Android应用程序进程启动过程的源代码分析

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Android应用程序进程启动过程的源代码分析
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Android应用程序框架层创建的应用程序进程具有两个特点，一是进程的入口函数是ActivityThread.main，二是进程天然支持Binder进程间通信机制；这两个特点都是在进程的初始化过程中实现的，本文将详细分析Android应用程序进程创建过程中是如何实现这两个特点的。

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      Android应用程序框架层创建的应用程序进程的入口函数是ActivityThread.main比较好理解，即进程创建完成之后，Android应用程序框架层就会在这个进程中将ActivityThread类加载进来，然后执行它的main函数，这个main函数就是进程执行消息循环的地方了。Android应用程序框架层创建的应用程序进程天然支持Binder进程间通信机制这个特点应该怎么样理解呢？前面我们在学习Android系统的Binder进程间通信机制时说到，它具有四个组件，分别是驱动程序、守护进程、Client以及Server，其中Server组件在初始化时必须进入一个循环中不断地与Binder驱动程序进行到交互，以便获得Client组件发送的请求，具体可参考Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文，但是，当我们在Android应用程序中实现Server组件的时候，我们并没有让进程进入一个循环中去等待Client组件的请求，然而，当Client组件得到这个Server组件的远程接口时，却可以顺利地和Server组件进行进程间通信，这就是因为Android应用程序进程在创建的时候就已经启动了一个线程池来支持Server组件和Binder驱动程序之间的交互了，这样，极大地方便了在Android应用程序中创建Server组件。

   在Android应用程序框架层中，是由ActivityManagerService组件负责为Android应用程序创建新的进程的，它本来也是运行在一个独立的进程之中，不过这个进程是在系统启动的过程中创建的。ActivityManagerService组件一般会在什么情况下会为应用程序创建一个新的进程呢？当系统决定要在一个新的进程中启动一个Activity或者Service时，它就会创建一个新的进程了，然后在这个新的进程中启动这个Activity或者Service，具体可以参考Android系统在新进程中启动自定义服务过程（startService）的原理分析、Android应用程序启动过程源代码分析和Android应用程序在新的进程中启动新的Activity的方法和过程分析这三篇文章。

   ActivityManagerService启动新的进程是从其成员函数startProcessLocked开始的，在深入分析这个过程之前，我们先来看一下进程创建过程的序列图，然后再详细分析每一个步骤。

     点击查看大图

   Step 1. ActivityManagerService.startProcessLocked

   这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java文件中：
public final class ActivityManagerService extends ActivityManagerNative implements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback { ...... private final void startProcessLocked(ProcessRecord app, String hostingType, String hostingNameStr) { ...... try { int uid = app.info.uid; int[] gids = null; try { gids = mContext.getPackageManager().getPackageGids( app.info.packageName); } catch (PackageManager.NameNotFoundException e) { ...... } ...... int debugFlags = 0; ...... int pid = Process.start("android.app.ActivityThread", mSimpleProcessManagement ? app.processName : null, uid, uid, gids, debugFlags, null); ...... } catch (RuntimeException e) { ...... } } ...... }
   它调用了Process.start函数开始为应用程序创建新的进程，注意，它传入一个第一个参数为"android.app.ActivityThread"，这就是进程初始化时要加载的Java类了，把这个类加载到进程之后，就会把它里面的静态成员函数main作为进程的入口点，后面我们会看到。

   Step 2. Process.start

   这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中：
public class Process { ...... public static final int start(final String processClass, final String niceName, int uid, int gid, int[] gids, int debugFlags, String[] zygoteArgs) { if (supportsProcesses()) { try { return startViaZygote(processClass, niceName, uid, gid, gids, debugFlags, zygoteArgs); } catch (ZygoteStartFailedEx ex) { ...... } } else { ...... return 0; } } ...... }
这里的supportsProcesses函数返回值为true，它是一个Native函数，实现在frameworks/base/core/jni/android_util_Process.cpp文件中：
jboolean android_os_Process_supportsProcesses(JNIEnv* env, jobject clazz) { return ProcessState::self()->supportsProcesses(); }
ProcessState::supportsProcesses函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：
bool ProcessState::supportsProcesses() const { return mDriverFD >= 0; }
   这里的mDriverFD是设备文件/dev/binder的打开描述符，如果成功打开了这个设备文件，那么它的值就会大于等于0，因此，它的返回值为true。

