Android10 启动之SystemServer源码分析

上一篇文章： # Android 10 启动分析之Zygote篇 （三）

紧接着上一篇文章的内容，我们从这篇文章开始来分析一下 SystemServer。

system_server 进程承载着整个framework的核心服务，例如创建 ActivityManagerService、PowerManagerService、DisplayManagerService、PackageManagerService、WindowManagerService、LauncherAppsService等80多个核心系统服务。这些服务以不同的线程方式存在于system_server这个进程中。

SystemServer的源码路径为 /frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java,我们从这个类的main方法开始看起：

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

main方法里创建了一个SystemServer实例，并调用了run方法。SystemServer的构造方法里只是一些简单的变量初始化，我们直接从run方法继续阅读。

private void run() {
       try {
          ...
           //准备主线程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);
           // 加载libandroid_servers.so库
           System.loadLibrary("android_servers");
          //检测上次关机过程是否失败，这个调用可能不会返回
           performPendingShutdown();
            //初始化系统上下文
           createSystemContext();
          //创建系统服务管理者--SystemServiceManager
           mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
           mSystemServiceManager.setStartInfo(mRuntimeRestart,
                   mRuntimeStartElapsedTime, mRuntimeStartUptime);
            //将mSystemServiceManager添加到本地服务中，至于什么是LocalServices，它有什么作用，
            //以后再单独开一篇文章来讲解
           LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
           //为可以并行化的init任务准备线程池
           SystemServerInitThreadPool.get();
       } finally {
           traceEnd();  // InitBeforeStartServices
       }
       // 在这里开始启动一系列服务了
       try {
           traceBeginAndSlog("StartServices");
           // 启动引导服务
           startBootstrapServices();
           // 启动核心服务
           startCoreServices();
           // 启动其他服务
           startOtherServices();
           //停止init线程池
           SystemServerInitThreadPool.shutdown();
       } catch (Throwable ex) {
           Slog.e("System", "******************************************");
           Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
           throw ex;
       } finally {
           traceEnd();
       }
       ...
       // 死循环执行
       Looper.loop();
       throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
   }

我们来关注以下几个重点方法：

createSystemContext

private void createSystemContext() {
   //创建system_server进程的上下文信息
   ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();
   mSystemContext = activityThread.getSystemContext();
   //设置主题
   mSystemContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);
   //获取systemui上下文信息，并设置主题
   final Context systemUiContext = activityThread.getSystemUiContext();
   systemUiContext.setTheme(DEFAULT_SYSTEM_THEME);
}

在调用ActivityThread.systemMain方法时，这个过程会创建对象有ActivityThread，Instrumentation, ContextImpl，LoadedApk，Application。

为什么会要创建Application对象？就目前的源码来看，Application对象在systemserver进程并无实际作用，笔者只能猜测这是为将来的扩展做准备或者android版本迭代中的历史遗留代码。

