Android启动过程深入解析

当按下Android设备电源键时究竟发生了什么？

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Android的启动过程是怎么样的？

什么是Linux内核？

桌面系统linux内核与Android系统linux内核有什么区别？

什么是引导装载程序？

什么是Zygote？

什么是X86以及ARM linux？

什么是init.rc?

什么是系统服务？

当我们想到Android启动过程时，脑海中总是冒出很多疑问。本文将介绍Android的启动过程，希望能帮助你找到上面这些问题的答案。

Android是一个基于Linux的开源操作系统。x86（x86是一系列的基于intel 8086 CPU的计算机微处理器指令集架构）是linux内核部署最常见的系统。然而，所有的Android设备都是运行在ARM处理器（ARM 源自进阶精简指令集机器，源自ARM架构）上，除了英特尔的Xolo设备()。Xolo来源自凌动1.6GHz x86处理器。Android设备或者嵌入设备或者基于linux的ARM设备的启动过程与桌面版本相比稍微有些差别。这篇文章中，我将解释Android设备的启动过程。深入linux启动过程是一篇讲桌面linux启动过程的好文。

当你按下电源开关后Android设备执行了以下步骤。

此处图片中step2中的一个单词拼写错了，Boot Loaeder应该为Boot Loader（多谢@jameslast 提醒）

第一步：启动电源以及系统启动

当电源按下，引导芯片代码开始从预定义的地方（固化在ROM）开始执行。加载引导程序到RAM，然后执行。

第二步：引导程序

引导程序是在Android操作系统开始运行前的一个小程序。引导程序是运行的第一个程序，因此它是针对特定的主板与芯片的。设备制造商要么使用很受欢迎的引导程序比如redboot、uboot、qi bootloader或者开发自己的引导程序，它不是Android操作系统的一部分。引导程序是OEM厂商或者运营商加锁和限制的地方。

引导程序分两个阶段执行。第一个阶段，检测外部的RAM以及加载对第二阶段有用的程序；第二阶段，引导程序设置网络、内存等等。这些对于运行内核是必要的，为了达到特殊的目标，引导程序可以根据配置参数或者输入数据设置内核。

Android引导程序可以在bootablebootloaderlegacyusbloader找到。

传统的加载器包含的个文件，需要在这里说明：

init.s初始化堆栈，清零BBS段，调用main.c的_main()函数；

main.c初始化硬件（闹钟、主板、键盘、控制台），创建linux标签。

更多关于Android引导程序的可以在这里了解。

第三步：内核

Android内核与桌面linux内核启动的方式差不多。内核启动时，设置缓存、被保护存储器、计划列表，加载驱动。当内核完成系统设置，它首先在系统文件中寻找”init”文件，然后启动root进程或者系统的第一个进程。

第四步：init进程

init是第一个进程，我们可以说它是root进程或者说有进程的父进程。init进程有两个责任，一是挂载目录，比如/sys、/dev、/proc，二是运行init.rc脚本。

init进程可以在/system/core/init找到。

init.rc文件可以在/system/core/rootdir/init.rc找到。

readme.txt可以在/system/core/init/readme.txt找到。

对于init.rc文件，Android中有特定的格式以及规则。在Android中，我们叫做Android初始化语言。

Action（动作）：动作是以命令流程命名的，有一个触发器决定动作是否发生。

语法

1

2

3

4

5

; html-script: false ]

on trigger

command

command

command

Service（服务）：服务是init进程启动的程序、当服务退出时init进程会视情况重启服务。

语法

1

2

3

4

5

; html-script: false ]

service name pathname [argument]*

option

option

...

Options（选项）

选项是对服务的描述。它们影响init进程如何以及何时启动服务。

咱们来看看默认的init.rc文件。这里我只列出了主要的事件以及服务。

Table

Action/Service

描述

on early-init

设置init进程以及它创建的子进程的优先级，设置init进程的安全环境

on init

设置全局环境，为cpu accounting创建cgroup(资源控制)挂载点

on fs

挂载mtd分区

on post-fs

改变系统目录的访问权限

on post-fs-data

改变/data目录以及它的子目录的访问权限

on boot

基本网络的初始化，内存管理等等

service servicemanager

启动系统管理器管理所有的本地服务，比如位置、音频、Shared preference等等…

service zygote

启动zygote作为应用进程

在这个阶段你可以在设备的屏幕上看到“Android”logo了。

第五步

在Java中，我们知道不同的虚拟机实例会为不同的应用分配不同的内存。假如Android应用应该尽可能快地启动，但如果Android系统为每一个应用启动不同的Dalvik虚拟机实例，就会消耗大量的内存以及时间。因此，为了克服这个问题，Android系统创造了”Zygote”。Zygote让Dalvik虚拟机共享代码、低内存占用以及最小的启动时间成为可能。Zygote是一个虚拟器进程，正如我们在前一个步骤所说的在系统引导的时候启动。Zygote预加载以及初始化核心库类。通常，这些核心类一般是只读的，也是Android SDK或者核心框架的一部分。在Java虚拟机中，每一个实例都有它自己的核心库类文件和堆对象的拷贝。

