模拟Android系统Zygote启动流程

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前言：

转眼时间过去了10年了，回顾整个10年的工作历程，做了3年的手机，4年左右的Android指纹相关的工作，3年左右的跟传感器相关的工作，其实，我个人还是想了解Android底层的相关知识，目前对于啥都了解一点，都不太深入的，让我很焦虑，记录自己学习的相关知识，这个系列的文章思路是抽丝剥茧，记录Android相关知识的关键部分，目前是从Android8.0开始。

一.前置学习：了解Android的启动流程

文笔不好，只是记录下来给自己回顾，或者分享给志同道合的人一起交流跟学习；学习本文章，你需要了解Android基本的启动流程，在这里不讲，需要自行去查看相关的资料

二.Android如何进入Zygote的java代码

这个是Framework的模拟相关代码，基本上是一比一还原

通过相关Android启动流程的相关知识，可以清楚知道，系统在执行执行并解析init.rc的过程中，启动了路径为/system/bin/app_process的可执行文件；我们知道，在Linux中，死的可执行文件称为程序，活的可执行文件称为进程；可执行文件的程序入口是main函数(这个不是很严谨)

app_process.cpp文件

int main(int argc, char* const argv[])
{char* argBlockStart = "test";size_t argBlockLength = 5;AppRuntime runtime(argBlockStart, argBlockLength);runtime.start("com.huahua.moon.android.ZygoteInit", true);return 0;
}

所以根据目前的main函数，需要去看下runtime.start方法，下面是app_process.cpp的整个文件内容

#include "AndroidRuntime.h"#include <stdlib.h>#include <stdio.h>
#include <unistd.h>class AppRuntime : public AndroidRuntime
{
public:AppRuntime(char* argBlockStart, size_t argBlockLength): AndroidRuntime(argBlockStart, argBlockLength){}};int main(int argc, char* const argv[])
{char* argBlockStart = "test";size_t argBlockLength = 5;AppRuntime runtime(argBlockStart, argBlockLength);runtime.start("com.huahua.moon.android.ZygoteInit", true);return 0;
}

可以看到，runtime是AppRuntime类的对象，这个类继承自AndroidRuntime类，AppRuntime类中没有看到start函数的相关声明跟定义，所以，这个肯定是在其父类AndroidRuntime中声明跟定义的所以需要看AppRuntime跟AndroidRuntime相关的类；

这个是AndroidRuntime.h文件

#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>#include <jni.h>#include <vector>using namespace std;
using std::vector;class AndroidRuntime
{
public:AndroidRuntime(char* argBlockStart, size_t argBlockSize);virtual ~AndroidRuntime();void addOption(const char* optionString, void* extra_info = NULL);void start(const char* className, bool zygote);void exit(int mode);static AndroidRuntime* getRuntime();static char* toSlashClassName(const char* className);private:int startVm(JavaVM** pJavaVM, JNIEnv** pEnv, bool zygote);vector<JavaVMOption> mOptions;char* const mArgBlockStart;const size_t mArgBlockLength;static JavaVM* mJavaVM;
};

这个是AndroidRuntime.cpp部分文件

void AndroidRuntime::start(const char* className, bool zygote)
{printf("AndroidRuntime start className = %s, zygote = %d \n", className, zygote);JNIEnv* env;if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote) != 0){return;}jstring classNameStr = env->NewStringUTF(className);char* slashClassName = toSlashClassName(className);printf("JavaVM slashClassName '%s'\n", slashClassName);jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);if (startClass == NULL){printf("JavaVM unable to locate class '%s'\n", slashClassName);}else{jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main", "([Ljava/lang/String;)V");if (startMeth != NULL){jobjectArray strArray;env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);}}
}

所以上面app_process.cpp的main函数中，最终调用的是AndroidRuntime.cpp中的start函数，传递的参数className = ("com.huahua.moon.android.ZygoteInit" zygote = true；因为我这篇文章是模拟，只是概述关键点，所有有其他的很多东西没有提及到；这里跟我上一次的文章是有联系的，具体也可以参考我上篇博客linux运行可执行文件，通过c语言调用java的main方法

上面的代码，主要是一下几点：

启动JVM虚拟机
转换class Name的格式
找到对应的class
获取对应class的main函数
执行main函数

这里有一个细节，就是我们传递的进来的class名是"com.huahua.moon.android.ZygoteInit"，这个名字是不符合JAVA相关的JNI规范的，需要修改成"com/huahua/moon/android/ZygoteInit"这种名字

startVm函数是启动java虚拟机

int AndroidRuntime::startVm(JavaVM** pJavaVM, JNIEnv** pEnv, bool zygote)
{JavaVMInitArgs initArgs;#if 0addOption("-Djava.class.path=.");initArgs.version = JNI_VERSION_1_4;//initArgs.options = mOptions.editArray();//initArgs.nOptions = mOptions.size();initArgs.ignoreUnrecognized = JNI_FALSE;
#endifJavaVMOption options[1];options[0].optionString = "-Djava.class.path=.";initArgs.version = JNI_VERSION_1_4;initArgs.nOptions = 1;initArgs.options = options;if (JNI_CreateJavaVM(pJavaVM, (void **)pEnv, &initArgs) < 0){printf("JNI_CreateJavaVM failed \n");return -1;}else{printf("JNI_CreateJavaVM create success  \n");}return 0;
}

toSlashClassName函数是把"com.huahua.moon.android.ZygoteInit"转化成"com/huahua/moon/android/ZygoteInit"这种格式

char* AndroidRuntime::toSlashClassName(const char* className)
{char* result = strdup(className);for (char* cp = result; *cp != '\0'; cp++) {if (*cp == '.') {*cp = '/';}}return result;
}