Android源代码分析方法组件详解

1. 类方法
- 1.1 Handler方法
- 1.2 Looper方法
- 1.3 Binder
- 1.4 Instrumentation
2. 组件
- 2.1 AMS、WMS、Window
- - 2.1.1 AMS作用
  - 2.1.2 WMS作用
  - 2.1.3 Window作用
  - 2.1.4 Activity与Window
  - 2.1.5 AMS与WMS
- 2.2 DVM、ART、JVM
- - 2.2.1 Dalvik虚拟机（ Dalvik Virtual Machine，DVM）
  - 2.2.2 Android虚拟机（Android Runtime，ART）
  - 2.2.3 Java虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）
  - 2.2.4 DVM与JVM的区别
  - 2.2.5 ART与DVM的区别
- 2.3 Content Providers
- 2.4 TLS（Transport Layer Security）
- 2.5 应用程序二进制接口（Application binary interface，ABI）
- 2.6 BOOT_COMPLETED广播-自启动
3. 另附两篇Application源码分析过程中的文章
4. 参考文章

1. 类方法

1.1 Handler方法

子线程与主线程的消息传送的方法，用于向消息队列中插入消息。在子线程中刷新UI，会造成UI更新冲突，线程不安全。

序号	方法描述
1	public final boolean sendMessage (Message msg)。发送消息，返回是否发送成功
2	public void handleMessage(Message msg)。接收消息，用于更新UI

1.2 Looper方法

无限循环方法，用于封装消息循环和消息队列的类，用于在线程中进行消息处理。

序号	方法描述
1	private static void prepare(boolean quitAllowed)。创建一个消息循环
2	public static void loop()。开始循环

1.3 Binder

Android进程间的通信机制，与传统的进程间通信机制相比，Binder进程间通信机制在进程间传输数据时，只需要执行一次拷贝操作，不仅提高了效率，而且节省了内容空间。

序号	方法描述
1	public static final int getCallingPid()。获取远程Binder调用端的pid
2	public static final native long clearCallingIdentity()。清除远程Binder调用端uid和pid信息，返回origId变量
3	public static final int getCallingPid()。获取远程Binder调用端的uid
4	public static final native void restoreCallingIdentity(long token)。通过origId变量，还原远程Binder调用端的uid和pid信息

1.4 Instrumentation

具有跟踪application及activity生命周期的功能，用于android 应用测试框架中，被做为基类使用。
Instrumentation可以把测试包和目标测试应用加载到同一个进程中运行。既然各个控件和测试代码都运行在同一个进程中了，测试代码当然就可以调用这些控件的方法了，同时修改和验证这些控件的一些数据。
Android instrumentation是Android系统里面的一套控制方法或者“钩子”。这些钩子可以在正常的生命周期（正常是由操作系统控制的)之外控制Android控件的运行。

序号	方法描述
1	public void callActivityOnCreate(Activity activity, Bundle icicle)。钩住了本应该系统调用的onCreate方法，然后由用户自己来控制勾住的这个方法什么时候执行
2	public void callActivityOnDestroy(Activity activity)。钩住了本应该系统调用的onDestroy方法
3	public void callActivityOnStart(Activity activity)。钩住了本应该系统调用的onStart方法

2. 组件

2.1 AMS、WMS、Window

Android的framework层主要是由AMS、 WMS和View构成，其中AMS和WMS属于Android中的系统服务。

2.1.1 AMS作用

统一调度所有应用程序的Activity的生命周期；
启动或杀死应用程序的进程；
启动并调度Service的生命周期；
注册BroadcastReceiver，并接收和分发Broadcast；
启动并发布ContentProvider；
调度task；
处理应用程序的Crash；
查询系统当前运行状态。

2.1.2 WMS作用

为所有窗口分配Surface。客户端向WMS添加一个窗口的过程，其实就是WMS为其分配一块Surface的过程，一块块Surface在WMS的管理下有序的排布在屏幕上。Window的本质就是Surface。
管理Surface的显示顺序、尺寸、位置；
管理窗口动画；
输入系统相关：WMS是派发系统按键和触摸消息的最佳人选，当接收到一个触摸事件，它需要寻找一个最合适的窗口来处理消息，而WMS是窗口的管理者，系统中所有的窗口状态和信息都在其掌握之中。

