1.AMS 、PMS
1.AMS概述
AMS是系统的引导服务，应用进程的启动、切换和调度、四大组件的启动和管理都需要AMS的支持。从这里可以看出AMS的功能会十分的繁多，当然它并不是一个类承担这个重责，它有一些关联类，这在文章后面会讲到。AMS的涉及的知识点非常多，这篇文章主要会讲解AMS的以下几个知识点：
AMS的启动流程。
AMS与进程启动。
AMS家族。
2.AMS的启动流程
AMS的启动是在SyetemServer进程中启动的，在Android系统启动流程（三）解析SyetemServer进程启动过程这篇文章中提及过，这里从SyetemServer的main方法开始讲起：
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
public static void main(String[] args) {
new SystemServer().run();
}
main方法中只调用了SystemServer的run方法，如下所示。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void run() {
...
System.loadLibrary("android_servers");//1
...
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);//2
LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
...
try {
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER, "StartServices");
startBootstrapServices();//3
startCoreServices();//4
startOtherServices();//5
} catch (Throwable ex) {
Slog.e("System", "******************************************");
Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
throw ex;
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
}
...
}
在注释1处加载了动态库libandroid_servers.so。
接下来在注释2处创建SystemServiceManager，它会对系统的服务进行创建、启动和生命周期管理。在注释3中的startBootstrapServices方法中用SystemServiceManager启动了ActivityManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService等服务。
在注释4处的startCoreServices方法中则启动了BatteryService、UsageStatsService和WebViewUpdateService。注释5处的startOtherServices方法中启动了CameraService、AlarmManagerService、VrManagerService等服务。这些服务的父类均为SystemService。
从注释3、4、5的方法可以看出，官方把系统服务分为了三种类型，分别是引导服务、核心服务和其他服务，其中其他服务是一些非紧要和一些不需要立即启动的服务。
系统服务总共大约有80多个，我们主要来查看引导服务AMS是如何启动的，注释3处的startBootstrapServices方法如下所示。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void startBootstrapServices() {
Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);
// Activity manager runs the show.
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();//1
mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
mActivityManagerService.setInstaller(installer);
...
}在注释1处调用了SystemServiceManager的startService方法，方法的参数是
ActivityManagerService.Lifecycle.class：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/SystemServiceManager.java
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) {
try {
...
final T service;
try {
Constructor<T> constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);//1
service = constructor.newInstance(mContext);//2
} catch (InstantiationException ex) {
...
}
// Register it.
mServices.add(service);//3
// Start it.
try {
service.onStart();//4
} catch (RuntimeException ex) {
throw new RuntimeException("Failed to start service " + name
+ ": onStart threw an exception", ex);
}
return service;
} finally {
Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_SYSTEM_SERVER);
}
}startService方法传入的参数是Lifecycle.class，Lifecycle继承自SystemService。
首先，通过反射来创建Lifecycle实例，注释1处得到传进来的Lifecycle的构造器constructor，在注释2处调用constructor的newInstance方法来创建Lifecycle类型的service对象。
接着在注释3处将刚创建的service添加到ArrayList类型的mServices对象中来完成注册。
最后在注释4处调用service的onStart方法来启动service，并返回该service。Lifecycle是AMS的内部类，代码如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public static final class Lifecycle extends SystemService {
private final ActivityManagerService mService;
public Lifecycle(Context context) {
super(context);
mService = new ActivityManagerService(context);//1
}
@Override
public void onStart() {
mService.start();//2
}
public ActivityManagerService getService() {
return mService;//3
}
}上面的代码结合SystemServiceManager的startService方法来分析，当通过反射来创建Lifecycle实例时，会调用注释1处的方法创建AMS实例，当调用Lifecycle类型的service的onStart方法时，实际上是调用了注释2处AMS的start方法。在SystemServer的startBootstrapServices方法的注释1处，调用了如下代码：
mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
我们知道SystemServiceManager的startService方法最终会返回Lifecycle类型的对象，紧接着又调用了Lifecycle的getService方法，这个方法会返回AMS类型的mService对象，见注释3处，这样AMS实例就会被创建并且返回。
3.AMS与进程启动
在Android系统启动流程（二）解析Zygote进程启动过程这篇文章中，我提到了Zygote的Java框架层中，会创建一个Server端的Socket，这个Socket用来等待AMS来请求Zygote来创建新的应用程序进程。要启动一个应用程序，首先要保证这个应用程序所需要的应用程序进程已经被启动。AMS在启动应用程序时会检查这个应用程序需要的应用程序进程是否存在，不存在就会请求Zygote进程将需要的应用程序进程启动。Service的启动过程中会调用ActiveServices的bringUpServiceLocked方法，如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActiveServices.java
private String bringUpServiceLocked(ServiceRecord r, int intentFlags, boolean execInFg,
boolean whileRestarting, boolean permissionsReviewRequired)
throws TransactionTooLargeException {
...
final String procName = r.processName;//1
ProcessRecord app;
if (!isolated) {
app = mAm.getProcessRecordLocked(procName, r.appInfo.uid, false);//2
if (DEBUG_MU) Slog.v(TAG_MU, "bringUpServiceLocked: appInfo.uid=" + r.appInfo.uid
+ " app=" + app);
if (app != null && app.thread != null) {//3
try {
app.addPackage(r.appInfo.packageName, r.appInfo.versionCode,
mAm.mProcessStats);
realStartServiceLocked(r, app, execInFg);//4
return null;
} catch (TransactionTooLargeException e) {
...
