Как происходит fork процесса в Android

Что проверяют

Знаете ли вы, откуда берётся процесс приложения и почему Android запускает его быстро: через Zygote и копирование при записи. Следом часто спрашивают, почему в момент fork у Zygote должен остаться один поток и что делает system_server.

Как отвечать

Схема запуска:

• init и Zygote: при загрузке init стартует процесс Zygote (бинарь app_process). Он поднимает ART, заранее загружает тысячи классов фреймворка и общие ресурсы, затем слушает сокет и ждёт команд;
• system_server: одним из первых потомков Zygote становится system_server, в нём живут ActivityManagerService, PackageManagerService и другие системные сервисы;
• запрос на процесс: когда нужно запустить компонент приложения, а процесса ещё нет, ActivityManagerService через Process.start отправляет в сокет Zygote параметры: uid, gid, SELinux-контекст, класс точки входа;
• fork и специализация: Zygote вызывает fork(), потомок сбрасывает привилегии до uid приложения, применяет SELinux-контекст и seccomp-фильтр, а затем вызывает ActivityThread.main(), где запускается главный Looper;
• copy-on-write: страницы памяти с предзагруженными классами и ресурсами остаются общими для всех приложений, пока их никто не меняет. Так старт дешевле, а память экономится.

Тонкость про потоки: fork() копирует только вызвавший поток. Поэтому Zygote перед форком останавливает свои служебные демоны (сборщик мусора, финализаторы) и форкается однопоточным, иначе потомок получил бы захваченные мьютексы без владельцев. На устройствах с поддержкой 32-битных приложений обычно работают две Zygote: для 64-битных и для 32-битных процессов.

Где спотыкаются

Путают процессы и потоки: отвечают про AsyncTask или HandlerThread. Это многопоточность внутри процесса, к fork отношения не имеет, а AsyncTask к тому же давно объявлен устаревшим.

Говорят, что fork копирует всю память родителя. На деле копируются таблицы страниц, а физическая копия страницы появляется только при записи в неё.

Думают, что приложение само решает, когда создать свой процесс. Решение принимает system_server, а приложение лишь запрашивает компонент через Intent.