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Android 源码分析

关于我

前言

AOSP的源码是非常庞大的,里面的语言主要有C/C++,Java, 汇编,为了让大家能有更好的阅读体验,我专门写了篇文章作为导读

如何阅读Android源码

系统结构

Android系统结构很复杂,可能大家平常都是应用层开发比较多,我们开发的app属于最上层

应用层下面有个应用框架层(framework),也就是我们经常在Android Studio中可以直接点击看到那些源码,应用层和应用框架层都是用Java写的

在应用框架层下面是Native层,也就是我们调用的native方法的实现层,这一层主要是用C/C++写的

在Native层再往下就是Linux内核层,这一层主要是用C和汇编来写的

在Native层和Linux内核层之间还有个硬件抽象层,准确讲它应该属于Linux内核层,因为都是些驱动相关的 但是因为Linux是开源的,如果放在Linux内核层就必须开源代码,为了保护厂商的驱动源码,所以将这些代码专门提出来,放到了一个硬件抽象层

可以看到,Android系统用了Java,C/C++,汇编,这些不同的语言和层级是如何打通的呢?这里主要涉及到JNI和Syscall, 我们知道Java是运行在虚拟机中的,在Native层就有一个专门的虚拟机,dex代码和so动态链接库都会加载到这个虚拟机中, 使用同一个进程空间,dex代码和so动态链接库之间定义的相同的接口,就像我们平时写服务器和客户端用相同的接口字段一样, 这样Java和C/C++之间就可以相互通信了,而这套机制就叫JNI(Java Native Interface)

Native层是运行在用户空间的,Linux内核层是运行在内核空间,一般情况下,用户进程是不能访问内核的, 它既不能访问内核所在的内存空间,也不能调用内核中的函数. 而Syscall就是专门用来让Native访问Linux内核的, 在/platform/bionic/libc/kernel/uapi/asm-generic/unistd.h中,在这个文件中为每一个系统调用规定了唯一的编号,叫做系统调用号

#define __NR_epoll_create1 20
#define __NR_epoll_ctl 21
#define __NR_epoll_pwait 22
#define __NR_dup 23

这里面每一个宏就是一个系统调用号,每一个调用号都会对应Linux内核的一个操作. Syscall是单向的,只能是Native调用Linux内核, JNI却是双向的,Java可以调用C++,C++也可以调用Java.那么Linux内核如何调用Native呢,其实也很简单, 内核直接运行一个可执行程序就可以了,比如native中的init进程就是这样调用的

通信方式

Android系统中有许多通信方式,最常见就是Binder和Handler,这是我们平常开发中用到的,另外底层常见的还有Socket, pipe,signal 除了Handler只能用于线程间通信外,其他都可以进行进程间通信,当然你也可以用来做线程间通信,只是有点杀鸡用牛刀的感觉.

Binder作为Android系统提供的一种IPC机制,无论从系统开发还是应用开发,都是Android系统中最重要的组成. Binder通信采用c/s架构,从组件视角来说,包含Client、Server、ServiceManager以及binder驱动, 其核心实现原理是用系统调用ioctl在内核空间进行进程间通信,它还做了许多良好的封装,比如如果发现调用者和接收者是同一进程,就不会去走系统调用,而是直接调用

Handler消息机制我们比较熟悉,Handler消息机制是由一组MessageQueue、Message、Looper、Handler共同组成的,为了方便且称之为Handler消息机制. 其核心实现原理是共享内存,由于工作线程与主线程共享地址空间,即Handler实例对象mHandler位于线程间共享的内存堆上,工作线程与主线程都能直接使用该对象. Handler最经典的地方就是消息队列,MessageQueue存放要处理的消息Message,Looper无限循环从MessageQueue中取Message发到对应线程处理

内容分类

本项目以android-8.0.0_r17和kernel/msm(高通内核android-8.0.0_r0.16)为基础,重点分析跟应用程序相关的源码,主要内容如下:

  • Android系统启动流程,应用启动流程,四大组件启动流程,这将列入系统启动篇
  • 系统常用服务ActivityManagerService,WindowManagerService等,这将列入系统服务篇
  • 通信机制,主要是Binder和Handler,这将列入通信篇
  • 进程和线程的创建,运行,销毁,这将列入进程篇
  • View的绘制和显示流程,事件分发机制,这将列入图形绘制篇
  • Android虚拟机ART运行机制,类加载机制,Java注解,Java反射,这将列入虚拟机篇
  • Android对于Java集合的优化算法,这将列入Java基础篇

我将持续更新本项目,尽可能地为大家提供透彻的Android源码分析,每篇文章我会挂在issue上,方便大家探讨并提出问题

工具篇

系统启动篇


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