Zygote加载进程

加载ZygoteInit类，源代码：/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

registerZygoteSocket()为zygote命令连接注册一个服务器套接字。

preloadClassed “preloaded-classes”是一个简单的包含一系列需要预加载类的文本文件，你可以在/frameworks/base找到“preloaded-classes”文件。

preloadResources() preloadResources也意味着本地主题、布局以及android.R文件中包含的所有东西都会用这个方法加载。

在这个阶段，你可以看到启动动画。

第六步：系统服务或服务

完成了上面几步之后，运行环境请求Zygote运行系统服务。系统服务同时使用native以及java编写，系统服务可以认为是一个进程。同一个系统服务在Android SDK可以以System Services形式获得。系统服务包含了所有的System Services。

Zygote创建新的进程去启动系统服务。你可以在ZygoteInit类的”startSystemServer”方法中找到源代码。

核心服务：

启动电源管理器；

创建Activity管理器；

启动电话注册；

启动包管理器；

设置Activity管理服务为系统进程；

启动上下文管理器；

启动系统Context Providers；

启动电池服务；

启动定时管理器；

启动传感服务；

启动窗口管理器；

启动蓝牙服务；

启动挂载服务。

其他服务：

启动状态栏服务；

启动硬件服务；

启动网络状态服务；

启动网络连接服务；

启动通知管理器；

启动设备存储监视服务；

启动定位管理器；

启动搜索服务；

启动剪切板服务；

启动登记服务；

启动壁纸服务；

启动音频服务；

启动耳机监听；

启动AdbSettingsObserver（处理adb命令）。

第七步：引导完成

一旦系统服务在内存中跑起来了，Android就完成了引导过程。在这个时候“ACTION_BOOT_COMPLETED”开机启动广播就会发出去。

Android 之 Service（一）启动，绑定服务

Service（服务）一个运行在后台执行长时间运行的操作组件，它不提供任何用户界面，作为与Activity同级的组件，它依旧是运行在主线程中。

其它组件可以启动一个Service，当这个Service启动之后便会在后台执行，这里需要注意，由于是在主线程中，所以我们需要另外开启一个线程来执行我们的耗时操作。

此外，一个组件还可以与一个Service进行绑定来实现组件之间的交互，甚至可以执行IPC（Inter-Process Communication）进程间通信。

Service可以在后台执行很多任务，比如处理网络事务，播放音乐，文件读写或者与一个内容提供者交互，等等。

本地服务（Local）

该服务依附在主进程上而不是独立的进程，这样在一定程度上节约了资源，另外本地服务因为是在同一进程因此不需要IPC，也不需要AIDL。相应bindService会方便很多，当主进程被Kill后，服务便会终止。一般使用在音乐播放器播放等不需要常驻的服务。

远程服务(Remote Service)

该服务是独立的进程，对应进程名格式为所在包名加上你指定的android:process字符串。一般定义方式 android:process=":service" 由于是独立的进程，因此在Activity所在进程被Kill的时候，该服务依然在运行，不受其他进程影响，有利于为多个进程提供服务具有较高的灵活性。由于是独立的进程，会占用一定资源，并且使用AIDL进行IPC比较麻烦。一般用于系统的Service，这种Service是常驻的。

startService启动的服务

用于启动一个服务执行后台任务，不与组件进行通信，停止服务使用stopService。 当一个应用组件比如activity通过调用startService()来启动一个服务的时候，服务便处于启动状态。一旦启动，服务可以在后台无限期地运行下去，即使当启动它的组件已经销毁。通常情况下，一个启动的service执行一个单一的操作并且不会返回任何结果给调用者。

bindService启动的服务

用于启动的服务需要进行通信。停止服务使用unbindService。 当一个应用组件通过调用bindService()来与一个服务绑定时，服务便处于绑定状态。一个绑定的服务提供了一个客户端-服务器端接口来允许组件与服务进行交互，发送请求，得到结果甚至通过IPC进程间通信来完成操作。只有当其它组件与服务进行绑定时，服务才会处于绑定状态。多个组件可以同时与服务绑定，但是当他们全部都解除绑定时，服务就会销毁。

