Zygote fork准备

Zygote 的“fork 准备”包含两个时间点。ZygoteInit.main() 在预加载结束后调用一次 gcAndFinalize()，清理启动阶段产生的垃圾并填充 ART dex cache；之后每次创建 SystemServer、应用或 USAP 前，ZygoteHooks.preFork() 再停止 ART daemon、等待注销动作并保存 native token。两者解决的问题不同：前者改善共享堆的初始状态，后者保证 fork() 瞬间不会有不受控的后台线程继续运行。

1. 启动后的GC

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

相关函数：gcAndFinalize()

private static void gcAndFinalize() {
    ZygoteHooks.gcAndFinalize();
}

ZygoteInit 只是转发入口，真正实现位于 libcore 的 ZygoteHooks。SS006 的 preload() 完成后，SS004 的 main() 立即调用这里；它发生在创建 ZygoteServer 并 fork SystemServer 之前。

2. GC实现

源码文件：libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/ZygoteHooks.java

public static void gcAndFinalize() {
    final VMRuntime runtime = VMRuntime.getRuntime();

    /* Zygote 没有 HeapWorker 线程，因此同步执行 finalizer。 */
    System.gc();
    runtime.runFinalizationSync();
    cleanLocaleCaches();
    System.gc();
}

第一次 System.gc() 回收预加载和启动临时对象；runFinalizationSync() 在没有 HeapWorker 的 Zygote 中同步执行 finalizer；cleanLocaleCaches() 清理 BaseLocale/Locale 的 stale entries；第二次 GC 回收清理过程中产生的临时对象。这里的目标是 fork 前减少不必要的脏页和跨进程重复清理，不是保证堆完全为空。

3. Locale cache清理

源码文件：libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/ZygoteHooks.java

private static void cleanLocaleCaches() {
    BaseLocale.cleanCache();
    Locale.cleanCache();

    // 触发 ICU BaseLocale cache 的 stale entry 清理。
    new ULocale.Builder()
            .setLanguage("en")
            .setRegion("US")
            .build();
}

Locale cache 清理是 Zygote 特有的 fork 优化：如果不在父进程清理，多个子进程可能分别处理相同 stale entry 并产生额外写时复制。最后构造 en-US 并非业务初始化，而是借助一次合法 locale 查找触发 ICU 内部 cache 的清理路径。

4. Fork前栅栏

源码文件：libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/ZygoteHooks.java

private static long token;

public static void preFork() {
    Daemons.stop();
    // Daemons 已 join，但可能仍在执行 Unregister；nativePreFork 会等待它们。
    token = nativePreFork();
}

preFork() 不是只在 Zygote 初次启动时运行，而是每次 fork 前运行。Daemons.stop() 停止 ART daemon；注释明确说明 stop/join 后仍可能有 unregister 工作，nativePreFork() 负责等待这些 native 侧动作并返回后续 postForkChild() 所需的 token。这个 token 是 fork 状态的 owner 之一，不能跨 fork 调用复用或由 Java 业务代码自行生成。

5. fork后的父子恢复

源码文件：libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/ZygoteHooks.java

public static void postForkChild(int runtimeFlags,
        boolean isSystemServer, boolean isChildZygote,
        String instructionSet) {
    nativePostForkChild(token, runtimeFlags, isSystemServer,
            isChildZygote, instructionSet);
    if (!isChildZygote) {
        inZygoteProcess = false;
    }
    Math.setRandomSeedInternal(System.currentTimeMillis());
}

public static void postForkCommon() {
    nativePostZygoteFork();
    Daemons.startPostZygoteFork();
}

子进程先执行 postForkChild()，把 pre-fork token、runtime flags、SystemServer/child-zygote 身份和 instruction set 交给 native runtime；普通应用子进程退出 inZygoteProcess 状态并重置随机种子。随后父子进程都会执行 postForkCommon()，通知 ART fork 已完成并启动 post-zygote daemon。SystemServer 和 child zygote 有额外跳过项，例如 memory-mapped coverage，不应泛化为所有子进程相同。

6. 线程创建门槛

源码文件：libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/ZygoteHooks.java、frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

ZygoteHooks.startZygoteNoThreadCreation();
// Zygote 初始化、预加载和 fork SystemServer
ZygoteHooks.stopZygoteNoThreadCreation();

启动初期的 startZygoteNoThreadCreation() 防止预加载阶段随意创建线程；直到 native 状态和初始预加载完成后，stopZygoteNoThreadCreation() 才解除限制。每次 fork 前的 preFork() 则通过停止 daemon 达到另一种“fork 瞬间无后台工作”保证。前者是启动阶段的全局门槛，后者是每次 fork 的短暂栅栏。

7. 失败与时机

• System.gc()/finalization：通常不以业务异常返回；它们影响 fork 前堆状态，耗时应通过 Zygote timing trace 观察。
• Locale cache 清理：构造 locale 触发的内部清理若抛异常，会使 gcAndFinalize() 失败并阻止后续 fork。
• Daemons.stop()/nativePreFork()：发生在每次 fork 之前，native 错误会中断 fork 主线，子进程尚未产生。
• nativePostForkChild()：只影响子进程恢复；失败可能导致子进程无法进入 RuntimeInit/SystemServer。
• postForkCommon()：父子都执行，负责重新允许 ART daemon 工作；不能只在子进程调用。

8. 导航与后续

# Zygote 启动后的 GC 调用点
rg -n "gcAndFinalize|PostZygoteInitGC" \
  frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

# GC、Locale cache、daemon 和 fork hooks
rg -n "gcAndFinalize|cleanLocaleCaches|preFork|postForkChild|postForkCommon|Daemons\.stop|nativePreFork" \
  libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/ZygoteHooks.java

# fork 调用方和父子分支
rg -n "ZygoteHooks\.preFork|nativeForkAndSpecialize|postForkChild|postForkCommon" \
  frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/Zygote.java \
  frameworks/base/core/jni/com_android_internal_os_Zygote.cpp

下一篇将分析 Zygote64/Zygote32 的双进程配置和 ABI 路由；不会重复本文的 GC、daemon 停止和 fork hooks。