Android的开机启动流程
1、Android的开机启动流程
Android的层次框架图，如下所示：
图片清晰地展示了Android的五层架构，从上到下依次是：应用层、应用框架层、库层、运行时层以及Linux内核层。Android的启动流程是自下向上的，大体上可以分为三个阶段：1、BootLoader引导启动内核；2、启动Linux内核；3、启动Android系统。
Android的启动流程如下所示：
接下来具体地描述一下启动过程：
Step 1. Boot Rom
当长按电源开机的时候，引导芯片开始从固化在ROM的预设代码开始执行，然后将加载引导程序到RAM中。
Step 2. BootLoader
BootLoader又称为引导程序，它在运行操作系统之前运行的一段程序，是运行的第一个程序。主要的功能有检查RAM、初始化一些硬件外设等功能，它最终的目的是启动操作系统。
文件的路径为：
/bootable/bootloader/
BootLoader的最主要功能是将操作系统进行启动，把操作系统的镜像文件拷贝到RAM中去，然后跳转到它的入口处去执行，我们称之为启动加载模式，该过程没有用户的介入，是它正常的工作模式，其步骤如下：
Stage 1：
（1）硬件初始化，为Stage 2的执行以及随后内核的运行准备好基本的硬件环境；
（2）为加载Stage 2准备RAM空间，为了获得更好的执行速度，通常把Stage 2加载到RAM中执行；
（3）复制Stage 2的代码到RAM中；
（4）设置好堆栈；
（5）跳转到Stage 2的C程序入口。
Stage 2：
（1）初始化本阶段要使用的硬件设备；
（2）检测系统内存映射；
（3）将内核镜像和根文件系统从ROM读到RAM中；
（4）为内核设置好启动参数；
（5）启动内核。
Step 3. 初始化Kernel
接着就开始进入C语言编写的结构无关的代码了，这个入口的函数是start_kernel函数，该函数完成了内核的大部分初始化工作，实际上，可以将start_kernel函数看作是内核的main函数。start_kernel函数执行到最后调用了rest_init函数进行后续的初始化，该函数的最主要任务就是启动内核线程kernel_init。kernel_init函数将完成设备驱动程序的初始化，并调用init_post函数启动用户空间的init进程，到init_post函数为止，内核的初始化已经基本完成。
文件路径：
/kernel/init/main.c
Step 4. init进程
当初始化内核之后，就会启动一个相当重要的祖先进程，也就是init进程，在Linux系统中，所有的进程都是由init进程直接或间接fork出来的。init进程负责创建系统中最关键的几个子进程，尤其是Zygote进程，另外，它还提供了property service，类似于Windows系统的注册表服务。
在Android系统中，会有一个init.rc脚本，init进程一旦启动就会读取并解析这个脚本文件，把其中的元素整理成自己的数据结构（链表）。
文件路径：
/system/core/init/init.c /system/core/rootdir/init.rc /system/core/init/readme.txt
Step 5. Zygote进程
当init进程创建之后，会fork出一个Zygote进程，这个进程是所有Java进程的父进程。我们知道，Linux是基于C的，而Android是基于Java的（底层也是C），所有这里就会fork出一个Zygote Java进程用来fork出其它的进程。在Zygote开启的时候，会调用ZygoteInit.main()进行初始化。
接下来，看一段ZygoteInit.main()的源码：
public static void main(String argv[]) {
......
// 加载zygote的时候，会传入参数，startSystemServer变为true
boolean startSystemServer = false;
for (int i = 1; i < argv.length; i++) {
if ("start-system-server".equals(argv[i])) {
startSystemServer = true;
} else if (argv[i].startsWith(ABI_LIST_ARG)) {
abiList = argv[i].substring(ABI_LIST_ARG.length());
} else if (argv[i].startsWith(SOCKET_NAME_ARG)) {
socketName = argv[i].substring(SOCKET_NAME_ARG.length());
} else {
throw new RuntimeException("Unknown command line argument: " + argv[i]);
}
}
......
// 启动的SystemServer进程
if (startSystemServer) {
startSystemServer(abiList, socketName);
}
......
}源码的文件路径：
/framework/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
Step 6. SystemServer进程
前面的ZygoteInit.java文件中，通过startSystemServer()函数fork出了SystemServer进程，这个进程在整个Android系统中非常重要，它和Zygote进程一样，是Android Framework层的两大重要进程。系统里面的服务都是在这个进程里面开启的，例如AWS、WindowsManager等都是由这个SystemServer进程fork出来的。
在下面的代码中，可以看到服务如何开启并具体开启了哪些服务：
public final class SystemServer {
// The main entry point from zygote.
public static void main(String[] args) {
new SystemServer().run();
}
public SystemServer() {
// Check for factory test mode.
mFactoryTestMode = FactoryTest.getMode();
}
private void run() {
......
// 初始化原生服务库
System.loadLibrary("android_servers");
nativeInit();
// 初始化系统上下文
createSystemContext();
// 创建SystemServiceManager对象
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
// 开启服务
try {
startBootstrapServices();
startCoreServices();
startOtherServices();
} catch (Throwable ex) {
Slog.e("System", "******************************************");
Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
throw ex;
}
......
// Loop forever.
Looper.loop();
throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
}
//初始化系统上下文对象mSystemContext，并设置默认的主题。
private void createSystemContext() {
ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();
mSystemContext = activityThread.getSystemContext();
mSystemContext.setTheme(android.R.style.Theme_DeviceDefault_Light_DarkActionBar);
}
//在这里开启了几个核心的服务，因为这些服务之间相互依赖，所以都放在了这个方法里面。
private void startBootstrapServices() {
......
//初始化ActivityManagerService
mActivityManagerService = mSystemServiceManager
.startService(ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
//初始化PowerManagerService，因为其他服务需要依赖这个Service，因此需要尽快的初始化
mPowerManagerService = mSystemServiceManager
.startService(PowerManagerService.class);
// 现在电源管理已经开启，ActivityManagerService负责电源管理功能
mActivityManagerService.initPowerManagement();
// 开启DisplayManagerService
mDisplayManagerService = mSystemServiceManager
.startService(DisplayManagerService.class);
// 开启PackageManagerService
mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext,mInstaller,
mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
......
}
private void startCoreServices() {...}// 启动一些基本服务。
private void startOtherServices() {...}// 启动其他服务。
}源文件文件路径：
/framework/base/core/java/com/android/server/SystemServer.java
Step 7. Home Activity
在上面的ActivityManagerService开启之后，会调用finishBooting()函数，完成引导过程，同时发送开机广播"ACTION_BOOT_COMPLETED"。
下面是finishBooting()源码：
final void finishBooting() {
......
final int userId = mStartedUsers.keyAt(i);
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED, null);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_USER_HANDLE, userId);
intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_NO_ABORT);
broadcastIntentLocked(...);
......
}文件路径：
/frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
之后就会开启系统的主程序-Launcher程序，完成系统界面的加载与显示。
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