A. android啟動過程深入解析
當按下Android設備電源鍵時究竟發生了什麼？
Android的啟動過程是怎麼樣的？
什麼是linux內核？
桌面系統linux內核與Android系統linux內核有什麼區別？
什麼是引導裝載程序？
什麼是Zygote？
什麼是X86以及ARM linux？
什麼是init.rc?
什麼是系統服務？
當我們想到Android啟動過程時，腦海中總是冒出很多疑問。本文將介紹Android的啟動過程，希望能幫助你找到上面這些問題的答案。
Android是一個基於Linux的開源操作系統。x86（x86是一系列的基於intel 8086 CPU的計算機微處理器指令集架構）是linux內核部署最常見的系統。然而，所有的Android設備都是運行在ARM處理器（ARM 源自進階精簡指令集機器，源自ARM架構）上，除了英特爾的Xolo設備(http://xolo.in/xolo-x900-features)。Xolo來源自凌動1.6GHz x86處理器。Android設備或者嵌入設備或者基於linux的ARM設備的啟動過程與桌面版本相比稍微有些差別。這篇文章中，我將解釋Android設備的啟動過程。深入linux啟動過程是一篇講桌面linux啟動過程的好文。
當你按下電源開關後Android設備執行了以下步驟。
此處圖片中step2中的一個單詞拼寫錯了，Boot Loaeder應該為Boot Loader（多謝@jameslast 提醒）
第一步：啟動電源以及系統啟動
當電源按下，引導晶元代碼開始從預定義的地方（固化在ROM）開始執行。載入引導程序到RAM，然後執行。
第二步：引導程序
引導程序是在Android操作系統開始運行前的一個小程序。引導程序是運行的第一個程序，因此它是針對特定的主板與晶元的。設備製造商要麼使用很受歡迎的引導程序比如redboot、uboot、qi bootloader或者開發自己的引導程序，它不是Android操作系統的一部分。引導程序是OEM廠商或者運營商加鎖和限制的地方。
引導程序分兩個階段執行。第一個階段，檢測外部的RAM以及載入對第二階段有用的程序；第二階段，引導程序設置網路、內存等等。這些對於運行內核是必要的，為了達到特殊的目標，引導程序可以根據配置參數或者輸入數據設置內核。
Android引導程序可以在找到。
傳統的載入器包含的個文件，需要在這里說明：
init.s初始化堆棧，清零BBS段，調用main.c的_main()函數；
main.c初始化硬體（鬧鍾、主板、鍵盤、控制台），創建linux標簽。
更多關於Android引導程序的可以在這里了解。
第三步：內核
Android內核與桌面linux內核啟動的方式差不多。內核啟動時，設置緩存、被保護存儲器、計劃列表，載入驅動。當內核完成系統設置，它首先在系統文件中尋找」init」文件，然後啟動root進程或者系統的第一個進程。
第四步：init進程
init是第一個進程，我們可以說它是root進程或者說有進程的父進程。init進程有兩個責任，一是掛載目錄，比如/sys、/dev、/proc，二是運行init.rc腳本。
init進程可以在/system/core/init找到。
init.rc文件可以在/system/core/rootdir/init.rc找到。
readme.txt可以在/system/core/init/readme.txt找到。
對於init.rc文件，Android中有特定的格式以及規則。在Android中，我們叫做Android初始化語言。
Action（動作）：動作是以命令流程命名的，有一個觸發器決定動作是否發生。
語法
1
2
3
4
5
; html-script: false ]
on <trigger>
<command>
<command>
<command>
Service（服務）：服務是init進程啟動的程序、當服務退出時init進程會視情況重啟服務。
語法
1
2
3
4
5
; html-script: false ]
service <name> <pathname> [<argument>]*
<option>
<option>
...
