《JAVA启动流程调试和程序结构.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《JAVA启动流程调试和程序结构.ppt（38页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、Android系统移植第九章 Java启动流程和程序结构,一、java部分的启动流程二、jni的基本概念三、jni的实现四、框架层中使用jni五、APK中使用jni,9.1 java部分的启动流程,Android系统的本地部分启动完成后，将形成一系列的守护进程，其中的名称为zygote的守护进程将继续完成java部分的初始化，java部分初始化结束后，形成zygote、SystemServer以及若干个java应用的进程，系统进入正常运行阶段。,9.1.1 启动流程概述,Android系统java部分的启动主要涉及以下几个实体：作为zygote运行的本地可执行程序，java框架库中的zygot
2、eInit，java服务库当中的SystemServer和个服务，java服务库对应的JNI本地库libandroid_sercers.so，系统服务器的本地库libandroid_sercers.so。Java的启动流程可以分成以下的几个步骤。从本地可执行程序运行名为zygote的守护进程Zygote运行ZygoteInit(进入java程序)ZygoteInit运行SystemServer(java类)，并分裂出一个新的进程，SystemServer首先运行libandroid_sercers.so库当中的初始化(进入本地程序)。执行libandroid_sercers.so当中的系统初始
3、化。SystemServer中的java初始化再次被调用(再入java程序)。建立ServerThread线程。,9.1.1 启动流程概述,ServerThread线程建立各个服务，然后进出入循环ActivityManagerServer服务在启动结束发送相关消息。各个java应用程序运行。启动的过程中，经历了复杂的调用过程，有从本地到java的调用，有java之间的调用，有java调用本地，也有本地之间的调用，最终主要工作，在名称为ServerThread的java线程中完成。Java启动完成后，android进入正常的运行状态中，此时，与java相关进程主要有以下3个部分。Zygote：本
4、质是本地守护进程，最终进入循环状态。System_server：java的第一个守护进程，其中也包括若干个线程，并进入循环。各个java应用程序：他们并行存在，互相依赖关系。从liunx系统运行的角度上，SystemServe和各个java应用程序内的进程都是zygote进程的子进程。,9.1.1 启动流程概述,Android java部分的启动流程如图途中实线部分表示java系统相关的实体，其中有本地的内容也有java的内容，右侧虚线框中的内容分表示运行时的进程情况。在java的启动过程中，java服务库的重点，它调用了本地的部分初始化，然后建立了java层的各个服务，在系统正常的运行过程中
5、，这些服务是android java系统的公共部分和后台部分。,9.1.2 java系统的守护进程,Zygote是通过init进程读取的init.rc启动的一个守护进程的民称，在init.rc中执行性内容的相关部分如下图所示。,名称Zygote的服务的执行者，实际上是/system/bin/app_process的可执行程序，后面的内容是app_process的执行参数。app_process的代码路径为frameworks/base/cmds/app_process，生成名称为app_process的可执行程序，会连接libandroid_runtime.so动态库，间接连接Dalvik虚拟
6、机的libdvm.so库调用Dalvik虚拟机。其中app_mian.cpp文件中的main()函数为可执行程序入口，主要的代码片段如下：,9.1.2 java系统的守护进程,其中的appruntime实际上是运行库androidRuntime的继承者，可以视为一个封装类，app_process执行后，根据传入的参数不同有两条运行路径。第一个分支：当命令具有zygote参数的时候，将进程的名称设置为zygote然后调用java内部的类zygoteinit，完成java环境第一步启动。,9.1.2 java系统的守护进程,第二个分支，当命令程序没有zygote参数的时候，将进程的名称设置为第一个
7、参数，然后根据类名启动程序。App_process可执行程序作为zygote守护进程运行的时候，显然调用的是第一个分支，根据参数的传递情况，其调用的是AppRuntime类的start()函数传入的第一个参数为java的类名第二个参数为startsystemserver，根据命令行的参数，其数值为true，这个过程是在本地的进程中，利用androidruntime执行java的代码。,9.1.3 Zygoteinit类的执行,守护进程zygote运行后，进入java环境中运行，Zygoteinit是一个java框架库(framework.jar)中的内部类。ZygoteInit.java在fa
8、rmeworks/base/core/java/com/android/internal/os目录中，其中的main()是一个android系统正常启动后执行的第一段java代码。,初始化过程中，zygote守护进程调用ZygoteInit时，传入的第一个参数为true，因此其中的startSystemServer()方法将会被执行。,9.1.3 Zygoteinit类的执行,startSystemServer()方法中的核心内容如下所示：startSystemServer执行了zygote.forkSystemserver()，完成了一次进程的分裂，分裂出来的子进程执行了路径为的java类，