2.1.3 Window作用

与窗口相关，窗口是一个抽象的概念，从用户的角度来讲，它是一个界面；从SurfaceFlinger的角度来看，它是一个Layer，承载着和界面有关的数据和属性；从WMS角度来看，它是一个WindowState，用于管理和界面有关的状态。

2.1.4 Activity与Window

Activity只负责生命周期和事件处理；
Window只控制视图；
一个Activity包含一个Window，如果Activity没有Window，那就相当于Service。

2.1.5 AMS与WMS

AMS统一调度所有应用程序的Activity；
WMS控制所有Window的显示与隐藏以及要显示的位置。

2.2 DVM、ART、JVM

2.2.1 Dalvik虚拟机（ Dalvik Virtual Machine，DVM）

DVM是Google专门为Android平台开发的虚拟机，它运行在Android运行时库中。DVM并不是一个Java虚拟机（以下简称JVM）。

2.2.2 Android虚拟机（Android Runtime，ART）

Android 4.4发布，用来替换Dalvik虚拟技，Android 4.4默认采用的还是DVM，系统会提供一个选项来开启ART。在Android 5.0时，默认采用ART，DVM从此退出历史舞台。

2.2.3 Java虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）

Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。

2.2.4 DVM与JVM的区别

JVM基于栈则意味着需要去栈中读写数据，所需的指令会更多，这样会导致速度慢，对于性能有限的移动设备，显然不是很适合。DVM是基于寄存器的，它没有基于栈的虚拟机在拷贝数据而使用的大量的出入栈指令，同时指令更紧凑更简洁。但是由于显示指定了操作数，所以基于寄存器的指令会比基于栈的指令要大，但是由于指令数量的减少，总的代码数不会增加多少；
在Java SE程序中，Java类会被编译成一个或多个.class文件，打包成jar文件，而后JVM会通过相应的.class文件和jar文件获取相应的字节码。执行顺序为： .java文件 -> .class文件 -> .jar文件而DVM会用dx工具将所有的.class文件转换为一个.dex文件，然后DVM会从该.dex文件读取指令和数据。执行顺序为：.java文件 –>.class文件-> .dex文件。

2.2.5 ART与DVM的区别

DVM中的应用每次运行时，字节码都需要通过即时编译器（JIT，just in time）转换为机器码，这会使得应用的运行效率降低。而在ART中，系统在安装应用时会进行一次预编译（AOT，ahead of time）,将字节码预先编译成机器码并存储在本地，这样应用每次运行时就不需要执行编译了，运行效率也大大提升；
与DVM的GC不同的是，ART的GC类型有多种，主要分为Mark-Sweep GC和Compacting GC。ART的运行时堆的空间根据不同的GC类型也有着不同的划分，如果采用的是Mark-Sweep GC，运行时堆主要是由四个Space和多个辅助数据结构组成。

2.3 Content Providers

用于在不同的应用程序之间进行数据共享， Content Providers组件是运行在一个独立的应用程序中，即它本身也是一个Android应用程序。组件一次传递给业务层中的Android应用程序的数据的量可能会非常大的，结合Binder进程间通信机制以及匿名共享内存机制，Content Providers组件就可以高效的将它里面的数据传递给业务层中的Android应用程序访问了。

2.4 TLS（Transport Layer Security）

HTTPS依赖一种实现方式，目前通用的是SSL，数字证书是支持这种安全通信的文件。另外有SSL衍生出TLS和WTLS，前者是IEFT将SSL标准化之后产生的（TLS1.0），与SSL差别很小，后者是用于无线环境下的TSL。
Android5.0开始默认启用了TLSv1.1和TLSv1.2，但是从Android4.1开始TLSv1.1和TLSv1.2其实就被支持了，只是默认没有启用。
Android P的应用程序要求默认使用加密连接，将禁止 App 使用所有未加密的连接，无论是接收或者发送流量，未来都不能明码传输，需要使用下一代(Transport Layer Security)传输层安全协议，而 Android Nougat 和 Oreo 则不受影响。