Options（選項）
選項是對服務的描述。它們影響init進程如何以及何時啟動服務。
咱們來看看默認的init.rc文件。這里我只列出了主要的事件以及服務。
Table
Action/Service
描述
on early-init
設置init進程以及它創建的子進程的優先順序，設置init進程的安全環境
on init
設置全局環境，為cpu accounting創建cgroup(資源控制)掛載點
on fs
掛載mtd分區
on post-fs
改變系統目錄的訪問許可權
on post-fs-data
改變/data目錄以及它的子目錄的訪問許可權
on boot
基本網路的初始化，內存管理等等
service servicemanager
啟動系統管理器管理所有的本地服務，比如位置、音頻、Shared preference等等…
service zygote
啟動zygote作為應用進程
在這個階段你可以在設備的屏幕上看到「Android」logo了。
第五步
在java中，我們知道不同的虛擬機實例會為不同的應用分配不同的內存。假如Android應用應該盡可能快地啟動，但如果Android系統為每一個應用啟動不同的Dalvik虛擬機實例，就會消耗大量的內存以及時間。因此，為了克服這個問題，Android系統創造了」Zygote」。Zygote讓Dalvik虛擬機共享代碼、低內存佔用以及最小的啟動時間成為可能。Zygote是一個虛擬器進程，正如我們在前一個步驟所說的在系統引導的時候啟動。Zygote預載入以及初始化核心庫類。通常，這些核心類一般是只讀的，也是Android SDK或者核心框架的一部分。在Java虛擬機中，每一個實例都有它自己的核心庫類文件和堆對象的拷貝。
Zygote載入進程
載入ZygoteInit類，源代碼：/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
registerZygoteSocket()為zygote命令連接注冊一個伺服器套接字。
preloadClassed 「preloaded-classes」是一個簡單的包含一系列需要預載入類的文本文件，你可以在/frameworks/base找到「preloaded-classes」文件。
preloadResources() preloadResources也意味著本地主題、布局以及android.R文件中包含的所有東西都會用這個方法載入。
在這個階段，你可以看到啟動動畫。
第六步：系統服務或服務
完成了上面幾步之後，運行環境請求Zygote運行系統服務。系統服務同時使用native以及java編寫，系統服務可以認為是一個進程。同一個系統服務在Android SDK可以以System Services形式獲得。系統服務包含了所有的System Services。
Zygote創建新的進程去啟動系統服務。你可以在ZygoteInit類的」startSystemServer」方法中找到源代碼。
核心服務：
啟動電源管理器；
創建Activity管理器；
啟動電話注冊；
啟動包管理器；
設置Activity管理服務為系統進程；
啟動上下文管理器；
啟動系統Context Providers；
啟動電池服務；
啟動定時管理器；
啟動感測服務；
啟動窗口管理器；
啟動藍牙服務；
啟動掛載服務。
其他服務：
啟動狀態欄服務；
啟動硬體服務；
啟動網路狀態服務；
啟動網路連接服務；
啟動通知管理器；
啟動設備存儲監視服務；
啟動定位管理器；
啟動搜索服務；
啟動剪切板服務；
啟動登記服務；
啟動壁紙服務；
啟動音頻服務；
啟動耳機監聽；
啟動AdbSettingsObserver（處理adb命令）。
第七步：引導完成
一旦系統服務在內存中跑起來了，Android就完成了引導過程。在這個時候「ACTION_BOOT_COMPLETED」開機啟動廣播就會發出去。
B. Android 系統啟動到App 界面完整詳解~
本文詳述了Android系統啟動流程至應用界面的全過程，旨在深入解析該過程中涉及的關鍵組件及其交互機制。我們從簡要概覽系統啟動流程開始，逐步深入至ServiceManager、Zygote、system_server進程的作用，進而分析應用與系統伺服器之間的交互方式，最後探討應用界面展示的實現過程。以下為本文的詳細內容。
### Android 系統啟動流程概覽
在Android系統的上電啟動過程中，關鍵的進程包括init、servicemanager、zygote、system_server等。其中，idle與init之間存在依賴關系，init進程負責啟動servicemanager和配置zygote。
### ServiceManager進程作用
ServiceManager進程是進程間通信的重要環節，它與Binder機制緊密相連，類似於DNS記錄域名與IP的映射關系，存儲著Binder客戶端和服務端之間的映射信息。當App1作為Binder客戶端，App2作為Binder服務端，App2開放介面供App1調用時，ServiceManager扮演了中介角色，協調客戶端與服務端的通信。
### Zygote進程創建與fork子進程
Zygote是所有Java進程的孵化器，由init進程fork產生。其啟動後，從入口文件(app_main.cpp)的入口函數開始執行，等待接收創建進程的請求。在初始狀態，當用戶在桌面上點擊應用圖標，如打開微信，背後涉及的通信方式即為Binder，而system_server則統一管理各個應用的生命周期。
### system_server進程作用
system_server是系統的核心進程之一，負責創建並啟動眾多服務，包括AMS、PMS、WMS等。在應用與system_server的交互中，無論是同一進程內的通信還是不同進程間的通信，都需要system_server的介入。應用如何找到system_server，同樣是通過ServiceManager進程實現的。
### App與system_server的交互
應用想要獲取系統的功能通常繞不過system_server。應用通過ServiceManager從系統服務中獲取所需的服務。相反，system_server如何主動調用應用服務，則通過將應用的Binder引用傳遞給system_server實現。這一機制類似於回調功能。
### Activity與View的展示
在到達應用進程本身後，應用的Application、Activity已經創建完畢。View的展示涉及Activity的onCreate()調用流程，構建ViewTree，並將其添加至Window。最後，通過監聽屏幕刷新信號，遍歷ViewTree進行Measure、Layout、Draw操作，最終實現界面顯示。
### 全流程圖
通過解析上述內容，可以發現Android系統啟動至應用界面的流程包含了眾多Framework底層知識。深入理解這一流程，需要從基礎原理入手。此外，本文提供了《Framework核心知識點匯總手冊》和《Android Framework學習手冊》，其中詳細分析了Handler機制、Binder原理、Zygote、AMS、PMS、WMS等關鍵組件及其實現原理，為深入學習Android框架提供了寶貴資源。