9、这是java代码中分裂另一个进程的方法，分裂出的进程就是系统服务器。它的名称为system_server。进程分裂后，在父进程中，startsystemsrver()方法将返回，ZygoteInit的main方法中代码将继续向下执行，进入有runforkmode或者runselectloopmode()构建的循环(默认是后者)。执行到这个地方，zygote守护进程进入了循环，而分裂出来的第一个java进程-系统服务器(system_server)将完成后续的java层初始化工作。,9.1.4 Zygoteinit类的执行-main方法,System_server进程运行的分类是。这个类的内容在
10、java服务库(server.jar)当中，SystemServer执行过程中多次在java和本地直接切换，涉及的内容还包括libandroid_server.so和libsystem_server.so两个本地库。Java层入口：SystemServer类的main()方法SystemServer类是服务包的主入口，在systmesrver.java文件中是实现，代码的路径为：frameworks/base/service/java/com/android/server/，当这个类被调用后，执行其main()代码。,System_server运行后加载了本地库libandroid_serve
11、r.so，然后执行其中的init1()函数，调用了本地的初始化内容，作为第一阶段的初始化内容。,9.1.4 Zygoteinit类的执行-本地接口init1(),Libandroid_server.so提供的是服务包的jni部分的支持，在java执行过程中，又执行了本地的调用，这种实现方式也就是在java系统的初始化过程中，插入了一段本地执行的内容，表示在特定的时机，完成部分本地初始化。Systemserver中执行的init1()本地方方法，在frameworks/base/service/jni目录中的com_android_server_systemserver.cpp文件中，其中主要的
12、内容如下：,这里实现了java中所需要的民称为init1的本地调用，参数的内容没有进行处理，而直接调用了本地的一个函数system_init()。,9.1.4 Zygoteinit类的执行-system_init(),System_init()先完成本地的一些初始化，在调用java程序，最终进入循环，这个函数在libsystem_server.so库中实现，代码路径为：frameworks/base/cmds/system_server/libary。System_init()首先执完成本地相关的初始化，其中如果设置了”system_init.startsufaceflinger”属性为1，则
13、启动surfacefilnger服务，如果本地的mediapalyerservice等服务没有初始化，在此处也将启动。然后得到java的运行环境androidruntime，并调用com/android/server/systemserver类中的名称为init2静态方法。此时由本地程序调用systemserver类中的java部分,9.1.4 Zygoteinit类的执行-system_init(),具体的系统实现中，如果有内容需要在java系统正式执行之前完成初始化，同样可以将初始化的内容放置到libsystme_server.so的system_init()函数中。除此之外，framew
14、orks/base/cmds/system_server目录中的内容将生成一个名称为system_server的可执行程序，它连接了libsystem_server.so库并调试了system_init()，完成等同于正常初始化的流程。System_server可执行程序只用于测试，正常启动中不执行。,9.1.4 Zygoteinit类的执行-init2()方法,Systemserver类中的静态方法init2()被本地调用后，system_server进程中的java代码又再次被执行。Init2()方法如下所示：,这里调用了一个serverthread，它是一个java线程(thread)类
15、的继承者，在其中继续完成后续的工作，实际上systemServer类当中的两个静态方法main()和init2()并无直接的调用关系，而是经过本地的间接调用。System_server进程的执行流程为：mian()=init1()=system_init()=int2()。两端为java中的内容，中间为本地的内容。Systemserver类的init2()方法执行后会返回，之后system_server这个进程的主线程将运行位于libsystem_server.so中的system_init()最后的循环中。,9.1.4 Zygoteinit类的执行-serverthread,Serverth
16、read是systemserver.java文件中和systemserver平行的一个类。它是java线程类thread的继承者，负责建立各个java子服务。Serverthread的核心内容是其中的run()方法，执行流程入下所示：,serverthread，的初始化工作完成后，自己调用Looper.loop()进入循环，这里启动的各个服务都是系统核心的重要部分，其中很多服务均会建立线程的后台运行。例如其中的几个服务建立过程的片段如下,9.1.4 Zygoteinit类的执行-serverthread,serverthread，的初始化工作完成后，自己调用Looper.loop()进入循环，