   回到Process.start函数中，它调用startViaZygote函数进一步操作。

   Step 3. Process.startViaZygote

     这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中：
public class Process { ...... private static int startViaZygote(final String processClass, final String niceName, final int uid, final int gid, final int[] gids, int debugFlags, String[] extraArgs) throws ZygoteStartFailedEx { int pid; synchronized(Process.class) { ArrayList<String> argsForZygote = new ArrayList<String>(); // --runtime-init, --setuid=, --setgid=, // and --setgroups= must go first argsForZygote.add("--runtime-init"); argsForZygote.add("--setuid=" + uid); argsForZygote.add("--setgid=" + gid); if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_SAFEMODE) != 0) { argsForZygote.add("--enable-safemode"); } if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_DEBUGGER) != 0) { argsForZygote.add("--enable-debugger"); } if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_CHECKJNI) != 0) { argsForZygote.add("--enable-checkjni"); } if ((debugFlags & Zygote.DEBUG_ENABLE_ASSERT) != 0) { argsForZygote.add("--enable-assert"); } //TODO optionally enable debuger //argsForZygote.add("--enable-debugger"); // --setgroups is a comma-separated list if (gids != null && gids.length > 0) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("--setgroups="); int sz = gids.length; for (int i = 0; i < sz; i++) { if (i != 0) { sb.append(','); } sb.append(gids[i]); } argsForZygote.add(sb.toString()); } if (niceName != null) { argsForZygote.add("--nice-name=" + niceName); } argsForZygote.add(processClass); if (extraArgs != null) { for (String arg : extraArgs) { argsForZygote.add(arg); } } pid = zygoteSendArgsAndGetPid(argsForZygote); } } ...... }
   这个函数将创建进程的参数放到argsForZygote列表中去，如参数"--runtime-init"表示要为新创建的进程初始化运行时库，然后调用zygoteSendAndGetPid函数进一步操作。

   Step 4. Process.zygoteSendAndGetPid

   这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/os/Process.java文件中：
public class Process { ...... private static int zygoteSendArgsAndGetPid(ArrayList<String> args) throws ZygoteStartFailedEx { int pid; openZygoteSocketIfNeeded(); try { /** * See com.android.internal.os.ZygoteInit.readArgumentList() * Presently the wire format to the zygote process is: * a) a count of arguments (argc, in essence) * b) a number of newline-separated argument strings equal to count * * After the zygote process reads these it will write the pid of * the child or -1 on failure. */ sZygoteWriter.write(Integer.toString(args.size())); sZygoteWriter.newLine(); int sz = args.size(); for (int i = 0; i < sz; i++) { String arg = args.get(i); if (arg.indexOf(' ') >= 0) { throw new ZygoteStartFailedEx( "embedded newlines not allowed"); } sZygoteWriter.write(arg); sZygoteWriter.newLine(); } sZygoteWriter.flush(); // Should there be a timeout on this? pid = sZygoteInputStream.readInt(); if (pid < 0) { throw new ZygoteStartFailedEx("fork() failed"); } } catch (IOException ex) { ...... } return pid; } ...... }
这里的sZygoteWriter是一个Socket写入流，是由openZygoteSocketIfNeeded函数打开的：
public class Process { ...... /** * Tries to open socket to Zygote process if not already open. If * already open, does nothing. May block and retry. */ private static void openZygoteSocketIfNeeded() throws ZygoteStartFailedEx { int retryCount; if (sPreviousZygoteOpenFailed) { /* * If we've failed before, expect that we'll fail again and * don't pause for retries. */ retryCount = 0; } else { retryCount = 10; } /* * See bug #811181: Sometimes runtime can make it up before zygote. * Really, we'd like to do something better to avoid this condition, * but for now just wait a bit... */ for (int retry = 0 ; (sZygoteSocket == null) && (retry < (retryCount + 1)) ; retry++ ) { if (retry > 0) { try { Log.i("Zygote", "Zygote not up yet, sleeping..."); Thread.sleep(ZYGOTE_RETRY_MILLIS); } catch (InterruptedException ex) { // should never happen } } try { sZygoteSocket = new LocalSocket(); sZygoteSocket.connect(new LocalSocketAddress(ZYGOTE_SOCKET, LocalSocketAddress.Namespace.RESERVED)); sZygoteInputStream = new DataInputStream(sZygoteSocket.getInputStream()); sZygoteWriter = new BufferedWriter( new OutputStreamWriter( sZygoteSocket.getOutputStream()), 256); Log.i("Zygote", "Process: zygote socket opened"); sPreviousZygoteOpenFailed = false; break; } catch (IOException ex) { ...... } } ...... } ...... }
   这个Socket由frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java文件中的ZygoteInit类在runSelectLoopMode函数侦听的。
   Step 5. ZygoteInit.runSelectLoopMode
   这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java文件中：
public class ZygoteInit { ...... /** * Runs the zygote process's select loop. Accepts new connections as * they happen, and reads commands from connections one spawn-request's * worth at a time. * * @throws MethodAndArgsCaller in a child process when a main() should * be executed. */ private static void runSelectLoopMode() throws MethodAndArgsCaller { ArrayList<FileDescriptor> fds = new ArrayList(); ArrayList<ZygoteConnection> peers = new ArrayList(); FileDescriptor[] fdArray = new FileDescriptor[4]; fds.add(sServerSocket.getFileDescriptor()); peers.add(null); int loopCount = GC_LOOP_COUNT; while (true) { int index; /* * Call gc() before we block in select(). * It's work that has to be done anyway, and it's better * to avoid making every child do it. It will also * madvise() any free memory as a side-effect. * * Don't call it every time, because walking the entire * heap is a lot of overhead to free a few hundred bytes. */ if (loopCount <= 0) { gc(); loopCount = GC_LOOP_COUNT; } else { loopCount--; } try { fdArray = fds.toArray(fdArray); index = selectReadable(fdArray); } catch (IOException ex) { throw new RuntimeException("Error in select()", ex); } if (index < 0) { throw new RuntimeException("Error in select()"); } else if (index == 0) { ZygoteConnection newPeer = acceptCommandPeer(); peers.add(newPeer); fds.add(newPeer.getFileDesciptor()); } else { boolean done; done = peers.get(index).runOnce(); if (done) { peers.remove(index); fds.remove(index); } } } } ...... }
   当Step 4将数据通过Socket接口发送出去后，就会下面这个语句：