2.5 应用程序二进制接口（Application binary interface，ABI）

ABI定义了一套规则,允许编译好的二进制目标代码能在所有兼容该ABI的操作系统中无需改动就能运行。不同的Android手机使用不同的CPU,因此需要提供对应的二进制接口交互规则(即对应的ABI文件)才能进行交互。部分CPU是能支持多种交互规则，但这是在牺牲性能的前提下所做的兼容。主流的ABI架构：

armeabiv-v7a: 第7代及以上的 ARM 处理器。2011年以后的生产的大部分Android设备都使用它；
arm64-v8a: 第8代、64位ARM处理器，很少设备，三星 Galaxy S6是其中之一；
armeabi: 第5代、第6代的ARM处理器，早期的手机用的比较多；
x86: 平板、模拟器用得比较多；
x86_64: 64位的平板。

2.6 BOOT_COMPLETED广播-自启动

在ActivityManagerService中由系统发送；
应用可以监听该广播，成为自启动权限，但是这样会有很多缺点，最大的缺点就是拖慢开机进度，影响用户体验；
开机状态会sys.boot_completed，可以通过该属性状态得到开机状态。

3. 另附两篇Application源码分析过程中的文章

Android Applicaion组件创建的源代码分析.https://blog.csdn.net/qq_26906345/article/details/103693846。
部分源代码详解.
https://blog.csdn.net/qq_26906345/article/details/103695560。

4. 参考文章

[1]: Android的Handler的简单理解和使用. https://blog.csdn.net/weixin_43548748/article/details/91128791.
[2]: Android消息处理机制:Handler中sendMessage()方法的几种重载方法. https://blog.csdn.net/fansl410k/article/details/79425765.
[3]: Android系统服务 —— WMS与AMS. https://www.jianshu.com/p/47eca41428d6.
[4]: Android源码的Binder权限控制. https://blog.csdn.net/bbmcdull/article/details/52046690.
[5]: Binder进程间通信系统. Android系统源代码情景分析.
[6]: Android进阶（三）：Application启动过程(最详细&最简单). https://www.jianshu.com/p/4a8f44b6eecb.
[7]: Application初始化过程，基于android10. https://juejin.im/post/5ddb6b0de51d4523307fca86.
[8]: Android内存优化:DVM和ART原理初探. https://blog.csdn.net/weixin_42336002/article/details/80610555.
[9]: Content Provider组件的实现原理. Android系统源代码情景分析.
[10]: Android HTTPS、TLS版本支持相关解决方案. https://blog.csdn.net/devrecord/article/details/88580235.
[11]: 不同版本的TLS在Android中的支持情况. https://blog.csdn.net/yanzhenjie1003/article/details/80202476.
[12]: 加密传输才是王道！谷歌在 Android P 上默认启用 TLS. https://www.oschina.net/news/95202/dns-over-tls-support-in-android-p.
[13]: Android instrumentation原理. https://blog.csdn.net/a19891024/article/details/54342799.
[14]: Instrumentation的理解. https://www.jianshu.com/p/5a7768f22b36.
[15]: Android ABI的浅析. https://www.jianshu.com/p/d2119b3880d8.
[16]: 关于BOOT_COMPLETED广播-自启动. https://www.jianshu.com/p/679dc03ee650.
[17]: PackageManagerService原理分析文章合集. https://www.douban.com/note/726553288/.
[18]: PackageManagerService服务框架详解. https://www.jianshu.com/p/ef058fcfcd30.
[19]: Android 插件化原理解析——Hook机制之AMS&PMS.https://www.jianshu.com/p/8632fdc86009.
[20]: 一篇文章看明白 Android PackageManagerService 工作流程.https://blog.csdn.net/freekiteyu/article/details/82774947.

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