17、这里启动的各个服务都是系统核心的重要部分，其中很多服务均会建立线程的后台运行。例如其中的几个服务建立过程的片段ServerThread的初始化流程是：首先建立关键(critical)的服务，例如以上的ActivityManagerService等；再建立各个次要服务，例如InputMethodManagerServer、networkservice等，然后将调用很多服务中都具有的systemready()方法，等待每一个服务初始化完成。初始化完成后，serverthread才进入looper.loop()的循环。SystemServer中的服务(service)。有时候这些服务又被称之为”an
18、deroid服务”，区分于”本地服务”。他们的实现其实只是一个名词，并无实现类型的限制。上面的powermanagerservice,就是一个IXX.stub的继承者，因此通过servermanager将其加成服务；而activitymanagerservice则提供了静态的main()方法来初始化，其实也是一个IXXX.stub的继承者，在main()方法中建立自己的实例，并增加到ServerManager；Lightsservice则只是一个普通类，使用new建立实例即可。,9.1.4 Zygoteinit类的执行-各个”服务”的执行,当系统初始化完成后，在android系统的正常运行状态
19、中，SystemServer进程中包含了多个线程，线程大部分是由system_server中的服务所建立的，用于执行每个服务当中的后台工作。线程和使用system_server增加多少个服务(binder的继承者)没有任何关系，只有在代码中构建了thread，才具有线程。在命令界面中执行ps t可以查看system_server进程中的线程情况，查看的结果片段如下所示：(1)EntropyService key:entropy(2)PowerManagerService key:power(3)ActivityManagerService key:activity am工具命令(4)Telep
20、honyRegistry key:telephony.registry(5)PackageManagerService pm工具命令(6)AccountManagerService key:account(7)BatteryService key:battery(8)HardwareService key:hardware(9)AlarmManagerService key:alarm(10)SensorService key:sensor(11)WindowManagerService key:window,9.1.4 Zygoteinit类的执行-各个”服务”的执行,(12)Bluetoo
21、thService key:bluetooth(13)BluetoothA2dpService key:bluetooth_a2dp(14)StatusBarService key:statusbar(15)ClipboardService key:clipboard(16)InputMethodManagerService key:input_method(17)NetStatService key:netstat(18)ConnectivtiyService key:connectivity(19)AccessibilityManagerService key:accessibility(
22、20)NotificationManagerService key:notification(21)MountService key:mount(22)DeviceStorageMonitorService key:devicestoragemonitor(23)LocationManagerService key:location(24)SearchManagerService key:search(25)FallbackCheckinService key:checkin(26)WallpaperManagerService key:wallpaper(27)AudioService ke
23、y:audio(28)BackupManagerService key:backup(29)AppWidgetService key:appwidget,9.1.4 Zygoteinit类的执行-各个”服务”的执行,此处众多的父进程id（PID）为system_server的id进程，实际上都是system_server中的线程，其中分成了各种不同的类型。HeapWorker、GC、SignalCatcher、JDWP、Compile几个线程都是java环境所具有的，System_Server是java环境的进程，因此具有以上内容。SurfaceFilnger等是从本地system_init(
24、)中初始化过程中建立的本地线程，因此出现在交前的位置。Er.serverthread是用于启动各个java服务的线程，也就是serverthread。在serverthread之后就是activitymanager、processstats、packaemanager和windowmanager等，则是各个java服务的线程。Java全局的系统服务器初始化完毕后，有其中的某些服务发送服务信号，各个应用程序的进程被启动。,9.1.5 java应用程序部分的启动,Java应用程序部分的启动原理是其中组件的调用，主要原因是java服务库运行后发送的各个intent。消息的发送各个应用程序的启动，一般