done = peers.get(index).runOnce();

   这里从peers.get(index)得到的是一个ZygoteConnection对象，表示一个Socket连接，因此，接下来就是调用ZygoteConnection.runOnce函数进一步处理了。

   Step 6. ZygoteConnection.runOnce

   这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java文件中：
1. class ZygoteConnection {
2. ......
3. boolean runOnce() throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
4. String args[];
5. Arguments parsedArgs = null;
6. FileDescriptor[] descriptors;
7. try {
8. args = readArgumentList();
9. descriptors = mSocket.getAncillaryFileDescriptors();
10. } catch (IOException ex) {
11. ......
12. return true;
13. }
14. ......
15. /** the stderr of the most recent request, if avail */
16. PrintStream newStderr = null;
17. if (descriptors != null && descriptors.length >= 3) {
18. newStderr = new PrintStream(
19. new FileOutputStream(descriptors[2]));
20. }
21. int pid;
22. try {
23. parsedArgs = new Arguments(args);
24. applyUidSecurityPolicy(parsedArgs, peer);
25. applyDebuggerSecurityPolicy(parsedArgs);
26. applyRlimitSecurityPolicy(parsedArgs, peer);
27. applyCapabilitiesSecurityPolicy(parsedArgs, peer);
28. int[][] rlimits = null;
29. if (parsedArgs.rlimits != null) {
30. rlimits = parsedArgs.rlimits.toArray(intArray2d);
31. }
33. pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
34. parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);
35. } catch (IllegalArgumentException ex) {
36. ......
37. } catch (ZygoteSecurityException ex) {
38. ......
39. }
41. if (pid == 0) {
42. // in child
43. handleChildProc(parsedArgs, descriptors, newStderr);
44. // should never happen
45. return true;
46. } else { /* pid != 0 */
47. // in parent...pid of < 0 means failure
48. return handleParentProc(pid, descriptors, parsedArgs);
49. }
50. }
52. ......
53. }
真正创建进程的地方就是在这里了：
1. pid = Zygote.forkAndSpecialize(parsedArgs.uid, parsedArgs.gid,
2. parsedArgs.gids, parsedArgs.debugFlags, rlimits);
有Linux开发经验的读者很容易看懂这个函数调用，这个函数会创建一个进程，而且有两个返回值，一个是在当前进程中返回的，一个是在新创建的进程中返回，即在当前进程的子进程中返回，在当前进程中的返回值就是新创建的子进程的pid值，而在子进程中的返回值是0。因为我们只关心创建的新进程的情况，因此，我们沿着子进程的执行路径继续看下去：
1. if (pid == 0) {
2. // in child
3. handleChildProc(parsedArgs, descriptors, newStderr);
4. // should never happen
5. return true;
6. } else { /* pid != 0 */
7. ......
8. }
这里就是调用handleChildProc函数了。

