Android启动过程深入解析

发布时间:2025-05-13 04:17:25 发布人:远客网络

Android启动过程深入解析

一、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？

Android的启动过程是怎么样的？

桌面系统linux内核与Android系统linux内核有什么区别？

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）

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。

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。

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。

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。

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。

service<name><pathname> [<argument>]*

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。

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

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

改变/data目录以及它的子目录的访问权限

基本网络的初始化，内存管理等等

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…

在这个阶段你可以在设备的屏幕上看到“Android”logo了。

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。

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。

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。

设置Activity管理服务为系统进程；

启动AdbSettingsObserver（处理adb命令）。

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。

二、学习Android 开发,有什么书籍值得推荐

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著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

书籍名称：《深入理解Android内核设计思想（第2版）（上下册）》

本书从操作系统的基础知识入手，全面剖析进程/线程、内存管理、Binder机制、GUI显示系统、多媒体管理、输入系统、虚拟机等核心技术在Android中的实现原理。书中讲述的知识点大部分来源于工程项目研发，因而具有较强的实用性，希望可以让读者“知其然，更知其所以然”。

本书分为编译篇、系统原理篇、应用原理篇、系统工具篇，共4篇25章，基本涵盖了参与Android开发所需具备的知识，并通过大量图片与实例来引导读者学习，以求尽量在源码分析外为读者提供更易于理解的思维方式。

本书既适合Android系统工程师，也适合于应用开发工程师来阅读，从而提升Android开发能力。读者可以在本书潜移默化的学习过程中更深刻地理解Android系统，并将所学知识自然地应用到实际开发难题的解决中。

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书籍名称：《Android Studio应用开发实战详解》

全书共分18章，依次讲解了Android开发基础、搭建Android开发环境、Android Studio集成开发环境介绍、Android Studio常见操作、分析Android应用程序文件的组成、Gradle技术基础、UI界面布局、Material Design设计语言、核心组件介绍、Android事件处理、图形图像和动画处理、开发音频/视频应用程序、GPS地图定位、Android传感器应用开发、编写安全的应用程序、Google Now和Android Wear、Android应用优化以及Android TV开发。本书几乎涵盖了Android Studio应用开发所能涉及的所有领域，在讲解每一个知识点时，都遵循了理论联系实际的讲解方式，用具体实例彻底剖析了Android Studio开发的每一个知识点。本书讲解方法通俗易懂，特别有利于初学者学习并消化。

本书适合Android初级读者、Android应用开发人员、Android爱好者、Android Studio开发人员、Android智能家居、Android可穿戴设备研发人员学习，也可以作为相关培训学校和大专院校相关专业的教学用书。

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书籍名称：《深入解析Android虚拟机》

Android系统从诞生到现在的短短几年时间里，凭借其易用性和开发的简洁性，赢得了广大开发者的支持。在整个Android系统中，Dalvik VM一直是贯穿从底层内核到高层应用开发的核心。本书循序渐进地讲解了Android虚拟机系统的基本知识，并剖析了其整个内存系统的进程和运作流程，并对虚拟机系统优化和异常处理的知识进行了详细讲解。

本书几乎涵盖了Dalvik VM系统的所有主要内容，并且讲解方法通俗易懂，特别有利于读者学习并消化。

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书籍名称：《Android传感器开发与智能设备案例实战》

本书主要介绍Android传感器和外设的开发，共29章，主要包括Android开发技术基础、获取并编译源码、Android技术核心框架分析、Android传感器系统分析、使用地图定位、光线传感器详解、接近警报传感器详解、磁场传感器详解、加速度传感器详解、方向传感器详解、陀螺仪传感器详解、旋转向量传感器详解、距离传感器详解、气压传感器详解、温度传感器详解、湿度传感器详解、Android蓝牙系统概述、低功耗蓝牙技术详解、语音识别技术详解、手势识别技术详解、NFC近场通信技术详解、拍照解析条形码技术详解、基于图像处理的人脸识别技术详解、行走轨迹记录器、手势音乐播放器和智能家居系统等。

本书几乎涵盖了Android传感器和外设开发所需的所有主要内容，讲解方法通俗易懂。

点击了解书籍详情：Android传感器开发与智能设备案例实战-图书-异步社区

书籍名称：《构建安全的Android App》

本书介绍了主流的Android安全技术开发的方法，并把此方法应用在整个Android应用开发的代码里。书中作者使用详细的例子，从成百上千个他已经亲自审核的应用程序中，帮助读者解读应用程序被攻击的原因，然后演示更安全的解决方案。书中包括身份验证、网络、数据库、服务器攻击、数据、硬件等技术，并阐明了每种技术代码示例的含义和作用，可以帮助读者达到学以致用的目标。

