SystemServer进程启动流程

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转载请标明出处:一片枫叶的专栏

上面一文中我们讲过android系统中比较重要的几个进程:init进程,Zygote进程,SystemServer进程已经各种应用进程,其中Zygote进程是整个android系统的根进程,包含SystemServer进程已经各种应用进程在内的进程都是通过Zygote进程fork出来的,具体可参见: android源码解析之(八)-->Zygote进程启动流程 那么SystemServer进程是做什么用的呢?

其实SystemServer进程主要的作用是在这个进程中启动各种系统服务,比如ActivityManagerService,PackageManagerService,WindowManagerService服务,以及各种系统性的服务其实都是在SystemServer进程中启动的,而当我们的应用需要使用各种系统服务的时候其实也是通过与SystemServer进程通讯获取各种服务对象的句柄的。

由上一篇文章我们知道SystemServer进程其实也是有Zygote进程fork出来的,并且执行其main方法,那么这里我们以android23的源码为例,看一下SystemServer的main方法的执行逻辑:

/**
     * The main entry point from zygote.
     */
    public static void main(String[] args) {
        new SystemServer().run();
    }

这里比较简单,只是new出一个SystemServer对象并执行其run方法,查看SystemServer类的定义我们知道其实final类型的,所以我们一般不能重写或者继承。

然后我们查看run方法:

private void run() {
        // If a device's clock is before 1970 (before 0), a lot of
        // APIs crash dealing with negative numbers, notably
        // java.io.File#setLastModified, so instead we fake it and
        // hope that time from cell towers or NTP fixes it shortly.
        if (System.currentTimeMillis() < EARLIEST_SUPPORTED_TIME) {
            Slog.w(TAG, "System clock is before 1970; setting to 1970.");
            SystemClock.setCurrentTimeMillis(EARLIEST_SUPPORTED_TIME);
        }

        // If the system has "persist.sys.language" and friends set, replace them with
        // "persist.sys.locale". Note that the default locale at this point is calculated
        // using the "-Duser.locale" command line flag. That flag is usually populated by
        // AndroidRuntime using the same set of system properties, but only the system_server
        // and system apps are allowed to set them.
        //
        // NOTE: Most changes made here will need an equivalent change to
        // core/jni/AndroidRuntime.cpp
        if (!SystemProperties.get("persist.sys.language").isEmpty()) {
            final String languageTag = Locale.getDefault().toLanguageTag();

            SystemProperties.set("persist.sys.locale", languageTag);
            SystemProperties.set("persist.sys.language", "");
            SystemProperties.set("persist.sys.country", "");
            SystemProperties.set("persist.sys.localevar", "");
        }

        // Here we go!
        Slog.i(TAG, "Entered the Android system server!");
        EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_SYSTEM_RUN, SystemClock.uptimeMillis());

        // In case the runtime switched since last boot (such as when
        // the old runtime was removed in an OTA), set the system
        // property so that it is in sync. We can't do this in
        // libnativehelper's JniInvocation::Init code where we already
        // had to fallback to a different runtime because it is
        // running as root and we need to be the system user to set
        // the property. http://b/11463182
        SystemProperties.set("persist.sys.dalvik.vm.lib.2", VMRuntime.getRuntime().vmLibrary());

        // Enable the sampling profiler.
        if (SamplingProfilerIntegration.isEnabled()) {
            SamplingProfilerIntegration.start();
            mProfilerSnapshotTimer = new Timer();
            mProfilerSnapshotTimer.schedule(new TimerTask() {
                @Override
                public void run() {
                    SamplingProfilerIntegration.writeSnapshot("system_server", null);
                }
            }, SNAPSHOT_INTERVAL, SNAPSHOT_INTERVAL);
        }

        // Mmmmmm... more memory!
        VMRuntime.getRuntime().clearGrowthLimit();

        // The system server has to run all of the time, so it needs to be
        // as efficient as possible with its memory usage.
        VMRuntime.getRuntime().setTargetHeapUtilization(0.8f);