25、都是由于系统服务器当中的activitymanagerservice在初始化完成后发送了某种特殊的消息，其中造成应用程序启动的两个原因是启动了桌面(HOME)活动和发送了启动结束(ACTION_BOOT_COMPLETED)广播。Activitymanagerservice当中的starthomeactivitylocked()方法和桌面启动有关系。而finishbooting()将在启动结束的时候被调用，其核心思想是包含一个动作名称为Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED的intent发送广播，因此各个应用程序包当中接受这个动作的BroadcastReceiver将有可能被
26、运行。,9.1.5 java应用程序部分的启动,各个java应用程序包一般讲成为一个独立的进程运行，这些进程也是zygote的子进程，在这点上他们和system_server进程是相同的，因此，虽然应用程序进程和system_server在启动上有因果关系，但是在运行时linux视他们为同一个进程的子进程，如果没有特殊的情况下，所有的java进程都是zygote的子进程。各个java应用程序的启动是通过app_process的第二个分支完成的，由于其中调用了set_process_name()，因此每个java应用程序的进程名称通常就是他们的java包，在系统启动完成后可以查看java命令进程
27、情况，,8.1 android的java本地调用,Jni,8.1 android的java本地调用,Jni,9.1.5 java应用程序部分的启动,System_server和各个应用程序进程的父进程均为zygote，他们都是由zygote以类似的方式启动起来的，系统不会立刻释放每个应用程序包上下文运行，因此只需要一个应用程包中有组件运行过，他的进程就会立即存在。在系统初始化阶段之后，虽然没有主动运行某些应用，但是此时已经存在了一些各个应用进程，他是可能是由不同的方式被启动的，由于某些包中的broadcastreceiver在接受了广播后，得以运行，因此它们虽然运行完成但是应用程序进程依然存在
28、，例如：则作为桌面程序存在，他建立一些放置在桌面上的appwidet(窗口部件)，因此实现这些窗口小部件的应用程序包就已经是启动的进程了，有一些数据库想关的应用程序包，需要在启动后处理，因此其中的广播接收器接收动作为ACTION_BOOT_COMPLETED的广播，也已经被运行过了。,9.2 java层程序的结构设计,本部分介绍java层的结构化设计思路，指的是主体结构子java层的程序，程序本身依然有本地调用(C/C+)的部分，主要需要关注的方面是android特有的java框架层和java应用层的各中通信机制。,9.2.1 目标和设计思路,在android的java层次中进行框架性程序设计
29、的时候，主要需要处理以下几个方面的问题。(1)两个java进程之间的程序，包括远程方法调用。(2)在后台长期运行的程序，用来处理全局或者公共的内容。(3)程序间特定的通知。以上的三个方面中，第一个方面和第二个方面是后台程序的基本内容，他们也可以在本底层完成。但是第三个方面由于涉及android的java框架层和java应用层各种特殊的通信机制，因此只能在java层完成。Android的java应用层各种特殊的通信机制包括：使用android.content包中的intent类，android.app包中的pendingitent类和应用程序层的组件(activity、server或者broad
30、castreceiver)进行交互；通过uri访问某些内容提供者；使用toast进行提示：使用状态栏的通知等。在java层的程序结构化设计的核心是java层的binder机制，他可以完成两个java进程间相互调用的主要方面。,9.2.1 目标和设计思路,在java层进行框架层的设计，主要具有两种典型的结构，一种是在java框架层实现一个服务，作为系统服务的一部分，另一种形式是基于应用层的service组件，两种方式都可以实现后台长期运行的公共程序，一般他们实现的核心都基于java层的binder机制。,8.1 android的java本地调用,Jni,8.1 android的java本地调用,
31、Jni,8.1 android的java本地调用,Jni,8.1 android的java本地调用,Jni,8.1 android的java本地调用,Jni,在android中提供的jni的方式，让java程序可以调用C语言编写的程序，android中很多java类具有native接口，这些native接口就是由本地实现，然后注册到系统中的。在Android中主要的jni代码在一下的路径中：Frameworks/base/core/jni/这个路径中的内容将被编译成库libandroid_runtime.so，这就是一个普通的动态库，被放置在目标系统的/system/lib目录中。除此之外，a
32、ndroid还包含其他的jni库，录入媒体部分的jni在目录frameworks/base/media/jni中，被编译成libmedia_jni.so。Jni中的各个文件实际上就是C+的普通文件，其命令一般和支持的java类有对应关系，这种关系式习惯上的写法，而不是强制的。在android中实现的jni库，需要连接动态库libnativehelper.so。Jni在android层次结构中的作用,8.1.1 android的jni实现,Jni在android层次结构中的作用如图所示：Android系统的jni和标准的java基本类似，实现jni主要的流程为在java源代码中声明本地方法，并注册到对应的java类中，在java层的声明方面，android和标准的java使用了完全相同的方法，在本地层的实现方面，原本jni也没有绝对完整的规则，android系统具有一定的特殊性,8.1.1 android的jni实现,谢谢！,
