Android app啟動過程

Native進程的運行過程

一般程序的啟動步驟，可以用下圖描述。程序由內核加載分析，使用linker鏈接需要的共享庫，然後從c運行庫的入口開始執行。

通常，native進程是由shell或者init啟動，啟動的過程如下：

• Shell接收到命令，啟動一個程序，此時shell首先會fork一個新的進程
• 新fork的進程，通過execve系統調用，陷入到內核中，內核檢查和加載需要執行的二進制映像文件，檢驗其合法性及權限。通常用戶態進程要啟動一個新的程序(如shell)，fork後，execve要緊跟著執行，這樣會有更好的效率(由於使用COW技術，這樣可以避免頁表復制，而execve後，之前進程中的所有內容都是無用的，若execve緊跟fork後，可以避免COW引起的拷貝);
• 通常二進制文件都會要依賴一些系統動態庫，此時kernel會啟動加載器/system/bin/linker，執行linker的__linker_init()
• Linker的linker_init()，會分析二進制的elf文件，加載依賴的動態庫文件，然後轉入二進制映像的入口函數__start中執行
• __start會調用C庫的初始化函數__libc_init()
• __libc_init()會調用映像的main函數，這個main函數也就是用戶app的入口函數
• main() 函數執行完畢後，通過exit()退出進程執行

需要注意的是，Android bionic提供的加載器是/system/bin/linker，而普通linux系統用的glibc是/lib/ld-linux-xx.so.2。這也是為何其他linux平台同指令架構的二進制文件，不能在android上運行的原因之一：啟動用戶進程的加載器這個程序運行的第一步就出錯了。 

Java進程的運行過程

Java進程的啟動比較特殊，Java進程是zygote啟動的，zygote在folk進程之後，並沒有執行execve指令，因此是共享了zygote的代碼段和數據段。其它的java進程，可以看做都是zygote的克隆，克隆之後的進程，各自根再據自己的需求(java代碼),解釋java語言。

也就是說：Android的所有進程，從native角度看都是zygote。 其對應的程序都是 /system/bin/app_process，虛擬機是運行在其中的。 

那為何java進程又如此的不同呢？ 實際上，從native的角度看，不同的各種java程序，可以如此理解：只是/system/bin/app_process 這個程序，因為不同的輸入(Java dex字節碼)而引起的。

上圖中，user APK實際上市zygote的一個克隆(啟動->進入main等之前的流程沒有畫出， app進程沒有這個步驟，是從zygote進程中克隆過來)，差別主要在dvm虛擬機執行的java代碼的不同導致的表現的行為差異巨大。 

Java進程沒有執行exec調用，這樣有一個很大的好處：使用linux的COW(copy on Write)技術，就可以在多個java進程間，共享內存資源——主要是java的核心庫。 

Java程序也可以使用native庫，此時的native庫需要通過dlopen來打開(即java中，使用System.loadLibrary()方法加載so庫，虛擬機對應會調用的C庫方法)，dlopen加載so庫的過程中，依舊會通過linker分析處理so庫的elf信息，加載其它依賴的動態庫。

(注：zygote實際上是/system/bin/app_process，zygote只是app_process的別名)

更多Android相關信息見Android 專題頁面 http://www.linuxidc.com/topicnews.aspx?tid=11