        // Some devices rely on runtime fingerprint generation, so make sure
        // we've defined it before booting further.
        Build.ensureFingerprintProperty();

        // Within the system server, it is an error to access Environment paths without
        // explicitly specifying a user.
        Environment.setUserRequired(true);

        // Ensure binder calls into the system always run at foreground priority.
        BinderInternal.disableBackgroundScheduling(true);

        // Prepare the main looper thread (this thread).
        android.os.Process.setThreadPriority(
                android.os.Process.THREAD_PRIORITY_FOREGROUND);
        android.os.Process.setCanSelfBackground(false);
        Looper.prepareMainLooper();

        // Initialize native services.
        System.loadLibrary("android_servers");

        // Check whether we failed to shut down last time we tried.
        // This call may not return.
        performPendingShutdown();

        // Initialize the system context.
        createSystemContext();

        // Create the system service manager.
        mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
        LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);

        // Start services.
        try {
            startBootstrapServices();
            startCoreServices();
            startOtherServices();
        } catch (Throwable ex) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
        }

        // For debug builds, log event loop stalls to dropbox for analysis.
        if (StrictMode.conditionallyEnableDebugLogging()) {
            Slog.i(TAG, "Enabled StrictMode for system server main thread.");
        }

        // Loop forever.
        Looper.loop();
        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

好吧,代码比较多,慢慢看。。。

if (System.currentTimeMillis() < EARLIEST_SUPPORTED_TIME) {
            Slog.w(TAG, "System clock is before 1970; setting to 1970.");
            SystemClock.setCurrentTimeMillis(EARLIEST_SUPPORTED_TIME);
        }

首先判断系统当前时间,若当前时间小于1970年1月1日,则一些初始化操作可能会处所,所以当系统的当前时间小于1970年1月1日的时候,设置系统当前时间为该时间点。

然后代码:

if (!SystemProperties.get("persist.sys.language").isEmpty()) {
            final String languageTag = Locale.getDefault().toLanguageTag();

            SystemProperties.set("persist.sys.locale", languageTag);
            SystemProperties.set("persist.sys.language", "");
            SystemProperties.set("persist.sys.country", "");
            SystemProperties.set("persist.sys.localevar", "");
        }

主要是设置系统的语言环境等; 下面的主要是设置虚拟机运行内存,加载运行库,设置SystemServer的异步消息,具体的异步消息机制可参见: android源码解析之(二)-->异步消息机制

然后下面的代码是:

// Initialize the system context.
        createSystemContext();

        // Create the system service manager.
        mSystemServiceManager = new SystemServiceManager(mSystemContext);
        LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);

        // Start services.
        try {
            startBootstrapServices();
            startCoreServices();
            startOtherServices();
        } catch (Throwable ex) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
        }

首先调用createSystemContext()方法:

private void createSystemContext() {
        ActivityThread activityThread = ActivityThread.systemMain();
        mSystemContext = activityThread.getSystemContext();
        mSystemContext.setTheme(android.R.style.Theme_DeviceDefault_Light_DarkActionBar);
    }

可以看到在SystemServer进程中也存在着Context对象,并且是通过ActivityThread.systemMain方法创建context的,这一部分的逻辑以后会通过介绍Activity的启动流程来介绍,这里就不在扩展,只知道在SystemServer进程中也需要创建Context对象。

然后通过SystemServiceManager的构造方法创建了一个新的SystemServiceManager对象,我们知道SystemServer进程主要是用来构建系统各种service服务的,而SystemServiceManager就是这些服务的管理对象。

然后调用:

LocalServices.addService(SystemServiceManager.class, mSystemServiceManager);

是将SystemServiceManager对象保存SystemServer进程中的一个数据结构中。

最后开始执行:

// Start services.
        try {
            startBootstrapServices();
            startCoreServices();
            startOtherServices();
        } catch (Throwable ex) {
            Slog.e("System", "******************************************");
            Slog.e("System", "************ Failure starting system services", ex);
            throw ex;
        }

