USAP池

USAP（Unspecialized App Process）把“fork 一个空白应用进程”和“把它特化成目标应用”拆成两个时间点。Zygote 空闲时预 fork 若干 USAP，保存在 native table；应用启动时 SystemServer 直接连接 USAP socket，USAP 校验参数、返回自己的 pid、通知父 Zygote 从池表移除，随后执行 uid/gid/SELinux/mount specialization 和 zygoteInit()。池数量降低后，ZygoteServer 根据 min/max/threshold 立即或延迟补池。

1. 池策略参数

源码文件：frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteServer.java

mUsapPoolSizeMax = Integer.min(
        ZygoteConfig.getInt(
                ZygoteConfig.USAP_POOL_SIZE_MAX,
                ZygoteConfig.USAP_POOL_SIZE_MAX_DEFAULT),
        ZygoteConfig.USAP_POOL_SIZE_MAX_LIMIT);

mUsapPoolSizeMin = Integer.max(
        ZygoteConfig.getInt(
                ZygoteConfig.USAP_POOL_SIZE_MIN,
                ZygoteConfig.USAP_POOL_SIZE_MIN_DEFAULT),
        ZygoteConfig.USAP_POOL_SIZE_MIN_LIMIT);

mUsapPoolRefillThreshold = Integer.min(
        ZygoteConfig.getInt(
                ZygoteConfig.USAP_POOL_REFILL_THRESHOLD,
                ZygoteConfig.USAP_POOL_REFILL_THRESHOLD_DEFAULT),
        mUsapPoolSizeMax);

max/min/threshold/delay 可运行时调整，并限制在硬编码上下界。若 min >= max，源码恢复默认值并把 threshold 设置为 max/2。策略由 ZygoteServer 保存，不属于单个 USAP。

2. fillUsapPool

int usapPoolCount = Zygote.getUsapPoolCount();
int numUsapsToSpawn;
if (isPriorityRefill) {
    numUsapsToSpawn =
            mUsapPoolSizeMin - usapPoolCount;
} else {
    numUsapsToSpawn =
            mUsapPoolSizeMax - usapPoolCount;
}

ZygoteHooks.preFork();
while (--numUsapsToSpawn >= 0) {
    Runnable caller = Zygote.forkUsap(
            mUsapPoolSocket,
            sessionSocketRawFDs,
            isPriorityRefill);
    if (caller != null) return caller;
}
ZygoteHooks.postForkCommon();

priority refill 只补到 min，降低应用关键路径延迟；delayed refill 补到 max。fork 前统一停止 ART daemon；父 Zygote 完成批量 fork 后再 postForkCommon()。session fd 列表传给 native child 关闭，避免 USAP 继承其他启动连接。

3. forkUsap父子分流

源码文件：frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/Zygote.java

FileDescriptor[] pipeFDs = Os.pipe2(O_CLOEXEC);
FileDescriptor readFD = pipeFDs[0];
FileDescriptor writeFD = pipeFDs[1];

int pid = nativeForkApp(
        readFD.getInt$(), writeFD.getInt$(),
        sessionSocketRawFDs,
        false /*argsKnown*/, isPriorityFork);

if (pid == 0) {
    IoUtils.closeQuietly(readFD);
    return childMain(null, usapPoolSocket, writeFD);
} else if (pid == -1) {
    return null;
} else {
    IoUtils.closeQuietly(writeFD);
    nativeAddUsapTableEntry(pid, readFD.getInt$());
    return null;
}

每个 USAP 都有 reporting pipe。父进程把 pid/readFD 加入 native table，子进程保留 writeFD 并进入 childMain() 等待 specialization。fork 失败返回 null，调用方仍继续处理剩余补池循环，日志/池数量用于发现缺口。

4. USAP等待命令

Process.setArgV0(
        Process.is64Bit() ? "usap64" : "usap32");
boostUsapPriority();

while (true) {
    sessionSocket = usapPoolSocket.accept();
    blockSigTerm();
    Credentials peer = sessionSocket.getPeerCredentials();
    ZygoteCommandBuffer buffer =
            new ZygoteCommandBuffer(sessionSocket);
    args = ZygoteArguments.getInstance(buffer);
    applyUidSecurityPolicy(args, peer);
    validateUsapCommand(args);
    break;
}

