Android系统中的进程（这里不包括init等底层的进程）都是通过Zygote fork而来的，那这些进程的启动流程都是怎样的呢？
这里将Android进程分为两个部分：
（1）系统框架进程SystemServer进程。它是Zygote创建的第一个进程，是在系统启动过程中，Zygote进程启动时直接fork而来的。
（2）应用程序进程。比如Launcher、SystemUI，其它应用程序等的进程。这些应用程序进程的启动大致包含两个步骤：
1）AMS向Zygote进程发送创建进程的请求；
2）Zygote接受请求，创建并启动应用程序进程。
本文将围绕上述几点，基于Android P(API28)的源码，来梳理Android进程的创建与启动过程。内容的主要对象是应用开发者，所以力求简洁和完整，内容大体如下：
1、Zygote进程启动简述
在理解这一部分前，建议先阅读【系统之音】Android系统启动篇。
系统在启动时，会启动一个名为“init”的系统进程，然后该进程会创建并启动Zygote进程。创建和启动Zygote进程的过程，先后从Nativie层跨入Java层，在Native层会创建虚拟机实例（即ART实例），然后通过JNI的方式调用ZygoteInit类的main方法。Native层的代码咱们不深究，这里看看main方法：
1 //（代码1.1）=========ZygoteInit.java===== 2 public static void main(String argv[]) { 3 ZygoteServer zygoteServer = new ZygoteServer(); 4 ...... 5 String socketName = "zygote"; 6 ...... 7 //创建一个名为“zygote”的Server端Socket，在后续会一直监听AMS发起的创建新进程的请求。 8 zygoteServer.registerServerSocketFromEnv(socketName); 9 ...... 10 //①通过fork方式创建SystemServer进程并启动 11 if (startSystemServer) { 12 Runnable r = forkSystemServer(abiList, socketName, zygoteServer);//fork创建SystemServer进程 13 ...... 14 if (r != null) { 15 r.run();//启动SystemServer进程 16 return; 17 } 18 } 19 //②该方法中使用了一个while(true)的无限循环来实现一直监听AMS的请求 20 caller = zygoteServer.runSelectLoop(abiList); 21 ...... 22 //③这里是会执行子进程（应用程序进程）的ActivityThread的main方法，后文会讲到 23 if (caller != null) { 24 caller.run(); 25 } 26 }
我抽取了关键的代码，主要是关注Zygote启动期间所做的主要工作，这里先给出结论（有必要牢记于心）：
（1）创建虚拟机实例；
（2）创建一个名为“zygote”的Server端Socket，用于后续监听AMS的请求；
（3）通过fork的方式创建SystemServer进程并启动它，该过程会启动各种系统服务，AMS就是在这个阶段启动的；
（4）在runSelectLoop方法中通过一个while(true)无限循环来实现对AMS的监听；
（5）启动非SystemServer进程。
2、Zygote创建与启动SystemServer
实际上SystemServer是Zygote创建出的第一个进程，我们从代码1.1中的注释②处的forkSystemServer方法来深入了解：
1 //代码2.1==========ZygoteInit.java======= 2 private static Runnable forkSystemServer(String abiList, String socketName,ZygoteServer zygoteServer) { 3 ...... 4 int pid; 5 ...... 6 //fork的过程发生在Native层 7 pid = Zygote.forkSystemServer(...); 8 ...... 9 //④pid为0表示子进程（即SystemServer进程）创建成功，逻辑进入到子进程中。下面的逻辑会启动SystemServer进程 10 if (pid == 0) { 11 ...... 12 return handleSystemServerProcess(parsedArgs); 13 } 14 } 15 16 public static int forkSystemServer(...){ 17 ...... 18 int pid = nativeForkSystemServer(...); 19 ...... 20 } 21 22 native private static int nativeForkSystemServer(...)