里面主要涉及了是三个方法: startBootstrapServices() 主要用于启动系统Boot级服务 startCoreServices() 主要用于启动系统核心的服务 startOtherServices() 主要用于启动一些非紧要或者是非需要及时启动的服务

下面我们重点介绍这三个启动服务的方法,包括启动那些系统服务已经如何启动系统服务等。

首先看一下startBootstrapServices方法:

private void startBootstrapServices() {
        // Wait for installd to finish starting up so that it has a chance to
        // create critical directories such as /data/user with the appropriate
        // permissions.  We need this to complete before we initialize other services.
        Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);

        // Activity manager runs the show.
        mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
                ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
        mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
        mActivityManagerService.setInstaller(installer);

        // Power manager needs to be started early because other services need it.
        // Native daemons may be watching for it to be registered so it must be ready
        // to handle incoming binder calls immediately (including being able to verify
        // the permissions for those calls).
        mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);

        // Now that the power manager has been started, let the activity manager
        // initialize power management features.
        mActivityManagerService.initPowerManagement();

        // Manages LEDs and display backlight so we need it to bring up the display.
        mSystemServiceManager.startService(LightsService.class);

        // Display manager is needed to provide display metrics before package manager
        // starts up.
        mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class);

        // We need the default display before we can initialize the package manager.
        mSystemServiceManager.startBootPhase(SystemService.PHASE_WAIT_FOR_DEFAULT_DISPLAY);

        // Only run "core" apps if we're encrypting the device.
        String cryptState = SystemProperties.get("vold.decrypt");
        if (ENCRYPTING_STATE.equals(cryptState)) {
            Slog.w(TAG, "Detected encryption in progress - only parsing core apps");
            mOnlyCore = true;
        } else if (ENCRYPTED_STATE.equals(cryptState)) {
            Slog.w(TAG, "Device encrypted - only parsing core apps");
            mOnlyCore = true;
        }

        // Start the package manager.
        Slog.i(TAG, "Package Manager");
        mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
                mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
        mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot();
        mPackageManager = mSystemContext.getPackageManager();

        Slog.i(TAG, "User Service");
        ServiceManager.addService(Context.USER_SERVICE, UserManagerService.getInstance());

        // Initialize attribute cache used to cache resources from packages.
        AttributeCache.init(mSystemContext);

        // Set up the Application instance for the system process and get started.
        mActivityManagerService.setSystemProcess();

        // The sensor service needs access to package manager service, app ops
        // service, and permissions service, therefore we start it after them.
        startSensorService();
    }

首先执行:

Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);

mSystemServiceManager是系统服务管理对象,在main方法中已经创建完成,这里我们看一下其startService方法的具体实现:

public <T extends SystemService> T startService(Class<T> serviceClass) {
        final String name = serviceClass.getName();
        Slog.i(TAG, "Starting " + name);

        // Create the service.
        if (!SystemService.class.isAssignableFrom(serviceClass)) {
            throw new RuntimeException("Failed to create " + name
                    + ": service must extend " + SystemService.class.getName());
        }
        final T service;
        try {
            Constructor<T> constructor = serviceClass.getConstructor(Context.class);
            service = constructor.newInstance(mContext);
        } catch (InstantiationException ex) {
            throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                    + ": service could not be instantiated", ex);
        } catch (IllegalAccessException ex) {
            throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                    + ": service must have a public constructor with a Context argument", ex);
        } catch (NoSuchMethodException ex) {
            throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                    + ": service must have a public constructor with a Context argument", ex);
        } catch (InvocationTargetException ex) {
            throw new RuntimeException("Failed to create service " + name
                    + ": service constructor threw an exception", ex);
        }

        // Register it.
        mServices.add(service);

        // Start it.
        try {
            service.onStart();
        } catch (RuntimeException ex) {
            throw new RuntimeException("Failed to start service " + name
                    + ": onStart threw an exception", ex);
        }
        return service;
    }