}
} else {
app = r.isolatedProc;
}
if (app == null && !permissionsReviewRequired) {//5
if ((app=mAm.startProcessLocked(procName, r.appInfo, true, intentFlags,
"service", r.name, false, isolated, false)) == null) {//6
...
}
if (isolated) {
r.isolatedProc = app;
}
}
... }在注释1处得到ServiceRecord的processName的值赋值给procName ，其中ServiceRecord用来描述Service的android:process属性。注释2处将procName和Service的uid传入到AMS的getProcessRecordLocked方法中，来查询是否存在一个与Service对应的ProcessRecord类型的对象app，ProcessRecord主要用来记录运行的应用程序进程的信息。注释5处判断Service对应的app为null则说明用来运行Service的应用程序进程不存在，则调用注释6处的AMS的startProcessLocked方法来创建对应的应用程序进程， 具体的过程请查看Android应用程序进程启动过程（前篇）。
4.AMS家族
ActivityManager是一个和AMS相关联的类，它主要对运行中的Activity进行管理，这些管理工作并不是由ActivityManager来处理的，而是交由AMS来处理，ActivityManager中的方法会通过ActivityManagerNative（以后简称AMN）的getDefault方法来得到ActivityManagerProxy(以后简称AMP)，通过AMP就可以和AMN进行通信，而AMN是一个抽象类，它会将功能交由它的子类AMS来处理，因此，AMP就是AMS的代理类。AMS作为系统核心服务，很多API是不会暴露给ActivityManager的，因此ActivityManager并不算是AMS家族一份子。
为了讲解AMS家族，这里拿Activity的启动过程举例，Activity的启动过程中会调用Instrumentation的execStartActivity方法，如下所示。
frameworks/base/core/java/android/app/Instrumentation.java
public ActivityResult execStartActivity(
Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
...
try {
intent.migrateExtraStreamToClipData();
intent.prepareToLeaveProcess(who);
int result = ActivityManagerNative.getDefault()
.startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,
intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),
token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,
requestCode, 0, null, options);
checkStartActivityResult(result, intent);
} catch (RemoteException e) {
throw new RuntimeException("Failure from system", e);
}
return null;
}execStartActivity方法中会调用AMN的getDefault来获取AMS的代理类AMP。接着调用了AMP的startActivity方法，先来查看AMN的getDefault方法做了什么，如下所示。
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java
static public IActivityManager getDefault() {
return gDefault.get();
}
private static final Singleton<IActivityManager> gDefault = new Singleton<IActivityManager>() {
protected IActivityManager create() {
IBinder b = ServiceManager.getService("activity");//1
if (false) {
Log.v("ActivityManager", "default service binder = " + b);
}
IActivityManager am = asInterface(b);//2
if (false) {
Log.v("ActivityManager", "default service = " + am);
}
return am;
}+
};}getDefault方法调用了gDefault的get方法，我们接着往下看，gDefault 是一个Singleton类。注释1处得到名为”activity”的Service引用，也就是IBinder类型的AMS的引用。接着在注释2处将它封装成AMP类型对象，并将它保存到gDefault中，此后调用AMN的getDefault方法就会直接获得AMS的代理对象AMP。
注释2处的asInterface方法如下所示。
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java
static public IActivityManager asInterface(IBinder obj) {
if (obj == null) {
return null;
}
IActivityManager in =
(IActivityManager)obj.queryLocalInterface(descriptor);
if (in != null) {
return in;
}
return new ActivityManagerProxy(obj);} asInterface方法的主要作用就是将IBinder类型的AMS引用封装成AMP，AMP的构造方法如下所示。
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java
class ActivityManagerProxy implements IActivityManager{
public ActivityManagerProxy(IBinder remote)
{
mRemote = remote;
}...
}AMP的构造方法中将AMS的引用赋值给变量mRemote ，这样在AMP中就可以使用AMS了。 其中IActivityManager是一个接口，AMN和AMP都实现了这个接口，用于实现代理模式和Binder通信。 再回到Instrumentation的execStartActivity方法，来查看AMP的startActivity方法，AMP是AMN的内部类，代码如下所示。
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java
public int startActivity(IApplicationThread caller, String callingPackage, Intent intent,
String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,
int startFlags, ProfilerInfo profilerInfo, Bundle options) throws RemoteException {
...
data.writeInt(requestCode);
data.writeInt(startFlags);
...
mRemote.transact(START_ACTIVITY_TRANSACTION, data, reply, 0);//1
reply.readException();+
int result = reply.readInt();
reply.recycle();
data.recycle();
return result;
}首先会将传入的参数写入到Parcel类型的data中。在注释1处，通过IBinder类型对象mRemote（AMS的引用）向服务端的AMS发送一个START_ACTIVITY_TRANSACTION类型的进程间通信请求。那么服务端AMS就会从Binder线程池中读取我们客户端发来的数据，最终会调用AMN的onTransact方法，如下所示。
frameworks/base/core/java/android/app/ActivityManagerNative.java
@Override
public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags)
throws RemoteException {
switch (code) {
case START_ACTIVITY_TRANSACTION:
{
...