可见，forkSystemServer进程是发生在Native层的，接着继续从注释④处看看SystemServer进程的启动：
1 //代码2.2 =========ZygoteInit.java======== 2 private static Runnable handleSystemServerProcess(...){ 3 ...... 4 return ZygoteInit.zygoteInit(...); 5 } 6 7 public static final Runnable zygoteInit(...) { 8 ...... 9 //该处用于创建Binder线程池，此后SystemServer进程就可以使用Binder来实现IPC了。该过程也是在Native层实现，Binder在ServiceManager中进行注册。 10 ZygoteInit.nativeZygoteInit(); 11 return RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader); 12 } 13 14 private static final native void nativeZygoteInit(); 15 16 //==========RuntimeInit.java======= 17 protected static Runnable applicationInit(...){ 18 ...... 19 //通过上下文可以得知这里的args.startClass值为“com.android.server.SystemServer” 20 return findStaticMain(args.startClass, args.startArgs, classLoader); 21 } 22 23 /** 24 * Invokes a static "main(argv[]) method on class "className". 25 * ...... 26 */ 27 protected static Runnable findStaticMain(String className, String[] argv, 28 ClassLoader classLoader) { 29 Class<?> cl; 30 try { 31 cl = Class.forName(className, true, classLoader); 32 } catch (ClassNotFoundException ex) { 33 throw new RuntimeException( 34 "Missing class when invoking static main " + className, 35 ex); 36 } 37 Method m; 38 try { 39 m = cl.getMethod("main", new Class[] { String[].class }); 40 } catch (NoSuchMethodException ex) { 41 throw new RuntimeException( 42 "Missing static main on " + className, ex); 43 } catch (SecurityException ex) { 44 throw new RuntimeException( 45 "Problem getting static main on " + className, ex); 46 } 47 int modifiers = m.getModifiers(); 48 if (! (Modifier.isStatic(modifiers) && Modifier.isPublic(modifiers))) { 49 throw new RuntimeException( 50 "Main method is not public and static on " + className); 51 } 52 ...... //毫无疑问，这里的m就是SystemServer类的main方法了 53 return new MethodAndArgsCaller(m, argv); 54 } 55 56 static class MethodAndArgsCaller implements Runnable { 57 /** method to call */ 58 private final Method mMethod; 59 /** argument array */ 60 private final String[] mArgs; 61 public MethodAndArgsCaller(Method method, String[] args) { 62 mMethod = method; 63 mArgs = args; 64 } 65 public void run() { 66 try { 67 mMethod.invoke(null, new Object[] { mArgs }); 68 } 69 ...... 70 } 71 }
一步步跟进时，我们会发现该过程中主线都是返回的Runnable类型的对象，回到代码1.1的注释②处的第12行，这里的 r 就是MethodAndArgsCaller对象，第13行r.run()执行，就是调用的上述代码第67行，跟踪上下文可知这里就是执行的SystemServer.main方法。紧接着第14行是return，Zygote就完成了创建和启动SystemServer进程。此时你是否会有疑问：这里就return了，那后面监听AMS请求和启动非SystemServer进程的逻辑又如何实现呢？这里我们需要理解“fork”，后面我们会详细介绍。
这里进一步看看SystemServer进程中都做了些什么：
1 //=========SystemServer.java=========== 2 public static void main(String[] args) { 3 new SystemServer().run(); 4 } 5 private void run() { 6 ...... 7 //创建消息Looper 8 Looper.prepareMainLooper(); 9 // 加载动态库libandroid_servers.so，初始化native服务 10 System.loadLibrary("android_servers"); 11 ...... 12 //初始化系统context 13 createSystemContext(); 14 //创建SystemServiceManager 15 mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext); 16 ...... 17 //启动引导服务，如AMS等 18 startBootstrapServices(); 19 //启动核心服务 20 startCoreServices(); 21 //启动其它服务，如WMS，SystemUI等 22 startOtherServices(); 23 .... 24 // Loop forever. 25 Looper.loop(); 26 }
