Android10启动之SystemServer源码分析

正文

createSystemContext

startBootstrapServices

startCoreServices

startOtherServices

正文

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：

服务名称描述

Installer	负责apk安装相关的工作
DeviceIdentifiersPolicyService	设备标识符策略服务
UriGrantsManagerService	Uri授权管理
ActivityTaskManagerService	用于管理Activity及其容器(task, stacks, displays,... )的系统服务
ActivityManagerService	管理Activity的启动，调度等工作
PowerManagerService	负责协调设备上的电源管理功能
ThermalManagerService	热缓解服务
RecoverySystemService	负责协调设备上与恢复有关的功能
LightsService	管理LED和屏幕背光
DisplayManagerService	管理显示设备
PackageManagerService	主要负责APK、jar包的管理
UserManagerService	管理用户的系统服务
OverlayManagerService	负责动态资源overlay工作，具体请搜索android RRO技术
SensorPrivacyService	和传感器有关，具体作用不明
SensorPrivacySere	传感器服务

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：

服务名称描述

BatteryService	追踪电池充电状态和电量
UsageStatsManagerInternal	跟踪应用程序使用状态
WebViewUpdateService	跟踪可更新的WebView是否处于就绪状态，并监视更新安装。
CachedDeviceStateService	跟踪并缓存设备状态
BinderCallsStatsService	跟踪在Binder调用中花费的cpu时间
LooperStatsService	跟踪handlers中处理messages所花费的时间。
RollbackManagerService	管理apk回滚
BugreportManagerService	用于捕获bugreport
GpuService	管理Gpu和Gpu驱动

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！！!

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