvik虚拟机中。如果每个应用程序在启动之时都需要单独运行和初始化一个虚拟机，会大大降低系统性能，因此Android首先创建一个zygote虚拟机，然后通过它孵化出其他的虚拟机进程，进而共享虚拟机内存和框架层资源，这样大幅度提高应用程序的启动和运行速度。
4. Zygote进程在Init进程中通过解析init.zygote.rc文件配置，以service的方式启动创建的，它是android系统第一个java进程，是所有java进程的父进程，zygote最初名字叫“app_process”，这个名字是在Android.mk文件中指定的，但是在运行过程中Linux下的pctrl系统调用将名字换成了“zygote”，因此通过ps命令查看到进程名称为”zygote”，对应的源文件是App_main.cpp，zygote孵化的第一个进程是System Server进程。

Zygote进程在启动的过程中，除了会创建一个Dalvik虚拟机实例之外，还会将Java运行时库加载到进程中来，以及注册一些Android核心类的JNI方法来前面创建的Dalvik虚拟机实例中去。注意，apk应用程序进程被Zygote进程孵化出来的时候，不仅会获得Zygote进程中的Dalvik虚拟机实例拷贝，还会与Zygote一起共享Java运行时库。
 

由 init 启动的进程在“system\core\rootdir\root.rc”脚本中都有描述：

再来看 zygote.rc (以 init.zygote32.rc 为例)：

服务名称为：zygote
启动该服务执行的命令： /system/bin/app_process
命令的参数： -Xzygote /system/bin –zygote –start-system-server
socket zygote stream 660创建一个名为：/dev/socket/zygote 的 socket，
类型为：stream，权限为：660
onrestart：当服务重启时，执行该关键字后面指定的command
总结：zygote要执行的程序便是system/bin/app_process，它的源代码在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

这段脚本要求 init 进程创建一个名为 zygote 的进程，该进程要执行的程序是“/system/bin/app_process”。并且为 zygote 进程创建一个 socket 资源 (用于进程间通信，ActivityManagerService 就是通过该 socket 请求 zygote 进程 fork 一个应用程序进程)。

后面的“--zygote”是传给 app_process 的参数，表示启动的是 zygote 进程。在 app_process 的 main 函数中会依据该参数决定执行 ZygoteInit 还是 Java 类。

zygote 进程在初始化时会启动虚拟机，并加载一些系统资源。这样 zygote fork 出子进程后，子进程也继承了能正常工作的虚拟机和各种系统资源，接下来只需装载 apk 文件的字节码就可以运行应用程序了，可以大大缩短应用的启动时间，这就是 zygote 进程的主要作用。

Java 应用程序不能直接以本地进程的形态运行，必须在一个独立的虚拟机中运行。如果每次都重新启动虚拟机，将严重拖慢应用程序的启动速度。

Linux 的进程都是 fork 出来的，fork 出的子进程与父进程共享内存映像。只有当子进程改写内存时，操作系统才会为其分配一个新页面，并将老页面上的数据复制一份到新页面，这就是“写时拷贝（Copy On Write）”。

初始化Zygote涉及到的函数调用

App_main.main
  AndroidRuntime.start
    startVm
    startReg
    ZygoteInit.main
        registerZygoteSocket
        preload
        startSystemServer
        runSelectLoop

源码出处：
/frameworks/base/cmds/app_process/App_main.cpp （内含AppRuntime类）
/frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/Zygote.java
/frameworks/base/core/java/android/net/LocalServerSocket.java

从AndroidRuntime到ZygoteInit，主要分为2大过程

1、创建虚拟机——startVm:调用JNI虚拟机创建函数
2、注册JNI函数——startReg：前面已经创建虚拟机，这里给这个虚拟机注册一些JNI函数（后续java世界用到的函数是native实现，这里需要提前注册注册这些函数）
此时就要执行CallStaticViodMethod，通过这个函数将进入android精心打造的java世界，这个函数将调用com.android.internal.os.ZygoteInit的main函数

在 ZygoteInit.main函数中进入java世界，主要有4个关键步骤
1、建立IPC通信服务——registerZygoteSocket
zygote及系统中其他程序的通信并没有使用Binder，而是采用基于AF_UNIX类型的Socket，registerZygoteSocket函数的作用正是建立这个Socket

2、预加载类和资源
主要是preloadClasses和preloadResources，其中preloadClasses一般是加载时间超过1250ms的类，因而需要在zygote预加载

3、启动system_server——startSystemServer
这个函数会创建Java世界中系统Service所驻留的进程system_server,该进程是framework的核心，也是zygote孵化出的第一个进程。如果它死了，就会导致zygote自杀。

4、等待请求——runSelectLoppMode
zygote从startSystemServer返回后，将进入第四个关键函数runSelectLoppMode，在第一个函数registerZygoteSocket中注册了一个用于IPC的Socket将在这里使用，这里Zygote采用高效的I/O多路复用机制，保证在没有客户端请求时或者数据处理时休眠，否则响应客户端的请求

此时zygote完成了java世界的初创工作，调用runSelectLoppMode便开始休眠了，当收到请求或者数据处理便会随时醒来，继续工作

zygote的分裂

zygote主要用来孵化system_server进程和应用程序进程。在孵化出第一个进程system_server后通过runSelectLoopMode等待并处理消息，分裂应用程序进程仍由system_server控制，如app启动时创建子进程

参考：
https://blog.csdn.net/XSF50717/article/details/51607176 
https://blog.csdn.net/sgzy001/article/details/44856643 
https://blog.csdn.net/fengluoye2012/article/details/80023051
https://blog.csdn.net/tfygg/article/details/52086621