startBootstrapServices

在这个方法中会启动系统的关键服务，这些服务是系统运行的基石。因为它们之间具有复杂的依赖关系，所以谷歌把它们放在一起初始化。

private void startBootstrapServices() {
       // 尽早启动看门狗，这样我们在早期启动陷入死锁时就可以使system server崩溃重启。
       final Watchdog watchdog = Watchdog.getInstance();
       watchdog.start();
       //启动Installer Service，这个Service 通过binder与installd进程通讯，负责apk安装相关的工作
       Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);
       //设备标识符策略服务
       mSystemServiceManager.startService(DeviceIdentifiersPolicyService.class);
       // 管理uri授权
       mSystemServiceManager.startService(UriGrantsManagerService.Lifecycle.class);
       //启动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();
       //电源管理器需要尽早启动，因为其他服务需要它。
       mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);
       //启动热缓解服务，目的是在手机开始过热时进行有效的热缓解
       mSystemServiceManager.startService(ThermalManagerService.class);
       // Now that the power manager has been started, let the activity manager
       // initialize power management features.
       mActivityManagerService.initPowerManagement();
       //启动系统恢复服务，负责协调设备上与恢复有关的功能。
       mSystemServiceManager.startService(RecoverySystemService.class);
       //到这里为止，系统启动的必须服务已经加载完毕
       RescueParty.noteBoot(mSystemContext);
       //管理LED和屏幕背光，我们需要它来显示
       mSystemServiceManager.startService(LightsService.class);
       //管理显示设备
       //在package manager 启动之前，需要启动display manager 提供display metrics
       mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class);
    //只有DisplayManagerService会对PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY做处理
    //目的是在初始化包管理器之前，首先需要获取一个默认的显示设备
    mSystemServiceManager.startBootPhase(SystemService.PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY);
       // 启动 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();
       //启动UserManager Service
       mSystemServiceManager.startService(UserManagerService.LifeCycle.class);
      //为系统进程设置应用程序实例并启动
       mActivityManagerService.setSystemProcess();
       //使用ActivityManager实例完成看门狗设置并监听是否重启
       watchdog.init(mSystemContext, mActivityManagerService);
       // DisplayManagerService needs to setup android.display scheduling related policies
       // since setSystemProcess() would have overridden policies due to setProcessGroup
       mDisplayManagerService.setupSchedulerPolicies();
       //负责动态资源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();
       }
         //传感器服务需要访问包管理器服务、app ops服务和权限服务，
        //因此我们在它们之后启动它。
        //在单独的线程中启动传感器服务。在使用它之前应该检查完成情况。
       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);
   }

总结一下，引导服务有以下15个：

startCoreServices

private void startCoreServices() {
       // 追踪电池充电状态和电量。需要LightService
       mSystemServiceManager.startService(BatteryService.class);
        //跟踪应用程序使用状态
       mSystemServiceManager.startService(UsageStatsService.class);
       mActivityManagerService.setUsageStatsManager(
               LocalServices.getService(UsageStatsManagerInternal.class));
       // 跟踪可更新的WebView是否处于就绪状态，并监视更新安装。
       if (mPackageManager.hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_WEBVIEW)) {
           traceBeginAndSlog("StartWebViewUpdateService");
           mWebViewUpdateService = mSystemServiceManager.startService(WebViewUpdateService.class);
           traceEnd();
       }
      //跟踪并缓存设备状态。
       mSystemServiceManager.startService(CachedDeviceStateService.class);
       // 跟踪在Binder调用中花费的cpu时间
       mSystemServiceManager.startService(BinderCallsStatsService.LifeCycle.class);
       // 跟踪handlers中处理messages所花费的时间。
       mSystemServiceManager.startService(LooperStatsService.Lifecycle.class);
       //管理apk回滚
       mSystemServiceManager.startService(RollbackManagerService.class);
       // 用于捕获bugreport,adb bugreport 命令调用的就是这个服务
       mSystemServiceManager.startService(BugreportManagerService.class);
       // 管理Gpu和Gpu驱动的服务
       mSystemServiceManager.startService(GpuService.class);
   }

总结一下，核心服务共计9个：

startOtherServices

这个方法负责启动剩下的服务，共计有70多个，限于篇幅的原因，在此不再一一列举，贴一张从网上找到的图片大家简单的了解一下就行了：

需要注意的是在startOtherServices结尾处调用了AMS的systemReady方法，AMS的systemReady里有这样一条语句：

mAtmInternal.startHomeOnAllDisplays(currentUserId, "systemReady");

这条语句会启动如下的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没，这意味着startHomeOnAllDisplays最终启动的是android的launcher app，android的启动已经进入了结尾。

至此，我们从按下电源键开始，到最终呈现launcher页面，整个启动流程做了一个简单的介绍。Android 10的启动分析系列正篇到此结束，其中启动过程中的一些细节知识点，我们今后再以番外的形式补充介绍，感谢大家的收看！！!

来源：https://juejin.cn/post/7000546993328095262