AndroidRuntime.start

SS002 解释了 app_process 如何选择 ZygoteInit 或 RuntimeInit。本篇继续向下追踪 AndroidRuntime::start()：它如何确定系统根目录，创建 ART VM，调用 AppRuntime 回调注册 Android native 方法，再把 class name 和 options 组装成 Java String[]，最后通过 JNI 找到静态 main(String[])。

这条链的关键不是“native 调 Java”这一句，而是每一步都有明确 owner：环境变量由进程启动环境提供，VM 参数由 startVm() 组合，JNI 表由 startReg() 维护，启动类由 FindClass() 解析，VM 主线程直到 CallStaticVoidMethod() 返回才继续清理。失败发生在哪一步，决定了该查 app_process、ART、JNI 注册还是 Java 入口。

1. start的入口契约

源码文件：frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

相关函数：AndroidRuntime::start()

void AndroidRuntime::start(const char* className,
                           const Vector<String8>& options,
                           bool zygote)
{
    ALOGD(">>>>>> START %s uid %d <<<<<<\\n",
            className != NULL ? className : "(unknown)", getuid());

    static const String8 startSystemServer("start-system-server");
    bool primary_zygote = false;
    for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
        if (options[i] == startSystemServer) {
            primary_zygote = true;
            LOG_EVENT_LONG(LOG_BOOT_PROGRESS_START,
                           ns2ms(systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC)));
        }
    }

className 是 Java 启动类，options 是 SS002 组装的参数，zygote 只影响 VM 创建配置。start-system-server 并不是传给 main() 的业务参数而已：这里先把它识别为 primary zygote，影响启动日志和 startVm() 的 primary_zygote 参数。也就是说，同一个 ZygoteInit 类名在 primary/secondary zygote 上可能拥有不同的 VM 配置上下文。

2. 环境目录与VM准备

源码文件：frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

相关函数：AndroidRuntime::start()、AndroidRuntime::startVm()

const char* rootDir = getenv("ANDROID_ROOT");
if (rootDir == NULL) {
    rootDir = "/system";
    if (!hasDir("/system")) {
        LOG_FATAL("No root directory specified, and /system does not exist.");
        return;
    }
    setenv("ANDROID_ROOT", rootDir, 1);
}

const char* artRootDir = getenv("ANDROID_ART_ROOT");
if (artRootDir == NULL) {
    LOG_FATAL("No ART directory specified with ANDROID_ART_ROOT environment variable.");
    return;
}

JniInvocation jni_invocation;
jni_invocation.Init(NULL);
JNIEnv* env;
if (startVm(&mJavaVM, &env, zygote, primary_zygote) != 0) {
    return;
}

这里至少有四个环境目录：ANDROID_ROOT、ANDROID_ART_ROOT、ANDROID_I18N_ROOT 和 ANDROID_TZDATA_ROOT。startVm() 之前的检查确保 ART、国际化数据和时区数据路径已经能被后续 VM 初始化使用；JniInvocation::Init() 再选择实际 JNI 实现。startVm() 返回非零时，VM 尚未交给 onVmCreated()，因此不能继续假设 JNI native 已注册。

startVm() 内部把属性、命令行和 zygote/primary 标志转换成 JavaVMInitArgs，最后调用 JNI_CreateJavaVM()。它是 VM 配置 owner，不负责查找 ZygoteInit.main()。

3. JNI注册的时机

源码文件：frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

相关函数：AndroidRuntime::startReg()

/*static*/ int AndroidRuntime::startReg(JNIEnv* env)
{
    ATRACE_NAME("RegisterAndroidNatives");
    androidSetCreateThreadFunc(
            (android_create_thread_fn) javaCreateThreadEtc);

    env->PushLocalFrame(200);
    if (register_jni_procs(gRegJNI, NELEM(gRegJNI), env) < 0) {
        env->PopLocalFrame(NULL);
        return -1;
    }
    env->PopLocalFrame(NULL);
    return 0;
}

JNI 注册发生在 VM 创建之后、调用 Java main() 之前。gRegJNI 是静态注册表，每个 REG_JNI(...) 项负责一个 Android native 模块；PushLocalFrame(200)/PopLocalFrame() 限制注册阶段产生的 local reference，失败时返回 -1 让 start() 停止继续启动。