Step 7. ZygoteConnection.handleChildProc

这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteConnection.java文件中：
1. class ZygoteConnection {
2. ......
4. private void handleChildProc(Arguments parsedArgs,
5. FileDescriptor[] descriptors, PrintStream newStderr)
6. throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
7. ......
9. if (parsedArgs.runtimeInit) {
10. RuntimeInit.zygoteInit(parsedArgs.remainingArgs);
11. } else {
12. ......
13. }
14. }
16. ......
17. }
   由于在前面的Step 3中，指定了"--runtime-init"参数，表示要为新创建的进程初始化运行时库，因此，这里的parseArgs.runtimeInit值为true，于是就继续执行RuntimeInit.zygoteInit进一步处理了。

   Step 8. RuntimeInit.zygoteInit

   这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java文件中：
1. public class RuntimeInit {
2. ......
4. public static final void zygoteInit(String[] argv)
5. throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
6. // TODO: Doing this here works, but it seems kind of arbitrary. Find
7. // a better place. The goal is to set it up for applications, but not
8. // tools like am.
9. System.setOut(new AndroidPrintStream(Log.INFO, "System.out"));
10. System.setErr(new AndroidPrintStream(Log.WARN, "System.err"));
12. commonInit();
13. zygoteInitNative();
15. int curArg = 0;
16. for ( /* curArg */ ; curArg < argv.length; curArg++) {
17. String arg = argv[curArg];
19. if (arg.equals("--")) {
20. curArg++;
21. break;
22. } else if (!arg.startsWith("--")) {
23. break;
24. } else if (arg.startsWith("--nice-name=")) {
25. String niceName = arg.substring(arg.indexOf('=') + 1);
26. Process.setArgV0(niceName);
27. }
28. }
30. if (curArg == argv.length) {
31. Slog.e(TAG, "Missing classname argument to RuntimeInit!");
32. // let the process exit
33. return;
34. }
36. // Remaining arguments are passed to the start class's static main
38. String startClass = argv[curArg++];
39. String[] startArgs = new String[argv.length - curArg];
41. System.arraycopy(argv, curArg, startArgs, 0, startArgs.length);
42. invokeStaticMain(startClass, startArgs);
43. }
45. ......
46. }
   这里有两个关键的函数调用，一个是zygoteInitNative函数调用，一个是invokeStaticMain函数调用，前者就是执行Binder驱动程序初始化的相关工作了，正是由于执行了这个工作，才使得进程中的Binder对象能够顺利地进行Binder进程间通信，而后一个函数调用，就是执行进程的入口函数，这里就是执行startClass类的main函数了，而这个startClass即是我们在Step 1中传进来的"android.app.ActivityThread"值，表示要执行android.app.ActivityThread类的main函数。

   我们先来看一下zygoteInitNative函数的调用过程，然后再回到RuntimeInit.zygoteInit函数中来，看看它是如何调用android.app.ActivityThread类的main函数的。

