android进程创建分析
摘要
本文主要分析了当前热门手机平台android系统的进程创建分析。先简单介绍android的技术架构，然后概述android启动新程序的整体流程，接着详细分析程序启动中的进程创建。在分析中辅以代码解析，从而让读者能较为清晰的了解到android时如何通过进程创建来启动新程序的。
Android架构android是世界上最受欢迎的手机平台。它以linux为基础，辅以定制的C语言本地库和内嵌独有的Dalvik虚拟机的Android runtime环境。在此基础上，用java构建了大量丰富的android framework，为最上层用户application的构建提供了极大的便利和强大的功能支持。这样，开发人员可以用java语言，开发运行于Dalvik虚拟机上的应用程序，降低开发成本。
下面是android的技术架构图。
由此可见，android的运行最终离不开linux，其底层原理也是和linux一致的。所以，android的内核进程的创建也必定和linux内核的进程创建有紧密联系，但在分析android进程创建之前，先了解下android在application和framework层是怎么创建新程序的。
Android 启动新程序在java语言为基础的application层，android涉及的概念和linux相差甚远，简单说下几个重要的概念：
ActivityThread类：该类为应用程序的主线程类，所有的应用程序都有且仅有一个ActivityThread类，程序的入口为该类中的static main()函数。
Activity类：该类为APK（AndroidPackage，是一种通过AndroidSDK编译的工程打包成的安装程序文件）程序的一个最小运行单元，一个APK程序中可以包含多个Activity对象，ActivityThread主类会根据用户操作选择运行哪个Activity对象。
ActivityManagerService类：简称AMS，它的作用是管理所有应用程序中的Activity。
具体过程如下；
1. 直接调用 startActivity()启动指定的 Activity。AmS 收到客户请求 startActivity()后，会首先暂停当前的 Activity
2. 当 A 进程完成暂停后，报告AmS，AmS判断需要运行的目标Activity是否已存在，如果存在则直接恢复执行而不需要创建新程序
3. 如果第二步中AmS检查到目标Activity不存在，则启动对应进程。
a) AmS调用Process进程类启动一个新的应用进程
b) 新的应用进程会从ActivityThread 的 main()函数处开始执行，当目标进程启动后，再报告AmS 自己已经启动
c) AmS 再通知目标进程启动目标Activity。
这样，经过了第三步后，目标activity就这样在新的进程上运行了。
上面从用户应用程序的角度分析了android程序如何启动新程序。下面分析下其如何调用底层创建新进程的方法。
Framework创建新进程对于应用程序的创建，最终通过ams调度Process.start()静态方法来启动新程序：
至于为什么是通过socket来发送创建进程的命令，其创建过程是怎样的？而又如何和linux联系的？下面将分析Android进程孵化环境，来回答上面的问题。
Android进程孵化环境当Android内核启动后，此时系统的状态和普通的Linux系统基本相同，通过配置Android中的init.rc文件，可以指定内核启动后都要执行什么程序，而在此配置文件中指定的之后所要启动的程序才是Android系统和普通Linux应用系统的区别。Android系统里init.rc中所启动的一个重要进程被称作zygote进程，也称为“种子进程”，从进程的角度来看，种子进程仅仅是一个Linux进程而已，它和一个只包含main()函数的C程序所产生的进程是同一个级别，但种子进程里面所运行的程序基本上就是Android内核的精华所在，其内部主要完成了两件事情。第一件事情是装载了一段程序代码，这些代码都是用C语言写的，这段代码的作用只是为了能够执行Java编译器编译出的字节码，功能类似Java虚拟机，在Android中称为Dalvik虚拟机。第二件事情必须基于第一件事情之后，即当Dalvik虚拟机代码初始化完成后，开始执行ZygoteInit.java类中的main()函数。ZygoteInit.java这个Jar包的目录位置信息也是在init.rc中进行配置的，是使用一个“zygote”标志符，Dalvik虚拟机就会从init.rc配置项的键值对中得到ZygoteInit类所在的Jar包，而这个Jar包正是Android的另一个核心--framework.jar。
接下ZygoteInit类中main()函数所做的事情和Linux本身就没多大关系了，该main()函数中才刚刚开始启动Android的核心功能。首先加载一些类文件，这些类将作为以后所有其它Apk程序共享的类，接着，会创建一个Socket服务端，该服务端将用于通过Socket启动新进程。zygote进程被称为“种子”进程的原因就是，当其内部的Socket服务端收到启动新的Apk进程的请求时，会使用Linux的一个系统调用folk()函数从自身复制出一个新的进程，新进程和Zygote进程将共享已经装载的类，这些类都是在framework.jar中定义的。
Zygote进程、SystemServer进程、各APK进程和创建进程的socket服务端/客户端的关系如下图所示：
小结再从头梳理下android程序创建的整个流程：application层的程序发起创建应用程序的命令->Ams调度框架通过framework发起socket通讯通知新进程创建->zygote孵化进程接收socket信息并调用内核创建新进程。这样，这个流程就串起来了。
综上所述，创建程序新进程的任务最关键就是zygote进程。Zygote进程起到一个承上启下的作用。对于framework，zygote进程接收上层应用通过socket发送过来的新进程创建命令，对于kernel而言，zygote进程主要调用了内核的fork()系统调用来进行新进程的创建，所以zygote在android系统中扮演一个非常重要的角色，是新进程创建的一个孵化器。
至此，本文也通过代码和相关流程解释了为什么android程序进行最终还是建立在linux基础之上。
参考资料：
1 android.googlesource.com
2 柯元旦《android内核剖析》电子工业出版社
3 韩超，梁泉《android系统原理及开发要点详解》电子工业出版社
4 Google IO 《Android Anatomy and Physiology》
5 Robert Love《Linux.Kernel.Development.2nd.Edition》Novell Press