int result = startActivity(app, callingPackage, intent, resolvedType,
resultTo, resultWho, requestCode, startFlags, profilerInfo, options);
reply.writeNoException();
reply.writeInt(result);
return true;
}
}onTransact中会调用AMS的startActivity方法，如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
@Override
public final int startActivity(IApplicationThread caller, String callingPackage,
Intent intent, String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,
int startFlags, ProfilerInfo profilerInfo, Bundle bOptions) {
return startActivityAsUser(caller, callingPackage, intent, resolvedType, resultTo,
resultWho, requestCode, startFlags, profilerInfo, bOptions,
UserHandle.getCallingUserId());
}startActivity方法会最后return startActivityAsUser方法，如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
@Override
public final int startActivityAsUser(IApplicationThread caller, String callingPackage,
Intent intent, String resolvedType, IBinder resultTo, String resultWho, int requestCode,
int startFlags, ProfilerInfo profilerInfo, Bundle bOptions, int userId) {
enforceNotIsolatedCaller("startActivity");
userId = mUserController.handleIncomingUser(Binder.getCallingPid(), Binder.getCallingUid(),
userId, false, ALLOW_FULL_ONLY, "startActivity", null);
return mActivityStarter.startActivityMayWait(caller, -1, callingPackage, intent,
resolvedType, null, null, resultTo, resultWho, requestCode, startFlags,
profilerInfo, null, null, bOptions, false, userId, null, null);
}startActivityAsUser方法最后会return ActivityStarter的startActivityMayWait方法，这一调用过程已经脱离了本节要讲的AMS家族，因此这里不做介绍了，具体的调用过程可以查看Android深入四大组件（一）应用程序启动过程（后篇）这篇文章。
在Activity的启动过程中提到了AMP、AMN和AMS，它们共同组成了AMS家族的主要部分，如下图所示。
AMP是AMN的内部类，它们都实现了IActivityManager接口，这样它们就可以实现代理模式，具体来讲是远程代理：AMP和AMN是运行在两个进程的，AMP是Client端，AMN则是Server端，而Server端中具体的功能都是由AMN的子类AMS来实现的，因此，AMP就是AMS在Client端的代理类。AMN又实现了Binder类，这样AMP可以和AMS就可以通过Binder来进行进程间通信。
ActivityManager通过AMN的getDefault方法得到AMP，通过AMP就可以和AMN进行通信，也就是间接的与AMS进行通信。除了ActivityManager，其他想要与AMS进行通信的类都需要通过AMP，如下图所示。
PMS之前言
PMS的创建过程分为两个部分进行讲解，分别是SyetemServer处理部分和PMS构造方法。其中SyetemServer处理部分和AMS和WMS的创建过程是类似的，可以将它们进行对比，这样可以更好的理解和记忆这一知识点。
1. PMS之SyetemServer处理部分
PMS是在SyetemServer进程中被创建的，SyetemServer进程用来创建系统服务，不了解它的可以查看Android系统启动流程（三）解析SyetemServer进程启动过程这篇文章。 从SyetemServer的入口方法main方法开始讲起，如下所示。frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
public static void main(String[] args) {
new SystemServer().run();
}
main方法中只调用了SystemServer的run方法，如下所示。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void run() {
try {
...
//创建消息Looper
Looper.prepareMainLooper();
//加载了动态库libandroid_servers.so
System.loadLibrary("android_servers");//1
performPendingShutdown();
// 创建系统的Context
createSystemContext();
// 创建SystemServiceManager
mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);//2
mSystemServiceManager.setRuntimeRestarted(mRuntimeRestart);
LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);
SystemServerInitThreadPool.get();
} finally {
traceEnd();
}
try {
traceBeginAndSlog("StartServices");
//启动引导服务
startBootstrapServices();//3
//启动核心服务
startCoreServices();//4
//启动其他服务
startOtherServices();//5
SystemServerInitThreadPool.shutdown();
} catch (Throwable ex) {
Slog.e("System", "******************************************");
Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
throw ex;
} finally {
traceEnd();
}
...}在注释1处加载了动态库libandroid_servers.so。接下来在注释2处创建SystemServiceManager，它会对系统的服务进行创建、启动和生命周期管理。在注释3中的startBootstrapServices方法中用SystemServiceManager启动了ActivityManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService等服务。
在注释4处的startCoreServices方法中则启动了DropBoxManagerService、BatteryService、UsageStatsService和WebViewUpdateService。注释5处的startOtherServices方法中启动了CameraService、AlarmManagerService、VrManagerService等服务。这些服务的父类均为SystemService。
从注释3、4、5的方法可以看出，官方把系统服务分为了三种类型，分别是引导服务、核心服务和其他服务，其中其他服务是一些非紧要和一些不需要立即启动的服务。这些系统服务总共有100多个，我们熟知的AMS属于引导服务，WMS属于其他服务，
本文要讲的PMS属于引导服务，因此这里列出引导服务以及它们的作用，见下表。
引导服务 | 作用 |
Installer | 系统安装apk时的一个服务类，启动完成Installer服务之后才能启动其他的系统服务 |
ActivityManagerService | 负责四大组件的启动、切换、调度。 |
PowerManagerService | 计算系统中和Power相关的计算，然后决策系统应该如何反应 |
LightsService | 管理和显示背光LED |
DisplayManagerService | 用来管理所有显示设备 |
UserManagerService | 多用户模式管理 |
SensorService | 为系统提供各种感应器服务 |
PackageManagerService | 用来对apk进行安装、解析、删除、卸载等等操作 |
查看启动引导服务的注释3处的startBootstrapServices方法。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
private void startBootstrapServices() {
...