   step 9. RuntimeInit.zygoteInitNative

   这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java文件中：
1. public class RuntimeInit {
2. ......
4. public static final native void zygoteInitNative();
6. ......
7. }
这里可以看出，函数zygoteInitNative是一个Native函数，实现在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件中：
1. static void com_android_internal_os_RuntimeInit_zygoteInit(JNIEnv* env, jobject clazz)
2. {
3. gCurRuntime->onZygoteInit();
4. }
这里它调用了全局变量gCurRuntime的onZygoteInit函数，这个全局变量的定义在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件开头的地方：
```
static AndroidRuntime* gCurRuntime = NULL;
```
这里可以看出，它的类型为AndroidRuntime，它是在AndroidRuntime类的构造函数中初始化的，AndroidRuntime类的构造函数也是定义在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件中：
1. AndroidRuntime::AndroidRuntime()
2. {
3. ......
5. assert(gCurRuntime == NULL); // one per process
6. gCurRuntime = this;
7. }
那么这个AndroidRuntime类的构造函数又是什么时候被调用的呢？AndroidRuntime类的声明在frameworks/base/include/android_runtime/AndroidRuntime.h文件中，如果我们打开这个文件会看到，它是一个虚拟类，也就是我们不能直接创建一个AndroidRuntime对象，只能用一个AndroidRuntime类的指针来指向它的某一个子类，这个子类就是AppRuntime了，它定义在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中：
1. int main(int argc, const char* const argv[])
2. {
3. ......
5. AppRuntime runtime;
7. ......
8. }
而AppRuntime类继续了AndroidRuntime类，它也是定义在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中：
1. class AppRuntime : public AndroidRuntime
2. {
3. ......
5. };
   因此，在前面的com_android_internal_os_RuntimeInit_zygoteInit函数，实际是执行了AppRuntime类的onZygoteInit函数。

   Step 10. AppRuntime.onZygoteInit
   这个函数定义在frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp文件中：
1. class AppRuntime : public AndroidRuntime
2. {
3. ......
5. virtual void onZygoteInit()
6. {
7. sp<ProcessState> proc = ProcessState::self();
8. if (proc->supportsProcesses()) {
9. LOGV("App process: starting thread pool. ");
10. proc->startThreadPool();
11. }
12. }
14. ......
15. };
   这里它就是调用ProcessState::startThreadPool启动线程池了，这个线程池中的线程就是用来和Binder驱动程序进行交互的了。
   Step 11. ProcessState.startThreadPool
   这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：
1. void ProcessState::startThreadPool()
2. {
3. AutoMutex _l(mLock);
4. if (!mThreadPoolStarted) {
5. mThreadPoolStarted = true;
6. spawnPooledThread(true);
7. }
8. }
   ProcessState类是Binder进程间通信机制的一个基础组件，它的作用可以参考浅谈Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路、 Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析和Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Client获得Server远程接口过程源代码分析这三篇文章。这里它调用spawnPooledThread函数进一步处理。

   Step 12. ProcessState.spawnPooledThread

   这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：
1. void ProcessState::spawnPooledThread(bool isMain)
2. {
3. if (mThreadPoolStarted) {
4. int32_t s = android_atomic_add(1, &mThreadPoolSeq);
5. char buf[32];
6. sprintf(buf, "Binder Thread #%d", s);
7. LOGV("Spawning new pooled thread, name=%s ", buf);
8. sp<Thread> t = new PoolThread(isMain);
9. t->run(buf);
10. }
11. }
   这里它会创建一个PoolThread线程类，然后执行它的run函数，最终就会执行PoolThread类的threadLoop函数了。

   Step 13. PoolThread.threadLoop

   这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/ProcessState.cpp文件中：
1. class PoolThread : public Thread
2. {
3. public:
4. PoolThread(bool isMain)
5. : mIsMain(isMain)
6. {
7. }
9. protected:
10. virtual bool threadLoop()
11. {
12. IPCThreadState::self()->joinThreadPool(mIsMain);
13. return false;
14. }
16. const bool mIsMain;
17. };
   这里它执行了IPCThreadState::joinThreadPool函数进一步处理。IPCThreadState也是Binder进程间通信机制的一个基础组件，它的作用可以参考浅谈Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server和Client获得Service Manager接口之路、 Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析和 Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Client获得Server远程接口过程源代码分析这三篇文章。