可以看到我们通过反射器构造方法创建出服务类,然后添加到SystemServiceManager的服务列表数据中,最后调用了service.onStart()方法,因为我们传递的是Installer.class,我们这里我们查看一下Installer的onStart方法:

@Override
    public void onStart() {
        Slog.i(TAG, "Waiting for installd to be ready.");
        mInstaller.waitForConnection();
    }

很简单就是执行了mInstaller的waitForConnection方法,这里简单介绍一下Installer类,该类是系统安装apk时的一个服务类,继承SystemService(系统服务的一个抽象接口),我们需要在启动完成Installer服务之后才能启动其他的系统服务。 然后查看waitForConnection()方法:

public void waitForConnection() {
        for (;;) {
            if (execute("ping") >= 0) {
                return;
            }
            Slog.w(TAG, "installd not ready");
            SystemClock.sleep(1000);
        }
    }

通过追踪代码可以发现,其在不断的通过ping命令连接Zygote进程(SystemServer和Zygote进程通过socket方式通讯,其他进程通过Binder方式通讯);

总结: 在开始执行启动服务之前总是会先尝试通过socket方式连接Zygote进程,在成功连接之后才会开始启动其他服务。

继续来看startBootstrapServices方法:

// Activity manager runs the show.
        mActivityManagerService = mSystemServiceManager.startService(
                ActivityManagerService.Lifecycle.class).getService();
        mActivityManagerService.setSystemServiceManager(mSystemServiceManager);
        mActivityManagerService.setInstaller(installer);

这段代码主要是用于启动ActivityManagerService服务,并为其设置SysServiceManager和Installer。ActivityManagerService是系统中一个非常重要的服务,Activity,service,Broadcast,contentProvider都需要通过其余系统交互。

首先看一下Lifecycle类的定义:

public static final class Lifecycle extends SystemService {
        private final ActivityManagerService mService;

        public Lifecycle(Context context) {
            super(context);
            mService = new ActivityManagerService(context);
        }

        @Override
        public void onStart() {
            mService.start();
        }

        public ActivityManagerService getService() {
            return mService;
        }
    }

可以看到其实ActivityManagerService的一个静态内部类,在其构造方法中会创建一个ActivityManagerService,通过刚刚对Installer服务的分析我们知道,SystemServiceManager的startService方法会调用服务的onStart()方法,而在Lifecycle类的定义中我们看到其onStart()方法直接调用了mService.start()方法,mService是Lifecycle类中对ActivityManagerService的引用,所以我们可以看一下ActivityManagerService的start方法的实现:

private void start() {
        Process.removeAllProcessGroups();
        mProcessCpuThread.start();

        mBatteryStatsService.publish(mContext);
        mAppOpsService.publish(mContext);
        Slog.d("AppOps", "AppOpsService published");
        LocalServices.addService(ActivityManagerInternal.class, new LocalService());
    }

由于ActivityManagerService的创建过程比较复杂这里不做过多的分析了,主要是在其构造方法中初始化了一些变量。

然后是启动PowerManagerService服务:

mPowerManagerService = mSystemServiceManager.startService(PowerManagerService.class);

启动方式跟上面的ActivityManagerService服务相似都会调用其构造方法和onStart方法,PowerManagerService主要用于计算系统中和Power相关的计算,然后决策系统应该如何反应。同时协调Power如何与系统其它模块的交互,比如没有用户活动时,屏幕变暗等等。

然后是启动LightsService服务

mSystemServiceManager.startService(LightsService.class);

主要是手机中关于闪光灯,LED等相关的服务;也是会调用LightsService的构造方法和onStart方法;

然后是启动DisplayManagerService服务

mDisplayManagerService = mSystemServiceManager.startService(DisplayManagerService.class);

主要是手机显示方面的服务;

然后是启动PackageManagerService,该服务也是android系统中一个比较重要的服务,包括多apk文件的安装,解析,删除,卸载等等操作。

Slog.i(TAG, "Package Manager");
        mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
                mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
        mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot();
        mPackageManager = mSystemContext.getPackageManager();