空白进程改名为 usap32/64，并提高 accept 阶段优先级。收到请求后先阻塞 SIGTERM，避免父 Zygote清池时杀掉正在 specialization 的 USAP；再读取 peer credentials、解析参数和执行 USAP 专用命令白名单。失败会关闭当前 session、解除 SIGTERM 后继续 accept。

5. PID双通道

usapOutputStream.writeInt(pid);

ByteArrayOutputStream buffer =
        new ByteArrayOutputStream(
                Zygote.USAP_MANAGEMENT_MESSAGE_BYTES);
DataOutputStream output =
        new DataOutputStream(buffer);
output.writeLong(pid);
output.flush();
Os.write(writePipe, buffer.toByteArray(),
        0, buffer.size());

session socket 的 int pid 返回给 ZygoteProcess.attemptUsapSendArgsAndGetResult()；reporting pipe 的 long pid 返回父 ZygoteServer，用于从 native USAP table 移除该进程并触发 refill。两个通道服务不同消费者，不能只读一个就认为池记账完成。

6. 进程特化

specializeAppProcess(
        args.mUid, args.mGid, args.mGids,
        args.mRuntimeFlags, rlimits,
        args.mMountExternal, args.mSeInfo,
        args.mNiceName, args.mStartChildZygote,
        args.mInstructionSet, args.mAppDataDir,
        args.mIsTopApp, args.mPkgDataInfoList,
        args.mAllowlistedDataInfoList,
        args.mBindMountAppDataDirs,
        args.mBindMountAppStorageDirs,
        args.mBindMountSyspropOverrides);

Zygote.setAppProcessName(args, TAG);
return ZygoteInit.zygoteInit(
        args.mTargetSdkVersion,
        args.mDisabledCompatChanges,
        args.mEnabledCompatChanges,
        args.mRemainingArgs, null);

真正的 uid/gid、SELinux、mount、runtime flags 在这里生效；随后设置应用进程名并进入 RuntimeInit/ActivityThread。finally 解除 SIGTERM，恢复普通进程信号行为。

7. refill状态机

USAP event fd 报告批量移除数量，reporting pipe 报告 specialization pid。ZygoteServer 消费后读取 getUsapPoolCount()：低于 min 立即补到 min；低于 max 且缺口达到 threshold 时设置延迟 timestamp；poll timeout 到期后补到 max。状态变化和 refill 都由父 Zygote执行，不由 USAP 子进程自我复制。

8. 失败与回退

• USAP 不支持/未启用/policy 不允许：客户端直接走普通 Zygote；
• USAP socket I/O 失败：ZygoteProcess 记录后回退普通 Zygote；
• 命令不在 USAP 白名单：USAP 关闭 session 并继续等待；
• reporting pipe 写失败：子进程终止，父池最终通过 signal/event 清理；
• specialization 失败：客户端得到负 pid/异常；
• pool policy 无效：恢复默认 min/max/threshold；
• 清池期间 specialization：SIGTERM 屏蔽防止竞态，完成后恢复。

9. 导航与后续

# ZygoteServer 的策略、补池和 event/report pipe 消费。
rg -n "USAP_POOL_SIZE|fetchUsapPoolPolicyProps|fillUsapPool|getUsapPoolCount|IMMEDIATE|DELAYED|usapPoolEventFDIndex" \
  frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteServer.java

# USAP fork、native table、accept、PID 回报和 specialization。
rg -n "forkUsap|nativeAddUsapTableEntry|childMain|boostUsapPriority|blockSigTerm|writeLong|specializeAppProcess|removeUsapTableEntry" \
  frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/Zygote.java

# 客户端 eligibility、USAP 请求和普通 Zygote 回退。
rg -n "shouldAttemptUsapLaunch|attemptUsapSendArgsAndGetResult|attemptZygoteSendArgsAndGetResult" \
  frameworks/base/core/java/android/os/ZygoteProcess.java

下一篇将分析 Linux fork/COW 与 Zygote 预加载之间的真实内存关系；不会重复 USAP 池协议和 refill。