   Step 14. IPCThreadState.joinThreadPool

   这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/IPCThreadState.cpp文件中：
1. void IPCThreadState::joinThreadPool(bool isMain)
2. {
3. ......
5. mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);
7. ......
9. status_t result;
10. do {
11. int32_t cmd;
13. ......
15. // now get the next command to be processed, waiting if necessary
16. result = talkWithDriver();
17. if (result >= NO_ERROR) {
18. size_t IN = mIn.dataAvail();
19. if (IN < sizeof(int32_t)) continue;
20. cmd = mIn.readInt32();
21. ......
23. result = executeCommand(cmd);
24. }
26. ......
27. } while (result != -ECONNREFUSED && result != -EBADF);
29. ......
31. mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);
32. talkWithDriver(false);
33. }
这个函数首先告诉Binder驱动程序，这条线程要进入循环了：
```
mOut.writeInt32(isMain ? BC_ENTER_LOOPER : BC_REGISTER_LOOPER);
```
然后在中间的while循环中通过talkWithDriver不断与Binder驱动程序进行交互，以便获得Client端的进程间调用：
```
result = talkWithDriver();
```
获得了Client端的进程间调用后，就调用excuteCommand函数来处理这个请求：
```
result = executeCommand(cmd);
```
最后，线程退出时，也会告诉Binder驱动程序，它退出了，这样Binder驱动程序就不会再在Client端的进程间调用分发给它了：
1. mOut.writeInt32(BC_EXIT_LOOPER);
2. talkWithDriver(false);
   我们再来看看talkWithDriver函数的实现。

   Step 15. talkWithDriver

   这个函数定义在frameworks/base/libs/binder/IPCThreadState.cpp文件中：
1. status_t IPCThreadState::talkWithDriver(bool doReceive)
2. {
3. ......
5. binder_write_read bwr;
7. // Is the read buffer empty?
8. const bool needRead = mIn.dataPosition() >= mIn.dataSize();
10. // We don't want to write anything if we are still reading
11. // from data left in the input buffer and the caller
12. // has requested to read the next data.
13. const size_t outAvail = (!doReceive || needRead) ? mOut.dataSize() : 0;
15. bwr.write_size = outAvail;
16. bwr.write_buffer = (long unsigned int)mOut.data();
18. // This is what we'll read.
19. if (doReceive && needRead) {
20. bwr.read_size = mIn.dataCapacity();
21. bwr.read_buffer = (long unsigned int)mIn.data();
22. } else {
23. bwr.read_size = 0;
24. }
26. ......
28. // Return immediately if there is nothing to do.
29. if ((bwr.write_size == 0) && (bwr.read_size == 0)) return NO_ERROR;
31. bwr.write_consumed = 0;
32. bwr.read_consumed = 0;
33. status_t err;
34. do {
35. ......
36. #if defined(HAVE_ANDROID_OS)
37. if (ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr) >= 0)
38. err = NO_ERROR;
39. else
40. err = -errno;
41. #else
42. err = INVALID_OPERATION;
43. #endif
44. ......
45. }
46. } while (err == -EINTR);
48. ....
50. if (err >= NO_ERROR) {
51. if (bwr..write_consumed > 0) {
52. if (bwr.write_consumed < (ssize_t)mOut.dataSize())
53. mOut.remove(0, bwr.write_consumed);
54. else
55. mOut.setDataSize(0);
56. }
57. if (bwr.read_consumed > 0) {
58. mIn.setDataSize(bwr.read_consumed);
59. mIn.setDataPosition(0);
60. }
61. ......
62. return NO_ERROR;
63. }
65. return err;
66. }
这个函数的具体作用可以参考 Android系统进程间通信（IPC）机制Binder中的Server启动过程源代码分析一文，它只要就是通过ioctl文件操作函数来和Binder驱动程序交互的了：
```
ioctl(mProcess->mDriverFD, BINDER_WRITE_READ, &bwr)
```
   有了这个线程池之后，我们在开发Android应用程序的时候，当我们要和其它进程中进行通信时，只要定义自己的Binder对象，然后把这个Binder对象的远程接口通过其它途径传给其它进程后，其它进程就可以通过这个Binder对象的远程接口来调用我们的应用程序进程的函数了，它不像我们在C++层实现Binder进程间通信机制的Server时，必须要手动调用IPCThreadState.joinThreadPool函数来进入一个无限循环中与Binder驱动程序交互以便获得Client端的请求，这样就实现了我们在文章开头处说的Android应用程序进程天然地支持Binder进程间通信机制。

   细心的读者可能会发现，从Step 1到Step 9，都是在Android应用程序框架层运行的，而从Step 10到Step 15，都是在Android系统运行时库层运行的，这两个层次中的Binder进程间通信机制的接口一个是用Java来实现的，而别一个是用C++来实现的，这两者是如何协作的呢？这就是通过JNI层来实现的了，具体可以参考Android系统进程间通信Binder机制在应用程序框架层的Java接口源代码分析一文。