这里的线程 owner 也很重要：androidSetCreateThreadFunc() 让后续 native 创建线程使用能够附着到 JavaVM 的创建函数。它不是 Binder 线程池启动；Binder 线程池由 AppRuntime::onStarted() 或 onZygoteInit() 负责。

4. Java入口的组装

源码文件：frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

jclass stringClass = env->FindClass("java/lang/String");
jobjectArray strArray = env->NewObjectArray(
        options.size() + 1, stringClass, NULL);
jstring classNameStr = env->NewStringUTF(className);
env->SetObjectArrayElement(strArray, 0, classNameStr);

for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
    jstring optionsStr = env->NewStringUTF(
            options.itemAt(i).c_str());
    env->SetObjectArrayElement(strArray, i + 1, optionsStr);
}

Java main() 收到的数组第 0 项是 class name，后续才是 options。对 Zygote 来说，ZygoteInit.main() 会读取 start-system-server、--abi-list 等参数；对 RuntimeInit 来说，RuntimeInit.main() 会把第 0 项当作目标启动类并继续解析剩余参数。这个数组不是 app_process 的原始 argv，也不包含 VM 选项。

5. Java入口反射

源码文件：frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

char* slashClassName = toSlashClassName(
        className != NULL ? className : "");
jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);
if (startClass == NULL) {
    ALOGE("JavaVM unable to locate class '%s'\\n", slashClassName);
} else {
    jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(
            startClass, "main", "([Ljava/lang/String;)V");
    if (startMeth == NULL) {
        ALOGE("JavaVM unable to find main() in '%s'\\n", className);
    } else {
        env->CallStaticVoidMethod(startClass, startMeth, strArray);
    }
}
free(slashClassName);

toSlashClassName() 把 Java 常见的点号类名转换成 JNI 所需的斜杠形式。FindClass() 成功只证明类能被当前 JNI 上下文找到；还要通过精确签名 ([Ljava/lang/String;)V 找到静态 main。任何一步失败都只记录错误并继续到 VM 清理段，不能把“日志打印后仍执行清理”误认为 Java main 已经运行。

CallStaticVoidMethod() 是控制权转移点：从这里开始，ZygoteInit 或 RuntimeInit 的 Java 代码成为主线程消费者。该调用返回后，AndroidRuntime 不再执行第二个 Java 入口，而是进入 detach/destroy。

6. VM结束与回调边界

源码文件：frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp、frameworks/base/cmds/app_process/app_main.cpp

ALOGD("Shutting down VM\\n");
if (mJavaVM->DetachCurrentThread() != JNI_OK)
    ALOGW("Warning: unable to detach main thread\\n");
if (mJavaVM->DestroyJavaVM() != 0)
    ALOGW("Warning: VM did not shut down cleanly\\n");

AndroidRuntime::start() 负责 detach 和 destroy；AppRuntime::onStarted() 在应用/工具 main 返回前后还会停止 kernel Binder 与 hwbinder 的进程状态；onExit() 在 Zygote 模式下同样停止这两类 Binder 状态。三者不是重复清理：VM 生命周期、Binder 进程状态和 app_process 的退出回调分别由不同 owner 管理。

7. 失败定位

# VM/环境：输入环境变量和 AndroidRuntime.cpp，输出环境检查与 startVm 分支。
rg -n "ANDROID_ROOT|ANDROID_ART_ROOT|ANDROID_I18N_ROOT|ANDROID_TZDATA_ROOT|startVm\(" \
  frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

# JNI 注册：输入静态注册表和注册函数，输出模块注册入口及失败返回。
rg -n "gRegJNI|startReg|register_jni_procs|androidSetCreateThreadFunc" \
  frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

# Java 入口：输入 FindClass/main 调用和 Java 入口，输出 class、签名与参数消费者。
rg -n "FindClass|GetStaticMethodID|CallStaticVoidMethod" \
  frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp
rg -n "public static void main|RuntimeInit\.main|ZygoteInit\.main" \
  frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java \
  frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java

排查时按顺序区分：环境/VM 错误、JNI 注册错误、class 或 main 签名错误、Java main 内部异常。不要只看 START 日志判断启动成功；真正进入 Java 世界的边界是 CallStaticVoidMethod()，真正完成 Zygote/SystemServer 启动还要继续读对应 Java 主线。

下一篇将展开 ZygoteInit.main() 的参数解析和预加载入口；不会重复本文的 VM 创建、JNI 注册和静态 main 反射。