traceBeginAndSlog("StartPackageManagerService");
mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);//1
mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot();//2
mPackageManager = mSystemContext.getPackageManager();
traceEnd();
...}注释1处的PMS的main方法主要用来创建PMS，其中最后一个参数mOnlyCore代表是否只扫描系统的目录，它在本篇文章中会出现多次，一般情况下它的值为false。注释2处获取boolean类型的变量mFirstBoot，它用于表示PMS是否首次被启动。mFirstBoot是后续WMS创建时所需要的参数，从这里就可以看出系统服务之间是有依赖关系的，它们的启动顺序不能随意被更改。
2. PMS构造方法
PMS的main方法如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java
public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer,
boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
PackageManagerServiceCompilerMapping.checkProperties();
PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,
factoryTest, onlyCore);
m.enableSystemUserPackages();
ServiceManager.addService("package", m);
return m;
}
main方法主要做了两件事，一个是创建PMS对象，另一个是将PMS注册到ServiceManager中。 PMS的构造方法大概有600多行，分为5个阶段，每个阶段会打印出相应的EventLog，EventLog用于打印
Android系统的事件日志。
1.BOOT_PROGRESS_PMS_START（开始阶段）
2.BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START（扫描系统阶段）
3.BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START（扫描Data分区阶段）
4.BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END（扫描结束阶段）
5.BOOT_PROGRESS_PMS_READY（准备阶段）
2.1 开始阶段
PMS的构造方法中会获取一些包管理需要属性，如下所示。frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java
public PackageManagerService(Context context, Installer installer,
boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
LockGuard.installLock(mPackages, LockGuard.INDEX_PACKAGES);
Trace.traceBegin(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "create package manager");
//打印开始阶段日志
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_START,
SystemClock.uptimeMillis())
...
//用于存储屏幕的相关信息
mMetrics = new DisplayMetrics();
//Settings用于保存所有包的动态设置
mSettings = new Settings(mPackages);
//在Settings中添加多个默认的sharedUserId
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.system", Process.SYSTEM_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);//1
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.phone", RADIO_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.log", LOG_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
...
mInstaller = installer;
//创建Dex优化工具类
mPackageDexOptimizer = new PackageDexOptimizer(installer, mInstallLock, context,
"*dexopt*");
mDexManager = new DexManager(this, mPackageDexOptimizer, installer, mInstallLock);
mMoveCallbacks = new MoveCallbacks(FgThread.get().getLooper());
mOnPermissionChangeListeners = new OnPermissionChangeListeners(
FgThread.get().getLooper());
getDefaultDisplayMetrics(context, mMetrics);
Trace.traceBegin(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "get system config");
//得到全局系统配置信息。
SystemConfig systemConfig = SystemConfig.getInstance();
//获取全局的groupId
mGlobalGids = systemConfig.getGlobalGids();
//获取系统权限
mSystemPermissions = systemConfig.getSystemPermissions();
mAvailableFeatures = systemConfig.getAvailableFeatures();
Trace.traceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER);
mProtectedPackages = new ProtectedPackages(mContext);
//安装APK时需要的锁，保护所有对installd的访问。
synchronized (mInstallLock) {//1
//更新APK时需要的锁，保护内存中已经解析的包信息等内容
synchronized (mPackages) {//2
//创建后台线程ServiceThread
mHandlerThread = new ServiceThread(TAG,
Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND, true /*allowIo*/);
mHandlerThread.start();
//创建PackageHandler绑定到ServiceThread的消息队列
mHandler = new PackageHandler(mHandlerThread.getLooper());//3
mProcessLoggingHandler = new ProcessLoggingHandler();
//将PackageHandler添加到Watchdog的检测集中
Watchdog.getInstance().addThread(mHandler, WATCHDOG_TIMEOUT);//4
mDefaultPermissionPolicy = new DefaultPermissionGrantPolicy(this);
mInstantAppRegistry = new InstantAppRegistry(this);
//在Data分区创建一些目录
File dataDir = Environment.getDataDirectory();//5
mAppInstallDir = new File(dataDir, "app");
mAppLib32InstallDir = new File(dataDir, "app-lib");
mAsecInternalPath = new File(dataDir, "app-asec").getPath();
mDrmAppPrivateInstallDir = new File(dataDir, "app-private");
//创建多用户管理服务
sUserManager = new UserManagerService(context, this,
new UserDataPreparer(mInstaller, mInstallLock, mContext, mOnlyCore), mPackages);
...
