Android系统源代码情景分析（第三版）.pdf

内 容 简 介在内容上，本书结合使用情景，全面、深入、细致地分析了Android系统的源代码，涉及Linux内核层、硬件抽象层（HAL）、运行时库层（Runtime）、应用程序框架层（Application Framework）及应用程序层（Application）。在组织上，本书将上述内容划分为初识Android系统、Android专用驱动系统及Android应用程序框架三大篇。初识 Android系统篇介绍了参考书籍、基础知识及实验环境搭建；Android专用驱动系统篇介绍了Logger日志驱动程序、Binder进程间通信驱动程序及Ashmem匿名共享内存驱动程序；Android应用程序框架篇从组件、进程、消息和安装四个维度对Android应用程序的框架进行了深入的剖析。通过上述内容及其组织，本书使读者既能从整体上把握Android系统的层次结构，又能从细节上掌握每一个层次的要点。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据Android系统源代码情景分析/罗升阳著.3版.北京：电子工业出版社，2017.10ISBN 978-7-121-32521-2.A.罗.移动终端应用程序程序设计.TN929.53中国版本图书馆CIP数据核字（2017）第199928号策划编辑：符隆美责任编辑：葛娜印刷：北京京科印刷有限公司装订：北京京科印刷有限公司出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路173信箱 邮编：100036开本：8501168 1/16 印张：53 字数：1585千字版次：2012年10月第1版2017年10月第3版印次：2017年10月第1次印刷定价：129.00元凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至，盗版侵权举报请发邮件至。本书咨询联系方式：010-51260888-819，。前言Android系统自2008年9月发布第一个版本1.0以来，截至2016年8月发布最新版本7.0，一共存在十多个版本。本书在2012年10月出版第一版时，选择了Android 2.3的源代码来分析Android系统的实现，主要是因为就当时而言，它的基础架构是最稳定的，而且也是使用最广泛的。本书有两个特点。一是通过使用情景来分析Android源代码。这种方式不仅能使读者带着目标去阅读源代码，还能把系统各个模块有机地联系在一起来理解。二是分析的内容都是Android系统的核心基础架构。这些内容在后来的版本中，都是灵魂般地稳定存在的。例如，智能指针、硬件抽象层（HAL）、匿名共享内存（Ashmem）、Binder IPC和四大组件管理等。因此，读者阅读了本书之后，能够自行去阅读和分析其他的Android源代码。这种“授人以鱼，不如授人以渔”的效果，正是本书所追求的目标。因为技术发展日新月异，只有掌握了本质和宗旨，才能以不变应万变。笔者记得2010年学习Linux内核时，一开始就从当时的最新版本（2.6.32）入手，结果犹如跌入茫茫大海之中。高版本的源代码，为了解决和优化一些问题，往往会引进一些复杂的概念，以及增加一些难以理解的代码。对于初学者来说，这些复杂的概念和难以理解的代码，会阻碍他们理解代码的核心思想。后来笔者改为从0.11版本（Linux的第一个基本可以正常运行的内核版本，于1991年发布）入手，才逐渐进入状态。Linux内核完全注释这本书，就是以0.11版本为蓝本，对Linux内核进行分析的。本书自第一版发布以来，经历了6次重印，得到了读者的热烈反馈和建议。基于这些反馈和建议，本书在2015年12月进行了相应的修订。在不到两年的时间内，修订版又经历了4次重印，这充分说明了读者对本书的厚爱。本次修订仍以Android 2.3版本的源代码为蓝本，并且根据读者持续的反馈和建议（http:/ Android系统有关的参考书籍、Android源代码工程环境的搭建方法，以及为真机编译ROM的过程；第2章介绍Android系统的硬件抽象层；第3章介绍Android系统的智能指针。读者可能会觉得奇怪，为什么一开始就介绍Android系统的硬件抽象层呢？因为涉及硬件，它似乎是一个深奥的知识点。其实不然，Android系统的硬件抽象层无论是从实现上，还是从使用上，它的层次都是非常清晰的；而且从下到上涵盖了整个Android系统，包括Android系统在用户空间和内核空间的实现。内核空间主要涉及硬件驱动程序的编写方法，而用户空间涉及运行时库层、应用程序框架层及应用程序层。因此，尽早学习Android系统的硬件抽象层，有助于我们从整体上去认识Android系统，以便后面可以更好地分析它的源代码。在分析Android系统源代码的过程中，经常会碰到智能指针，第3章我们就重点分析Android系统智能指针的实现原理，也是为了后面可以更好地分析Android系统源代码。Android专用驱动系统篇包含三个章节的内容。我们知道，Android系统是基于Linux内核来开发的，但是由于移动设备的CPU和内存配置都要比PC低，因此，Android系统并不是完全在Linux内核上开发的，而是在Linux内核里面添加了一些专用的驱动模块来使它更适合于移动设备。这些专用的驱动模块同时也形成了Android系统的坚实基础，尤其是Logger日志驱动程序、Binder进程间通信驱动程序，以及Ashmem匿名共享内存驱动程序，它们在Android系统中被广泛地使用。在此篇中，我们分别在第4章、第5章和第6章分析Logger日志系统、Binder进程间通信系统和Ashmem共享内存系统的实现原理，为后面深入分析Android应用程序的框架打下良好的基础。Android应用程序框架篇包含十个章节的内容。