2.BindService：

如果一个Service在某个Activity中被调用bindService方法启动，不论bindService被调用几次，Service的 onCreate 方法只会执行一次，同时 onStartCommand 方法始终不会调用。当建立连接后，Service会一直运行，除非调用unbindService来接触绑定、断开连接或调用该Service的Context不存在了（如Activity被Finish——即通过bindService启动的Service的生命周期依附于启动它的Context），系统在这时会自动停止该Service。

3.StartService AND BindService：

当一个Service在被启动(startService 的同时又被绑定(bindService )，该Service将会一直在后台运行，并且不管调用几次， onCreate 方法始终只会调用一次， onStartCommand 的调用次数与startService 调用的次数一致（使用bindService 方法不会调用 onStartCommand ）。同时，调用unBindService 将不会停止Service，必须调用stopService 或Service自身的stopSelf 来停止服务。

4.停止Service：

当一个服务被终止（stopService 、stopSelf 、unbindService ）时， onDestory 方法将会被调用——所以我们需要在该方法中清除一些工作（依附该Service生命周期上的，比如：停止在Service中创建并运行的线程）。

1.创建服务

如果你才用的是 startService的方式那么 onBind方法可以忽略

2.注册服务

3.开启服务

start:

bind

绑定服务，一般涉及到组件或进程之间的通信，既然需要通信，那么我们肯定需要一个连接，这里ServiceConnection就是我们所需要的连接，通过Ibinder的传递，我们可以获取到Service的Ibinder对象，从而进行相关操作。

关于粘性服务，这里需要提到 Service的onStartCommand返回值

andorid:name

adroid:exported

android:enabled

android:label

android:process

android:icon

android:permission

关于服务，当我们在应用开发中，如果需要长时间的在后台运行，独立完成某一些事情的情况下，请使用Service！

此文综合： 以及自己的一些问题看法，用作学习，回顾之用。

Service 前台服务

请参看 紫豪

Android中服务service

本文原文连接

Service是Android中的四大组件之一，它的级别和Activity差不多。只不过Service没有页面显示，只能后台运行，可以和其他组件进行交互。

Service的后台运行并不是子线程，是在主线程中进行的，只是它没有界面显示。如果Service进行了耗时操作同样需要开启子线程，否则会跟Activity一样出现ANR问题（application not response–程序没有响应）。

补充说明：

主线程的内容包括UI和后台，只要程序中的UI或者后台其中一个在跑，程序都算是在运行状态。

1，创建一个自己的TestService继承Service

2，必须实现重写其中的onBind方法，可以在里边做各种操作，也可以接收传递过来的Intent的数据。

(在Android Studio中可以直接新建一个Service)

服务的注册是四大组件中最简单的一个，一般只要设置name属性就可以了。

1，startService()启动

（1）启动服务startService：onCerate(),onStart()

（2）停止服务stopService：onDestroy()

此方法启动服务，服务如果未被创建，系统会先调用onCreate()方法，接着调用onStrat()方法。如果调用startService前服务已经被启动，多次调用启动方法，不会多次调用onCreate，但会导致多次调用onStrat。

2，bindService()启动

（1）绑定bindService：onCreate(),onBind()

（2）解除绑定unbindService：onUnbind()

（3）正常停止程序服务的方法是先接触绑定unbindService，在停止服务stopService

绑定后调用stopService方法，这时候是不能停止服务的，如果这时再调用解绑unbindService，程序会先解绑，后停止服务。

用此方法启动服务，在服务未被创建时，会先调用onCreate()，接着调用onBind()方法，这时候调用者和服务绑定在一起，调用者退出，系统会先调用服务的onUnbind()，然后onDestroy()。如果调用bindService之前服务已经被绑定，多次调用bindService并不会导致onCreate()和onBind()方法被多次调用。如果调用者想与正在绑定的服务解除绑定，可以调用unbindService()。

（1），onCerate()服务第一次被创建

（2），onStartComand()服务开始工作

（3），onBind()服务已经绑定

（4），onUnBind()服务解绑

（5），onDestroy()服务已经停止

普通的Service进行耗时操作要创建一个线程去完成，因为service是在主线程运行的，并且这个子线程完成工作要手动停止 。IntentService是继承了Service并处理起步请求的一个类，在IntentService内有一个工作线程，来处理耗时操作，启动IntentService的方式和启动传统的Service是一样，当任务执行完成后，IntentService会自动停止，而不需要我们去控制。

可以启动多次IntentService，每一个耗时操作会以工作队列的方式在IntentService的onHandleIntent回调方法中执行，并且每次只会执行一个工作线程，执行完第一个再执行第二个，以此类推，而且，所有请求都在一个单线程中，不会阻塞主线程，同一时间只处理一个请求。

IntentService优点

1，省去了在Service中开线程的麻烦

2，当操作完成时，不用手动停止Service。IntentService是Service，但是比Service更智能。

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