mFirstBoot = !mSettings.readLPw(sUserManager.getUsers(false))//6
... }在开始阶段中创建了很多PMS中的关键对象并赋值给PMS中的成员变量，下面简单介绍这些成员变量。
mSettings | 用于保存所有包的动态设置。注释1处将系统进程的sharedUserId添加到Settings中，sharedUserId用于进程间共享数据，比如两个App的之间的数据是不共享的，如果它们有了共同的sharedUserId，就可以运行在同一个进程中共享数据。 |
mInstaller | Installer继承自SystemService，和PMS、AMS一样是系统的服务（虽然名称不像是服务），PMS很多的操作都是由Installer来完成的，比如APK的安装和卸载。在Installer内部，通过IInstalld和installd进行Binder通信，由位于nativie层的installd来完成具体的操作。 |
systemConfig | 用于得到全局系统配置信息。比如系统的权限就可以通过SystemConfig来获取。 |
mPackageDexOptimizer | Dex优化的工具类。 |
mHandler（PackageHandler类型） | PackageHandler继承自Handler，在注释3处它绑定了后台线程ServiceThread的消息队列。PMS通过PackageHandler驱动APK的复制和安装工作，具体的请看在Android包管理机制（三）PMS处理APK的安装这篇文章。 |
PackageHandler处理的消息队列如果过于繁忙，有可能导致系统卡住， 因此在注释4处将它添加到Watchdog的监测集中。
Watchdog主要有两个用途，一个是定时检测系统关键服务（AMS和WMS等）是否可能发生死锁，还有一个是定时检测线程的消息队列是否长时间处于工作状态（可能阻塞等待了很长时间）。如果出现上述问题，Watchdog会将日志保存起来，必要时还会杀掉自己所在的进程，也就是SystemServer进程。
sUserManager（UserManagerService类型） ：多用户管理服务。
除了创建这些关键对象，在开始阶段还有一些关键代码需要去讲解：
注释1处和注释2处加了两个锁，其中mInstallLock是安装APK时需要的锁，保护所有对installd的访问；
mPackages是更新APK时需要的锁，保护内存中已经解析的包信息等内容。
注释5处后的代码创建了一些Data分区中的子目录，比如/data/app。
注释6处会解析packages.xml等文件的信息，保存到Settings的对应字段中。packages.xml中记录系统中所有安装的应用信息，包括基本信息、签名和权限。如果packages.xml有安装的应用信息，那么注释6处Settings的readLPw方法会返回true，mFirstBoot的值为false，说明PMS不是首次被启动。
2.2 扫描系统阶段
...public PackageManagerService(Context context, Installer installer,
boolean factoryTest, boolean onlyCore) {...
//打印扫描系统阶段日志
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START,
startTime);
...
//在/system中创建framework目录
File frameworkDir = new File(Environment.getRootDirectory(), "framework");
...
//扫描/vendor/overlay目录下的文件
scanDirTracedLI(new File(VENDOR_OVERLAY_DIR), mDefParseFlags
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR
| PackageParser.PARSE_TRUSTED_OVERLAY, scanFlags | SCAN_TRUSTED_OVERLAY, 0);
mParallelPackageParserCallback.findStaticOverlayPackages();
//扫描/system/framework 目录下的文件
scanDirTracedLI(frameworkDir, mDefParseFlags
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR
| PackageParser.PARSE_IS_PRIVILEGED,
scanFlags | SCAN_NO_DEX, 0);
final File privilegedAppDir = new File(Environment.getRootDirectory(), "priv-app");
//扫描 /system/priv-app 目录下的文件
scanDirTracedLI(privilegedAppDir, mDefParseFlags
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR
| PackageParser.PARSE_IS_PRIVILEGED, scanFlags, 0);
final File systemAppDir = new File(Environment.getRootDirectory(), "app");
//扫描/system/app 目录下的文件
scanDirTracedLI(systemAppDir, mDefParseFlags
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR, scanFlags, 0);
File vendorAppDir = new File("/vendor/app");
try {
vendorAppDir = vendorAppDir.getCanonicalFile();
} catch (IOException e) {
// failed to look up canonical path, continue with original one
}
//扫描 /vendor/app 目录下的文件
scanDirTracedLI(vendorAppDir, mDefParseFlags
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR, scanFlags, 0);
//扫描/oem/app 目录下的文件
final File oemAppDir = new File(Environment.getOemDirectory(), "app");
scanDirTracedLI(oemAppDir, mDefParseFlags
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR, scanFlags, 0);
//这个列表代表有可能有升级包的系统App
final List<String> possiblyDeletedUpdatedSystemApps = new ArrayList<String>();//1
if (!mOnlyCore) {
Iterator<PackageSetting> psit = mSettings.mPackages.values().iterator();
while (psit.hasNext()) {
PackageSetting ps = psit.next();
if ((ps.pkgFlags & ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM) == 0) {
continue;
}
//这里的mPackages的是PMS的成员变量，代表scanDirTracedLI方法扫描上面那些目录得到的
final PackageParser.Package scannedPkg = mPackages.get(ps.name);
if (scannedPkg != null) {
if (mSettings.isDisabledSystemPackageLPr(ps.name)) {//2
...
//将这个系统App的PackageSetting从PMS的mPackages中移除
removePackageLI(scannedPkg, true);
//将升级包的路径添加到mExpectingBetter列表中
mExpectingBetter.put(ps.name, ps.codePath);
}
continue;
}
if (!mSettings.isDisabledSystemPackageLPr(ps.name)) {
...
} else {
final PackageSetting disabledPs = mSettings.getDisabledSystemPkgLPr(ps.name);
//这个系统App升级包信息在mDisabledSysPackages中,但是没有发现这个升级包存在
if (disabledPs.codePath == null || !disabledPs.codePath.exists()) {//5
possiblyDeletedUpdatedSystemApps.add(ps.name);//
}
}
}
}
... }/system可以称作为System分区，里面主要存储谷歌和其他厂商提供的Android系统相关文件和框架。
Android系统架构分为应用层、应用框架层、系统运行库层（Native 层）、硬件抽象层（HAL层）和Linux内核层，除了Linux内核层在Boot分区，其他层的代码都在System分区。下面列出 System分区的部分子目录。
上面的代码还涉及到/vendor 目录，它用来存储厂商对Android系统的定制部分。
系统扫描阶段的主要工作有以下3点：
1.创建/system的子目录，比如/system/framework、/system/priv-app和/system/app等等
2.扫描系统文件，比如/vendor/overlay、/system/framework、/system/app等等目录下的文件。
3.对扫描到的系统文件做后续处理。
主要来说第3点，一次OTA升级对于一个系统App会有三种情况：
1这个系统APP无更新。
2这个系统APP有更新。
3新的OTA版本中，这个系统APP已经被删除。
当系统App升级，PMS会将该系统App的升级包设置数据（PackageSetting）存储到Settings的mDisabledSysPackages列表中（具体见PMS的replaceSystemPackageLIF方法），mDisabledSysPackages的类型为ArrayMap<String, PackageSetting>。
mDisabledSysPackages中的信息会被PMS保存到packages.xml中的标签下（具体见Settings的writeDisabledSysPackageLPr方法）。
注释2处说明这个系统App有升级包，那么就将该系统App的PackageSetting从mDisabledSysPackages列表中移除，并将系统App的升级包的路径添加到mExpectingBetter列表中，mExpectingBetter的类型为ArrayMap<String, File>等待后续处理。
注释5处如果这个系统App的升级包信息存储在mDisabledSysPackages列表中，但是没有发现这个升级包存在，则将它加入到possiblyDeletedUpdatedSystemApps列表中，意为“系统App的升级包可能被删除”，之所以是“可能”，是因为系统还没有扫描Data分区，只能暂放到possiblyDeletedUpdatedSystemApps列表中，等到扫描完Data分区后再做处理。
2.3 扫描Data分区阶段
public PackageManagerService(Context context, Installer installer,
boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
...