点击了解书籍详情：构建安全的Android App

书籍名称：《Android应用测试指南》

《Android应用测试指南》是一本移动测试实用工具书。本书针对当前流行的技术、框架和工程质量改进工具进行了介绍，一步一步清晰地指导大家如何去写应用程序的测试用例，利用各种测试手段来保证Android项目质量。

本书首先介绍了TTD（Android测试驱动开发）。TTD是软件开发过程中一个敏捷模式，能让你在早期发现应用中的Bug。书中给出了一些典型的样例工程来示范测试，包括最简单的单元测试和最复杂的性能测试。另外，本书以诊断的方式来详细描述Android测试中较广泛、较流行的应用技术。对于梦想在Android测试领域启航的程序员和测试人员来说这无疑是一本非常珍贵、有用的参考书。

点击了解书籍详情：Android应用测试指南-图书-异步社区

书籍名称：《精通Android网络开发》

本书详细介绍了Android网络开发的有关内容，全书共分为5篇，共计25章，从搭建Android开发环境和核心框架分析讲起，依次讲解了Android技术核心框架，网络开发技术基础，HTTP数据通信，URL处理数据，处理XML数据，下载远程数据，上传数据，使用Socket实现数据通信，使用WebKit浏览网页数据，Wi-Fi系统应用，蓝牙系统应用，邮件应用，RSS应用，网络视频处理，网络流量监控，网络RSS阅读器，开发一个邮件系统，在Android中开发移动微博应用、网络防火墙系统，开发Web版的电话本管理系统、移动微信系统等知识。

本书几乎涵盖了Android网络应用中的所有主要内容，讲解方法通俗易懂。

点击了解书籍详情：精通Android网络开发-图书-异步社区

书籍名称：《Java和Android开发学习指南（第2版）》

本书是Java语言学习指南，特别针对使用Java进行Android应用程序开发展开了详细介绍。

全书共50章。分为两大部分。第1部分（第1章到第22章）主要介绍Java语言基础知识及其功能特性。第2部分（第23章到第50章）主要介绍如何有效地构建Android应用程序。

本书适合任何想要学习Java语言的读者阅读，特别适合想要成为Android应用程序开发人员的读者学习参考。

点击了解书籍详情：Java和Android开发学习指南（第2版）-图书-异步社区

书籍名称：《Android开发进阶：从小工到专家》

三、Android系统原理及开发要点详解的前言

Android是Google历经数年和投资数亿美元开发出来的智能手机系统，Google也发起了围绕Android的组织——开放手机联盟，其英文全称为“Open Handset Alliance”。

随着各大移动终端生产商大力开发和生产基于Android的移动智能设备，Android迅速得到业界和社会的认可，并成为整个产业的热点，基于Android平台的各类人才逐渐成为各大企业竞相争夺的焦点。

Android系统是一个开放的系统，任何公司、个人开发者、爱好者都可以参与其中。对于技术工作者，Android不仅是一个智能手机的系统，也可以作为学习嵌入式Linux系统的较完整的软件平台。

Android是一个较新的系统和技术，因此介绍Android的资料和书籍还比较少，尤其简体中文的书籍，相对更少。本书《Android系统原理及开发要点详解》是一本综合介绍Android系统的书，集合了Androidin社区多位专家作者的经验，精心编写而成。

Android作为一个庞大的系统，包括了Linux操作系统、各种本地程序、虚拟机和运行环境、Java框架和Java应用程序多方面的内容。这对于初学者是一个非常大的挑战，因此对于学习、研究进而开发Android系统来说，掌握系统的脉络和使用恰当的学习方法是非常重要的，这也是本书的组织主旨。

为了适应Android系统的情况，本书在内容的编排和组织上具有以下一些重要特点。

本书紧紧把握Android系统的4个层次，分章节介绍，并且有重点地介绍了Android整个系统的代码结构、编译系统、相关工具、各部分组织等全局性内容。这将让读者即使只花费较短的时间，也可以获得对Android系统大致的感性理解。

Android是一个有数百兆大小的较大系统，各部分之间是有机联系的，这就要求Android的学习和开发者需要具有一些软件架构方面的知识。本书为Android整体和重点模块绘制了大量的框图，这样非常有利于帮助读者直观地理解系统。本书在讲述每一个部分时，均列出相关代码的路径，帮助读者对应着进行快速、高效地学习。

Android系统已经发布了若干个版本：1.0、1.5（cupcake）、1.6（donut）和2.0（eclair），从开发的角度，各个版本在同时使用，这对于学习者是一个较大的挑战。因此本书作者通过把握Android演进中脉络，尽量总结出共性的内容展示给读者。在某些部分，在讲解代码的同时，突出概念性的内容。本书力求通过一本教材，给读者一个长期的、稳定的学习方法和思路。