我们知道，在移动平台中，Android系统和iOS系统比的是谁的应用程序更丰富、质量更高、用户体验更好，谁就能取得最终的胜利。因此，每个平台都在尽最大努力吸引第三方开发者来为其开发应用程序。这就要求平台必须提供良好的应用程序架构，以便第三方开发者可以将更多的精力集中在应用程序的业务逻辑上，从而开发出数量更多、质量更高和用户体验更好的应用程序。在此篇中，我们将从组件、进程、消息和安装四个维度来分析Android应用程序的实现框架。第7章到第10章分析Android应用程序四大组件Activity、Service、Broadcast Receiver和Content Provider的实现原理；第11章和第12章分析Android应用程序进程的启动过程；第13 章到第15章分析Android应用程序的消息处理机制；第16章分析Android应用程序的安装和显示过程。学习了这些知识之后，我们就可以掌握Android系统的精髓了。本书特点本书从初学者的角度出发，结合具体的使用情景，在纵向和横向上对Android系统的源代码进行了全面、深入、细致的分析。在纵向上，采用从下到上的方式，分析的源代码涉及Android系统的内核层（Linux Kernel）、硬件抽象层（HAL）、运行时库层（Runtime）、应用程序框架层（Application Framework）以及应用程序层（Application），这有利于读者从整体上掌握Android系统的架构。在横向上，从Android应用程序的组件、进程、消息和安装四个维度出发，全面地剖析Android系统的应用程序框架层，这有利于读者深入理解Android应用程序的架构及运行原理。目录第1篇 初识Android系统第1章准备知识.21.1Linux内核参考书籍.21.2Android应用程序参考书籍.31.3下载、编译和运行Android源代码.31.3.1下载Android源代码.51.3.2编译Android源代码.61.3.3运行Android模拟器.71.4下载、编译和运行Android内核源代码.81.4.1下载Android内核源代码.81.4.2编译Android内核源代码.81.4.3运行Android模拟器.91.5开发第一个Android应用程序.101.6单独编译和打包Android应用程序模块.121.6.1导入单独编译模块的mmm命令.121.6.2单独编译Android应用程序模块.131.6.3重新打包Android系统镜像文件.131.7为真机编译ROM.141.7.1下载LineageOS.161.7.2下载设备开源代码.161.7.3下载设备私有文件.171.7.4编译ROM.171.7.5刷入TWRP.171.7.6刷入ROM.19第2章硬件抽象层.212.1开发Android硬件驱动程序.222.1.1实现内核驱动程序模块.222.1.2修改内核Kconfig文件.29VIAndroid系统源代码情景分析（第三版）2.1.3修改内核Makefile文件.302.1.4编译内核驱动程序模块.302.1.5验证内核驱动程序模块.312.2开发C可执行程序验证Android硬件驱动程序.322.3开发Android硬件抽象层模块.342.3.1硬件抽象层模块编写规范.342.3.2编写硬件抽象层模块接口.372.3.3硬件抽象层模块的加载过程.412.3.4处理硬件设备访问权限问题.442.4开发Android硬件访问服务.462.4.1定义硬件访问服务接口.462.4.2实现硬件访问服务.472.4.3实现硬件访问服务的JNI方法.482.4.4启动硬件访问服务.512.5开发Android应用程序来使用硬件访问服务.52第3章智能指针.573.1轻量级指针.583.1.1实现原理分析.583.1.2应用实例分析.613.2强指针和弱指针.623.2.1强指针的实现原理分析.633.2.2弱指针的实现原理分析.693.2.3应用实例分析.75第2篇Android专用驱动系统第4章Logger日志系统.824.1Logger日志格式.834.2Logger日志驱动程序.844.2.1基础数据结构.854.2.2日志设备的初始化过程.864.2.3日志设备文件的打开过程.914.2.4日志记录的读取过程.924.2.5日志记录的写入过程.964.3运行时库层日志库.1014.4C/C+日志写入接口.1084.5Java日志写入接口.1124.6Logcat工具分析.1184.6.1基础数据结构.119目录VII4.6.2初始化过程.1234.6.3日志记录的读取过程.1354.6.4日志记录的输出过程.140第5章Binder进程间通信系统.1525.1Binder驱动程序.1535.1.1基础数据结构.1545.1.2Binder设备的初始化过程.1725.1.3Binder设备文件的打开过程.1735.1.4Binder设备文件的内存映射过程.1745.1.5内核缓冲区管理.1815.2Binder进程间通信库.1915.3Binder进程间通信应用实例.1965.4Binder对象引用计数技术.2045.4.1Binder本地对象的生命周期.2055.4.2Binder实体对象的生命周期.2095.4.3Binder引用对象的生命周期.2125.4.4Binder代理对象的生命周期.2175.5Binder对象死亡通知机制.2205.5.1注册死亡接收通知.2215.5.2发送死亡接收通知.2245.5.3注销死亡接收通知.2295.6Service.Manager的启动过程.2325.6.1打开和映射Binder设备文件.2345.6.2注册为Binder上下文管理者.2355.6.3循环等待Client进程请求.2395.7Service.Manager代理对象的获取过程.2465.8Service组件的启动过程.2525.8.1注册Service组件.2535.8.2启动Binder线程池.2975.9S