mSettings.pruneSharedUsersLPw();
//如果不是只扫描系统的目录，那么就开始扫描Data分区。
if (!mOnlyCore) {
//打印扫描Data分区阶段日志
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START,
SystemClock.uptimeMillis());
//扫描/data/app目录下的文件
scanDirTracedLI(mAppInstallDir, 0, scanFlags | SCAN_REQUIRE_KNOWN, 0);
//扫描/data/app-private目录下的文件
scanDirTracedLI(mDrmAppPrivateInstallDir, mDefParseFlags
| PackageParser.PARSE_FORWARD_LOCK,
scanFlags | SCAN_REQUIRE_KNOWN, 0);
//扫描完Data分区后，处理possiblyDeletedUpdatedSystemApps列表
for (String deletedAppName : possiblyDeletedUpdatedSystemApps) {
PackageParser.Package deletedPkg = mPackages.get(deletedAppName);
// 从mSettings.mDisabledSysPackages变量中移除去此应用
mSettings.removeDisabledSystemPackageLPw(deletedAppName);
String msg;
//1：如果这个系统App的包信息不在PMS的变量mPackages中，说明是残留的App信息，后续会删除它的数据。
if (deletedPkg == null) {
msg = "Updated system package " + deletedAppName
+ " no longer exists; it's data will be wiped";
// Actual deletion of code and data will be handled by later
// reconciliation step
} else {
//2：如果这个系统App在mPackages中，说明是存在于Data分区，不属于系统App，那么移除其系统权限。
msg = "Updated system app + " + deletedAppName
+ " no longer present; removing system privileges for "
+ deletedAppName;
deletedPkg.applicationInfo.flags &= ~ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM;
PackageSetting deletedPs = mSettings.mPackages.get(deletedAppName);
deletedPs.pkgFlags &= ~ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM;
}
logCriticalInfo(Log.WARN, msg);
}
//遍历mExpectingBetter列表
for (int i = 0; i < mExpectingBetter.size(); i++) {
final String packageName = mExpectingBetter.keyAt(i);
if (!mPackages.containsKey(packageName)) {
//得到系统App的升级包路径
final File scanFile = mExpectingBetter.valueAt(i);
logCriticalInfo(Log.WARN, "Expected better " + packageName
+ " but never showed up; reverting to system");
int reparseFlags = mDefParseFlags;
//3：根据系统App所在的目录设置扫描的解析参数
if (FileUtils.contains(privilegedAppDir, scanFile)) {
reparseFlags = PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR
| PackageParser.PARSE_IS_PRIVILEGED;
}
...
//将packageName对应的包设置数据（PackageSetting）添加到mSettings的mPackages中
mSettings.enableSystemPackageLPw(packageName);//4
try {
//扫描系统App的升级包
scanPackageTracedLI(scanFile, reparseFlags, scanFlags, 0, null);//5
} catch (PackageManagerException e) {
Slog.e(TAG, "Failed to parse original system package: "
+ e.getMessage());
}
}
}
}
//清除mExpectingBetter列表
mExpectingBetter.clear();...}/data可以称为Data分区，它用来存储所有用户的个人数据和配置文件。下面列出Data分区部分子目录： 扫描Data分区阶段主要做了以下几件事：
1.扫描/data/app和/data/app-private目录下的文件。
2.遍历possiblyDeletedUpdatedSystemApps列表，注释1处如果这个系统App的包信息不在PMS的变量mPackages中，说明是残留的App信息，后续会删除它的数据。注释2处如果这个系统App的包信息在mPackages中，说明是存在于Data分区，不属于系统App，那么移除其系统权限。
3.遍历mExpectingBetter列表，注释3处根据系统App所在的目录设置扫描的解析参数，注释4处的方法内部会将packageName对应的包设置数据（PackageSetting）添加到mSettings的mPackages中。注释5处扫描系统App的升级包，最后清除mExpectingBetter列表。
2.4 扫描结束阶段
//打印扫描结束阶段日志
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END,
SystemClock.uptimeMillis());
Slog.i(TAG, "Time to scan packages: "
+ ((SystemClock.uptimeMillis()-startTime)/1000f)
+ " seconds");
int updateFlags = UPDATE_PERMISSIONS_ALL;
// 如果当前平台SDK版本和上次启动时的SDK版本不同，重新更新APK的授权
if (ver.sdkVersion != mSdkVersion) {
Slog.i(TAG, "Platform changed from " + ver.sdkVersion + " to "
+ mSdkVersion + "; regranting permissions for internal storage");
updateFlags |= UPDATE_PERMISSIONS_REPLACE_PKG | UPDATE_PERMISSIONS_REPLACE_ALL;
}
updatePermissionsLPw(null, null, StorageManager.UUID_PRIVATE_INTERNAL, updateFlags);
ver.sdkVersion = mSdkVersion;
//如果是第一次启动或者是Android M升级后的第一次启动，需要初始化所有用户定义的默认首选App
if (!onlyCore && (mPromoteSystemApps || mFirstBoot)) {
for (UserInfo user : sUserManager.getUsers(true)) {
mSettings.applyDefaultPreferredAppsLPw(this, user.id);
applyFactoryDefaultBrowserLPw(user.id);
primeDomainVerificationsLPw(user.id);
}
}
...