到这里Zygote就创建并启动了SystemServe进程，总结一下这个过程中主要做了些什么工作：
（1）通过fork得到一个虚拟机实例副本；
（2）创建Binder线程池，SystemServer可以通过Binder来实现IPC（跨进程通信）；
（3）启动系统服务，比如AMS，WMS等；
（4）创建消息循环，Looper.loop()中是一个无限循环，SystemServer将持续运行。
3、fork简介
在前文中提到了使用fork的方式来创建进程，也提到了一个疑问：
“此时你是否会有疑问：这里就return了，那后面监听AMS请求和启动非SystemServer进程的逻辑又如何实现呢？”
这里先看看百度百科的介绍：
“复刻（英语：fork，又译作派生、分支）是UNIX或类UNIX中的分叉函数，fork函数将运行着的程序分成2个（几乎）完全一样的进程，
每个进程都启动一个从代码的同一位置开始执行的线程。这两个进程中的线程继续执行，就像是两个用户同时启动了该应用程序的两个副本。
fork系统调用用于创建一个新进程，称为子进程，它与进程（称为系统调用fork的进程）同时运行，此进程称为父进程。创建新的子进程后，
两个进程将执行fork（）系统调用之后的下一条指令。子进程使用相同的pc（程序计数器），相同的CPU寄存器，在父进程中使用的相同打开文件。”所以，在代码1.1中forkSystemServer时，Zygote进程会分化为两个一模一样的进程来，其中一个是父进程，另外一个是子进程，它是主进程的副本。当SystemServer fork成功后其流程就进入到了子进程中，即代码1.1中的第15、16行是在子进程中执行的。而与此同时，父进程还会继续往下执行，不断监听AMS的请求以及启动新的进程。
要更好地理解fork后Zygote进程和子进程的工作，可以参考阅读：https://www.cnblogs.com/jiangzhaowei/p/11023098.html。
4、Zygote监听AMS的请求
在代码1.1中注释②处，会通过调用runSelectLoop方法来监听AMS的请求，我们看看该方法的实现：
1 //代码4.1======ZygoteServer.java====== 2 Runnable runSelectLoop(String abiList) { 3 ...... 4 ArrayList<ZygoteConnection> peers = new ArrayList<ZygoteConnection>(); 5 ...... 6 while (true) { 7 ...... 8 //⑤当监听到AMS请求的数据时会执行这里 9 ZygoteConnection connection = peers.get(i); 10 final Runnable command = connection.processOneCommand(this); 11 ...... 12 return command; 13 } 14 }
这其中包含了一个while(true)的无限循环，以此来一直监听AMS的请求，直到注释⑤处监听到了AMS的请求，fork出新的子进程（应用程序进程），随后在子进程中return，结束监听。和fork SystemServer一样，父进程Zygote仍然继续监听着，继续相应AMS新的请求，fork出新的子进程。
5、AMS向Zygote进程发起创建进程的请求
要启动一个程序时，系统首先会判断该程序所在的进程是否存在，如果不存在就需要先创建并启动目标程序对应的进程。这一点在四大组件组件启动流程的源码中都有体现，当发现目标进程还不存在时，AMS都会向Zygote进程申请创建目标进程。这个过程分为两步：（1）AMS向Zygote进程发起创建进程的请求；（2）Zygote收到请求，创建并启动进程。这一节我们先看看第（1）步：
1 //==============ActivityManagerService.java============ 2 private final boolean startProcessLocked(ProcessRecord app, String hostingType, 3 String hostingNameStr, boolean disableHiddenApiChecks, String abiOverride) { 4 ...... 5 final String entryPoint = "android.app.ActivityThread"; 6 return startProcessLocked(hostingType, hostingNameStr, entryPoint...); 7 } 8 private boolean startProcessLocked(...String entryPoint...) { 9 ...... 10 final ProcessStartResult startResult = startProcess(...entryPoint...); 11 } 12 private ProcessStartResult startProcess(...String entryPoint...){ 13 ...... 14 final ProcessStartResult startResult; 15 ...... 16 startResult = Process.start(entryPoint, 17 app.processName, uid, uid, gids, runtimeFlags, mountExternal, 18 app.info.targetSdkVersion, seInfo, requiredAbi, instructionSet, 19 app.info.dataDir, invokeWith, 20 new String[] {PROC_START_SEQ_IDENT + app.startSeq}); 21 ...... 22 } 23 //================Process.java============== 24 public static final ZygoteProcess zygoteProcess = new ZygoteProcess(ZYGOTE_SOCKET, SECONDARY_ZYGOTE_SOCKET); 25 public static final ProcessStartResult start(final String processClass,...) { 26 return zygoteProcess.start(processClass, ...); 27 } 28 //==============ZygoteProcess.java========== 29 public final Process.ProcessStartResult start(final String processClass...) { 30 try { 31 return startViaZygote(processClass...); 32 }...... 