Android包含众多的软件、程序和工具，涉及软件开发各个方面。在实际的开发过程中，很多内容并不需要开发者去改动。本书从工程的角度出发，偏重开发中常用的内容，对于开发中较少涉及的部分，仅做精炼的大致介绍。本书重点介绍显示机制、输入机制、音频/视频系统的移植层、多媒体系统的构建、电话系统的构建、连接系统的构建、传感器的移值、应用开发中最常涉及的部分，在每段讲解中，穿插了开发中可以使用的一些技巧。

本书的各个章节及其组织方式如下所示。

第1章“Android系统概述”，概述Android系统方面的内容，包括智能手机平台的发展历程、Android系统的特点、Android的3种开发工作，以及Android的2种不同的开发方式。

第2章“Android系统开发综述”，介绍Android系统开发的综述性内容，包括工具使用、获得代码、编译系统、仿真器运行、SDK使用等。

第3章“Android的Linux内核与驱动程序”，介绍Android内核的特点、Android中使用的专用驱动程序、Android系统可能使用的标准设备驱动。

第4章“Android的底层库和程序”，介绍Android系统的基础程序，以本地程序为主。

第5章“Android的Java虚拟机和Java环境”，这是介于本地和Java层之间的相关内容，主要介绍Android的Java虚拟机Dalvik的基本概念、Android Java程序的环境、JNI的使用方法，以及Java框架的启动流程等。

第6章“Android的GUI系统”，包括Android GUI系统架构、底层的pixelflinger和libui库、Surface系统、Skia和2D图形系统、Android的OpenGL和3D图形系统等内容。

第7章“Android的Audio系统”，主要是音频的输入输出环节，音频系统从驱动程序、本地框架到Java框架都具有内容。

第8章“Android的Video输入输出系统”，介绍Android的Video输入输出系统，包括Overlay系统和Camera系统两个部分，前者只有本地的内容，后者各个层次均有内容。

第9章“Android的多媒体系统”，介绍Android的多媒体系统的核心部分，包括Android中多媒体系统的业务、结构、多媒体系统的核心框架、OpenCore系统结构和使用等内容。

第10章“Android的电话部分”，介绍Android系统在电话方面的功能，Android是智能手机系统，电话是其核心部分。

第11章“Android的连接部分”，主要包括WiFi、蓝牙及定位系统等，这些Android的连接部分也具有从驱动层到Java应用层的结构。

第12章“Android的传感器系统”，传感器系统涉及Android的各个层次，具有完整的结构，相比其他系统，传感器系统的各个层次都比较简单。

第6～12章分模块介绍Android的几个核心系统，主要是本地框架和Java框架方面的内容，兼顾应用程序和驱动层，这是本书的重点。

第13章“Android应用程序概述及框架”，介绍Android应用程序层的基本概念和应用程序框架，这部分内容是Android自下而上的第4个层次，可以基于源代码或者SDK开发，它们之间的差别非常小。

第14章“Android应用程序的主要方面”，介绍Android应用程序层开发的各个方面，基本上是横向内容，包括应用程序的基本控制、各种UI元素的使用、图形API使用3个方面的内容。

第15章“Android应用程序的设计思想”，本章的内容是基于通用的应用程序和GUI程序的通用设计思想，结合Android系统自身的特点，提出一些值得注意的问题和设计方法。

本书适应广大的读者群，力求在Android的系统移植、应用程序开发、系统框架改进方面给读者全面的支持。不同的读者在学习本书时，应该使用不同的方法。

Android初级开发者：在本书指引下阅读代码，搭建系统开发环境，对于Android应用程序的开发者，重点关注后3章的内容。

Android中、高级开发者：通过本书的引导，学习系统架构，关注开发要点，并尽量使用手机系统的通用设计思想、软件工程思想、系统工程思想来指导Android系统学习。

嵌入式Linux系统学习者：将Android作为一个集Linux核心和应用层程序于一体的系统进行学习，并可以利用Android的仿真环境运行和调试程序。

读者在学习本书的过程中，应尽量对照本书的框图和手头的Android源代码，这样可以达到事半功倍的效果。本书在重点代码中加上大量的注释，帮助读者阅读，对于非重点的代码，不占用本书的篇幅，读者可以参考开放的源代码。可以采用顺序读和重点读相结合的方式学习本书，顺序读关注系统框架，重点读关注开发要点。

本书在编写过程中提炼和综合Android早期开发者的经验、中国大陆Androidin社区的开发成果，以及各位专家的经验和技术，这是本书出版的知识源泉。本书主要由Androidin社区的两名核心技术专家韩超和梁泉领衔规划和编著，韩超统稿。总部设在南加州、专注于Android平台并提供其移动应用开发及解决方案的迈奔无线（mAPPn Inc.）也投入技术和人力参与了本书的工作。

参与本书编写的还有于仕林、张宇、张超等人，赵家维、黄亮、沈桢、徐威特、杨钰等参与了审校工作。

由于时间仓促，可能依然存在一些错误和问题，请读者见谅，欢迎读者讨论和指点。