//OTA后的第一次启动，会清除代码缓存目录。
if (mIsUpgrade && !onlyCore) {
Slog.i(TAG, "Build fingerprint changed; clearing code caches");
for (int i = 0; i < mSettings.mPackages.size(); i++) {
final PackageSetting ps = mSettings.mPackages.valueAt(i);
if (Objects.equals(StorageManager.UUID_PRIVATE_INTERNAL, ps.volumeUuid)) {
clearAppDataLIF(ps.pkg, UserHandle.USER_ALL,
StorageManager.FLAG_STORAGE_DE | StorageManager.FLAG_STORAGE_CE
| Installer.FLAG_CLEAR_CODE_CACHE_ONLY);
}
}
ver.fingerprint = Build.FINGERPRINT;
}
...
// 把Settings的内容保存到packages.xml中
mSettings.writeLPr();
Trace.traceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER);扫描结束结束阶段主要做了以下几件事：
1.如果当前平台SDK版本和上次启动时的SDK版本不同，重新更新APK的授权。
2.如果是第一次启动或者是Android M升级后的第一次启动，需要初始化所有用户定义的默认首选App。
3.OTA升级后的第一次启动，会清除代码缓存目录。
4.把Settings的内容保存到packages.xml中，这样此后PMS再次创建时会读到此前保存的Settings的内容。
2.5 准备阶段
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_READY,
SystemClock.uptimeMillis());
...
mInstallerService = new PackageInstallerService(context, this);//1
...
Runtime.getRuntime().gc();//2
Trace.traceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER);
Trace.traceBegin(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "loadFallbacks");
FallbackCategoryProvider.loadFallbacks();
Trace.traceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER);
mInstaller.setWarnIfHeld(mPackages);
LocalServices.addService(PackageManagerInternal.class, new PackageManagerInternalImpl());//3
Trace.traceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER);}注释1处创建PackageInstallerService，PackageInstallerService是用于管理安装会话的服务，它会为每次安装过程分配一个SessionId，在Android包管理机制（二）PackageInstaller安装APK这篇文章中提到过PackageInstallerService。
注释2处进行一次垃圾收集。注释3处将PackageManagerInternalImpl（PackageManager的本地服务）添加到LocalServices中，LocalServices用于存储运行在当前的进程中的本地服务。
2.Activity 启动流程，App 启动流程
Activity的启动模式
1.standard:默认标准模式，每启动一个都会创建一个实例，
2.singleTop：栈顶复用，如果在栈顶就调用onNewIntent复用，从onResume()开始
3.singleTask：栈内复用，本栈内只要用该类型Activity就会将其顶部的activity出栈
4.singleInstance：单例模式，除了3中特性，系统会单独给该Activity创建一个栈，
1.什么是Zygote进程
1.1 简单介绍
Zygote进程是所有的android进程的父进程，包括SystemServer和各种应用进程都是通过Zygote进程fork出来的。Zygote（孵化）进程相当于是android系统的根进程，后面所有的进程都是通过这个进程fork出来的
虽然Zygote进程相当于Android系统的根进程，但是事实上它也是由Linux系统的init进程启动的。
1.2 各个进程的先后顺序
init进程 --> Zygote进程 --> SystemServer进程 -->各种应用进程
1.3 进程作用说明
init进程：linux的根进程，android系统是基于linux系统的，因此可以算作是整个android操作系统的第一个进程；
Zygote进程：android系统的根进程，主要作用：可以作用Zygote进程fork出SystemServer进程和各种应用进程；
SystemService进程：主要是在这个进程中启动系统的各项服务，比如ActivityManagerService，PackageManagerService，WindowManagerService服务等等；
各种应用进程：启动自己编写的客户端应用时，一般都是重新启动一个应用进程，有自己的虚拟机与运行环境；
2.Zygote进程的启动流程
2.1 源码位置
位置：frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
Zygote进程mian方法主要执行逻辑：
初始化DDMS；
注册Zygote进程的socket通讯；
初始化Zygote中的各种类，资源文件，OpenGL，类库，Text资源等等；
初始化完成之后fork出SystemServer进程；
fork出SystemServer进程之后，关闭socket连接；
2.2 ZygoteInit类的main方法
init进程在启动Zygote进程时一般都会调用ZygoteInit类的main方法，因此这里看一下该方法的具体实现(基于android23源码)；
调用enableDdms()，设置DDMS可用，可以发现DDMS启动的时机还是比较早的，在整个Zygote进程刚刚开始要启动额时候就设置可用。
之后初始化各种参数
通过调用registerZygoteSocket方法，注册为Zygote进程注册Socket
然后调用preload方法实现预加载各种资源
然后通过调用startSystemServer开启SystemServer服务，这个是重点
public static void main(String argv[]) {
try {
//设置ddms可以用
RuntimeInit.enableDdms();
SamplingProfilerIntegration.start();
boolean startSystemServer = false;
String socketName = "zygote";
String abiList = null;
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]);
}
}
if (abiList == null) {
throw new RuntimeException("No ABI list supplied.");
}
registerZygoteSocket(socketName);
EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START,
SystemClock.uptimeMillis());
preload();
EventLog.writeEvent(LOG_BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END,
SystemClock.uptimeMillis());
