2010年10月14日

AndroidのZygoteでのJavaのクラスのpreloading

Androidの起動時に最初のDalvikVMのプロセスであるZygoteではJavaのクラスのpreloadingというテクニックが使われています。

全てのJavaのプロセスはZygoteからforkして作られるので、Zygoteでpreloadingされたクラスは、新しいJavaのプロセスでは最初からロードされた状態から始まります。これによって、個々のJavaのプロセスの起動の高速化とシステム全体としてのメモリ使用量の削減を実現しています。

このクラスのpreloadingというのは、さぞかし特別なことをやっていると思いきや、 そのソースはとても単純なものでした。



少し長いですが、そのpreloadingを行っているメソッドのソースをまるごと貼付けてみます。

frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java
  /**
     * Performs Zygote process initialization. Loads and initializes
     * commonly used classes.
     *
     * Most classes only cause a few hundred bytes to be allocated, but
     * a few will allocate a dozen Kbytes (in one case, 500+K).
     */
    private static void preloadClasses() {
        final VMRuntime runtime = VMRuntime.getRuntime();

        InputStream is = ZygoteInit.class.getClassLoader().getResourceAsStream(
                PRELOADED_CLASSES);
        if (is == null) {
            Log.e(TAG, "Couldn't find " + PRELOADED_CLASSES + ".");
        } else {
            Log.i(TAG, "Preloading classes...");
            long startTime = SystemClock.uptimeMillis();

            // Drop root perms while running static initializers.
            setEffectiveGroup(UNPRIVILEGED_GID);
            setEffectiveUser(UNPRIVILEGED_UID);

            // Alter the target heap utilization.  With explicit GCs this
            // is not likely to have any effect.
            float defaultUtilization = runtime.getTargetHeapUtilization();
            runtime.setTargetHeapUtilization(0.8f);

            // Start with a clean slate.
            runtime.gcSoftReferences();
            runtime.runFinalizationSync();
            Debug.startAllocCounting();

            try {
                BufferedReader br
                    = new BufferedReader(new InputStreamReader(is), 256);

                int count = 0;
                String line;
                String missingClasses = null;
                while ((line = br.readLine()) != null) {
                    // Skip comments and blank lines.
                    line = line.trim();
                    if (line.startsWith("#") || line.equals("")) {
                        continue;
                    }

                    try {
                        if (Config.LOGV) {
                            Log.v(TAG, "Preloading " + line + "...");
                        }
                        Class.forName(line);
                        if (Debug.getGlobalAllocSize() > PRELOAD_GC_THRESHOLD) {
                            if (Config.LOGV) {
                                Log.v(TAG,
                                    " GC at " + Debug.getGlobalAllocSize());
                            }
                            runtime.gcSoftReferences();
                            runtime.runFinalizationSync();
                            Debug.resetGlobalAllocSize();
                        }
                        count++;
                    } catch (ClassNotFoundException e) {
                        Log.e(TAG, "Class not found for preloading: " + line);
                        if (missingClasses == null) {
                            missingClasses = line;
                        } else {
                            missingClasses += " " + line;
                        }
                    } catch (Throwable t) {
                        Log.e(TAG, "Error preloading " + line + ".", t);
                        if (t instanceof Error) {
                            throw (Error) t;
                        }
                        if (t instanceof RuntimeException) {
                            throw (RuntimeException) t;
                        }
                        throw new RuntimeException(t);
                    }
                }

                if (THROW_ON_MISSING_PRELOAD &&
                    missingClasses != null) {
                    throw new IllegalStateException(
                            "Missing class(es) for preloading, update preloaded-classes ["
                            + missingClasses + "]");
                }

                Log.i(TAG, "...preloaded " + count + " classes in "
                        + (SystemClock.uptimeMillis()-startTime) + "ms.");
            } catch (IOException e) {
                Log.e(TAG, "Error reading " + PRELOADED_CLASSES + ".", e);
            } finally {
                // Restore default.
                runtime.setTargetHeapUtilization(defaultUtilization);

                Debug.stopAllocCounting();

                // Bring back root. We'll need it later.
                setEffectiveUser(ROOT_UID);
                setEffectiveGroup(ROOT_GID);
            }
        }
    }

PRELOADED_CLASSESで定義されているファイル(実際には/system/framework/framework.jarに含まれる"preloaded-classes")を開いて、そこに書かれているクラス名で順番に Class.forName を呼んでいるだけです。

Class.forNameは普通のアプリからでも使用できるメソッドです。
アプリケーションの中でも、先にまとめてロードしてしまって、後の処理を速くしたい時には役にたつテクニックかもしれません。
ただし、使わないかもしれないクラスを先に読むことになるのでメモリ消費量のことも考慮する必要があります。


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