33 } 34 private Process.ProcessStartResult startViaZygote(final String processClass...){ 35 argsForZygote.add(processClass); 36 ...... 37 return zygoteSendArgsAndGetResult(openZygoteSocketIfNeeded(abi), argsForZygote); 38 } 39 private ZygoteState primaryZygoteState; 40 ...... 41 private ZygoteState openZygoteSocketIfNeeded(String abi) throws ZygoteStartFailedEx { 42 ...... 43 //追踪代码，容易得知mSocket值为"zygote",这里的作用是连接名为“zygote”的Socket 44 primaryZygoteState = ZygoteState.connect(mSocket); 45 ...... 46 }
从上述代码可以看出，该过程的逻辑其实挺简单，通过层层调用后走到第50行。这一行的作用就是和名为“zygote”的Socket服务端建立连接，这样就向Zygote进程发起了请求。这里的ZygoteState类中的
6、Zygote收到AMS的请求，创建并启动进程
在代码4.1中，我们讲过，其中while(true)循环一直监听AMS的请求，直到收到请求。
1 //===========ZygoteConnection.java======= 2 Runnable processOneCommand(ZygoteServer zygoteServer) { 3 ...... 4 //⑥fork方式创建应用程序进程 5 pid = Zygote.forkAndSpecialize(...); 6 ...... 7 //pid为0表示当前的代码逻辑运行在新创建的子进程（即应用程序进程）中 8 if (pid == 0) { 9 // in child 10 ...... 11 //处理应用程序进程 12 return handleChildProc(parsedArgs, descriptors, childPipeFd, 13 parsedArgs.startChildZygote); 14 } else { 15 ...... 16 } 17 } 18 19 private Runnable handleChildProc(...){ 20 ...... 21 return ZygoteInit.zygoteInit(parsedArgs.targetSdkVersion, parsedArgs.remainingArgs,null /* classLoader */); 22 } 23 //=====ZygoteInit.java======== 24 public static final Runnable zygoteInit(...) { 25 ...... 26 //创建Binder线程池，此后新的子进程就能够使用Binder进行IPC了 27 ZygoteInit.nativeZygoteInit(); 28 return RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader); 29 } 30 31 //============Zygote.java==========（补充注释⑥处） 32 public static int forkAndSpecialize(...) { 33 ........ 34 int pid = nativeForkAndSpecialize(...); 35 ...... 36 return pid; 37 } 38 native private static int nativeForkAndSpecialize(...);
流程走到第26行就比较清晰了，和代码2.2中启动SystemServer进程一致了，只不过这里启动的是ActivityThread的main方法。
1 //=======ActivityThread.java===== 2 static volatile Handler sMainThreadHandler; 3 4 public static void main(String[] args) { 5 ...... 6 Looper.prepareMainLooper(); 7 ...... 8 ActivityThread thread = new ActivityThread(); 9 ...... 10 if (sMainThreadHandler == null) { 11 sMainThreadHandler = thread.getHandler(); 12 } 13 ...... 14 Looper.loop(); 15 } 16 17 final Handler getHandler() { 18 return mH; 19 } 20 21 final H mH = new H(); 22 23 class H extends Handler { 24 ...... 25 }
ActivityThread类是主线程的管理类，其main方法中会创建消息循环，其中Looper.loop()方法中通过无限循环的方式，保持主线程一直运行。同时还会创建主线程的H类，这是一个包含主线程looper的Handler，四大组件启动过程中都需要通过这个H类对象来从Binder线程中切换到主线程中。
这里总结一下普通应用程序进程创建时的关键工作：
（1）通过fork得到一个虚拟机实例副本；
（2）创建Binder线程池，应用程序进程就可以通过Binder来实现IPC；
（3）创建消息循环，创建主线程的H类。
7、疑问
（1）为什么AMS(SystemServer进程)与Zygote进程通讯采用Socket而不是Binder?
答：因为fork不允许存在多线程，而Binder通信偏偏就是多线程。（不知道该答案是否准确，目前还没找到权威答案）。
可以参考：https://blog.csdn.net/qq_39037047/article/details/88066589
参考及推荐阅读：
https://www.cnblogs.com/andy-songwei/p/11429421.html
https://www.cnblogs.com/jiangzhaowei/p/11023098.html
https://www.jianshu.com/p/ab9b83a77af6
https://blog.csdn.net/qq_39037047/article/details/88066589
刘望舒《Android进阶解密》