   回到Step 8中的RuntimeInit.zygoteInit函数中，在初始化完成Binder进程间通信机制的基础设施后，它接着就要进入进程的入口函数了。

   Step 16. RuntimeInit.invokeStaticMain

   这个函数定义在frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java文件中：
1. public class ZygoteInit {
2. ......
4. static void invokeStaticMain(ClassLoader loader,
5. String className, String[] argv)
6. throws ZygoteInit.MethodAndArgsCaller {
7. Class<?> cl;
9. try {
10. cl = loader.loadClass(className);
11. } catch (ClassNotFoundException ex) {
12. ......
13. }
15. Method m;
16. try {
17. m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });
18. } catch (NoSuchMethodException ex) {
19. ......
20. } catch (SecurityException ex) {
21. ......
22. }
24. int modifiers = m.getModifiers();
25. ......
27. /*
28. * This throw gets caught in ZygoteInit.main(), which responds
29. * by invoking the exception's run() method. This arrangement
30. * clears up all the stack frames that were required in setting
31. * up the process.
32. */
33. throw new ZygoteInit.MethodAndArgsCaller(m, argv);
34. }
36. ......
37. }
前面我们说过，这里传进来的参数className字符串值为"android.app.ActivityThread"，这里就通ClassLoader.loadClass函数将它加载到进程中：
```
cl = loader.loadClass(className);
```
然后获得它的静态成员函数main：
```
m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class });
```
函数最后并没有直接调用这个静态成员函数main，而是通过抛出一个异常ZygoteInit.MethodAndArgsCaller，然后让ZygoteInit.main函数在捕获这个异常的时候再调用android.app.ActivityThread类的main函数。为什么要这样做呢？注释里面已经讲得很清楚了，它是为了清理堆栈的，这样就会让android.app.ActivityThread类的main函数觉得自己是进程的入口函数，而事实上，在执行android.app.ActivityThread类的main函数之前，已经做了大量的工作了。

我们看看ZygoteInit.main函数在捕获到这个异常的时候做了什么事：
1. public class ZygoteInit {
2. ......
4. public static void main(String argv[]) {
5. try {
6. ......
7. } catch (MethodAndArgsCaller caller) {
8. caller.run();
9. } catch (RuntimeException ex) {
10. ......
11. }
12. }
14. ......
15. }
它执行MethodAndArgsCaller的run函数：
1. public class ZygoteInit {
2. ......
4. public static class MethodAndArgsCaller extends Exception
5. implements Runnable {
6. /** method to call */
7. private final Method mMethod;
9. /** argument array */
10. private final String[] mArgs;
12. public MethodAndArgsCaller(Method method, String[] args) {
13. mMethod = method;
14. mArgs = args;
15. }
17. public void run() {
18. try {
19. mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });
20. } catch (IllegalAccessException ex) {
21. ......
22. } catch (InvocationTargetException ex) {
23. ......
24. }
25. }
26. }
28. ......
29. }
这里的成员变量mMethod和mArgs都是在前面构造异常对象时传进来的，这里的mMethod就对应android.app.ActivityThread类的main函数了，于是最后就通过下面语句执行这个函数：
```
mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs });
```
   这样，android.app.ActivityThread类的main函数就被执行了。

   Step 17. ActivityThread.main

   这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/app/ActivityThread.java文件中：
1. public final class ActivityThread {
2. ......
4. public static final void main(String[] args) {
5. SamplingProfilerIntegration.start();
7. Process.setArgV0("<pre-initialized>");
9. Looper.prepareMainLooper();
10. if (sMainThreadHandler == null) {
11. sMainThreadHandler = new Handler();
12. }
14. ActivityThread thread = new ActivityThread();
15. thread.attach(false);
17. if (false) {
18. Looper.myLooper().setMessageLogging(new
19. LogPrinter(Log.DEBUG, "ActivityThread"));
20. }
21. Looper.loop();
23. if (Process.supportsProcesses()) {
24. throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
25. }
27. thread.detach();
28. String name = (thread.mInitialApplication != null)
29. ? thread.mInitialApplication.getPackageName()
30. : "<unknown>";
31. Slog.i(TAG, "Main thread of " + name + " is now exiting");
32. }
34. ......
35. }
从这里我们可以看出，这个函数首先会在进程中创建一个ActivityThread对象：
```
ActivityThread thread = new ActivityThread();
```
然后进入消息循环中：
```
Looper.loop();
```
这样，我们以后就可以在这个进程中启动Activity或者Service了。
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