SamplingProfilerIntegration.writeZygoteSnapshot();
gcAndFinalize();
Trace.setTracingEnabled(false);
if (startSystemServer) {
startSystemServer(abiList, socketName);
}
Log.i(TAG, "Accepting command socket connections");
runSelectLoop(abiList);
closeServerSocket();
} catch (MethodAndArgsCaller caller) {
caller.run();
} catch (RuntimeException ex) {
Log.e(TAG, "Zygote died with exception", ex);
closeServerSocket();
throw ex;
}
}2.3 registerZygoteSocket(socketName)分析
调用registerZygoteSocket（String socketName）为Zygote进程注册socket
private static void registerZygoteSocket(String socketName) {
if (sServerSocket == null) {
int fileDesc;
final String fullSocketName = ANDROID_SOCKET_PREFIX + socketName;
try {
String env = System.getenv(fullSocketName);
fileDesc = Integer.parseInt(env);
} catch (RuntimeException ex) {
throw new RuntimeException(fullSocketName + " unset or invalid", ex);
}
try {
FileDescriptor fd = new FileDescriptor();
fd.setInt$(fileDesc);
sServerSocket = new LocalServerSocket(fd);
} catch (IOException ex) {
throw new RuntimeException(
"Error binding to local socket '" + fileDesc + "'", ex);
}
}
}2.4 preLoad()方法分析
源码如下所示
static void preload() {
Log.d(TAG, "begin preload");
preloadClasses();
preloadResources();
preloadOpenGL();
preloadSharedLibraries();
preloadTextResources();
// Ask the WebViewFactory to do any initialization that must run in the zygote process,
// for memory sharing purposes.
WebViewFactory.prepareWebViewInZygote();
Log.d(TAG, "end preload");
}大概操作是这样的：
- preloadClasses()用于初始化Zygote中需要的class类；
- preloadResources()用于初始化系统资源；
- preloadOpenGL()用于初始化OpenGL；
- preloadSharedLibraries()用于初始化系统libraries；
- preloadTextResources()用于初始化文字资源；
- prepareWebViewInZygote()用于初始化webview;
2.5 startSystemServer()启动进程
private static boolean startSystemServer(String abiList, String socketName)
throws MethodAndArgsCaller, RuntimeException {
long capabilities = posixCapabilitiesAsBits(
OsConstants.CAP_BLOCK_SUSPEND,
OsConstants.CAP_KILL,
OsConstants.CAP_NET_ADMIN,
OsConstants.CAP_NET_BIND_SERVICE,
OsConstants.CAP_NET_BROADCAST,
OsConstants.CAP_NET_RAW,
OsConstants.CAP_SYS_MODULE,
OsConstants.CAP_SYS_NICE,
OsConstants.CAP_SYS_RESOURCE,
OsConstants.CAP_SYS_TIME,
OsConstants.CAP_SYS_TTY_CONFIG
);
/* Hardcoded command line to start the system server */
String args[] = {
"--setuid=1000",
"--setgid=1000",
"--setgroups=1001,1002,1003,1004,1005,1006,1007,1008,1009,1010,1018,1021,1032,3001,3002,3003,3006,3007",
"--capabilities=" + capabilities + "," + capabilities,
"--nice-name=system_server",
"--runtime-args",
"com.android.server.SystemServer",
};
ZygoteConnection.Arguments parsedArgs = null;
int pid;
try {
parsedArgs = new ZygoteConnection.Arguments(args);
ZygoteConnection.applyDebuggerSystemProperty(parsedArgs);
ZygoteConnection.applyInvokeWithSystemProperty(parsedArgs);
/* Request to fork the system server process */
pid = Zygote.forkSystemServer(
parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
parsedArgs.gids,
parsedArgs.debugFlags,
null,
parsedArgs.permittedCapabilities,
parsedArgs.effectiveCapabilities);
} catch (IllegalArgumentException ex) {
throw new RuntimeException(ex);
}
/* For child process */
if (pid == 0) {
if (hasSecondZygote(abiList)) {
waitForSecondaryZygote(socketName);
}
handleSystemServerProcess(parsedArgs);
}
return true;
}这段逻辑的执行逻辑就是通过Zygote fork出SystemServer进程
3.SystemServer进程启动流程
3.1 SystemServer进程简介
SystemServer进程主要的作用是在这个进程中启动各种系统服务，比如ActivityManagerService， PackageManagerService，WindowManagerService服务，以及各种系统性的服务其实都是在SystemServer进程中启动的，而当我们的应用需要使用各种系统服务的时候其实也是通过与SystemServer进程通讯获取各种服务对象的句柄的。
3.2 SystemServer的main方法
如下所示，比较简单，只是new出一个SystemServer对象并执行其run方法，查看SystemServer类的定义我们知道其实final类型的，所以我们一般不能重写或者继承。