可以看到PackageManagerService服务的启动方式与其他服务的启动方式有一些区别,直接调用了PackageManagerService的静态main方法,这里我们看一下其main方法的具体实现:

public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer,
            boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
        PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,
                factoryTest, onlyCore);
        ServiceManager.addService("package", m);
        return m;
    }

可以看到也是直接使用new的方式创建了一个PackageManagerService对象,并在其构造方法中初始化相关变量,最后调用了ServiceManager.addService方法,主要是通过Binder机制与JNI层交互,这里不再扩展。

然后启动UserManagerService和SensorService,至此startBootstrapServices方法执行完成。

然后查看startCoreServices方法:

private void startCoreServices() {
        // Tracks the battery level.  Requires LightService.
        mSystemServiceManager.startService(BatteryService.class);

        // Tracks application usage stats.
        mSystemServiceManager.startService(UsageStatsService.class);
        mActivityManagerService.setUsageStatsManager(
                LocalServices.getService(UsageStatsManagerInternal.class));
        // Update after UsageStatsService is available, needed before performBootDexOpt.
        mPackageManagerService.getUsageStatsIfNoPackageUsageInfo();

        // Tracks whether the updatable WebView is in a ready state and watches for update installs.
        mSystemServiceManager.startService(WebViewUpdateService.class);
    }

可以看到这里启动了BatteryService(电池相关服务),UsageStatsService,WebViewUpdateService服务等。

最后看一下startOtherServices方法,主要用于启动系统中其他的服务,代码很多,这里就不贴代码了,启动的流程和ActivityManagerService的流程类似,会调用服务的构造方法与onStart方法初始化变量。

总结:

  • SystemServer进程是android中一个很重要的进程由Zygote进程启动;

  • SystemServer进程主要用于启动系统中的服务;

  • SystemServer进程启动服务的启动函数为main函数;

  • SystemServer在执行过程中首先会初始化一些系统变量,加载类库,创建Context对象,创建SystemServiceManager对象等之后才开始启动系统服务;

  • SystemServer进程将系统服务分为三类:boot服务,core服务和other服务,并逐步启动

  • SertemServer进程在尝试启动服务之前会首先尝试与Zygote建立socket通讯,只有通讯成功之后才会开始尝试启动服务;

  • 创建的系统服务过程中主要通过SystemServiceManager对象来管理,通过调用服务对象的构造方法和onStart方法初始化服务的相关变量;

  • 服务对象都有自己的异步消息对象,并运行在单独的线程中;

另外对android源码解析方法感兴趣的可参考我的:
android源码解析之(一)-->android项目构建过程
android源码解析之(二)-->异步消息机制
android源码解析之(三)-->异步任务AsyncTask
android源码解析之(四)-->HandlerThread
android源码解析之(五)-->IntentService
android源码解析之(六)-->Log
android源码解析之(七)-->LruCache
android源码解析之(八)-->Zygote进程启动流程

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千万级抖音网红秀才账号被封禁

9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...

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亚马逊股东起诉公司和贝索斯,称其在购买卫星发射服务时忽视了 SpaceX

9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。

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苹果上线AppsbyApple网站,以推广自家应用程序

据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。

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特斯拉美国降价引发投资者不满:“这是短期麻醉剂”

特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。

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光刻机巨头阿斯麦:拿到许可,继续对华出口

据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。

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马斯克与库克首次隔空合作:为苹果提供卫星服务

近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。

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𝕏(推特)调整隐私政策,可拿用户发布的信息训练 AI 模型

据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。

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荣耀CEO谈华为手机回归:替老同事们高兴,对行业也是好事

9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。

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AI操控无人机能力超越人类冠军

《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。

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AI生成的蘑菇科普书存在可致命错误

近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。

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社交媒体平台𝕏计划收集用户生物识别数据与工作教育经历

社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”

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国产扫地机器人热销欧洲,国产割草机器人抢占欧洲草坪

2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。

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罗永浩吐槽iPhone15和14不会有区别,除了序列号变了

罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。

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