Android源码阅读方法
很多读者,尤其是初学者特别抗拒去看源码,这里我说明一下为什么要进行源码分析。其中包括下面一些好处:
学习Android源码有助于我们学习其中的设计模式、思想、架构。
熟悉整个源码的架构,有助于我们更加正确地调用 Android 提供的 SDK,写出高效正确的代码。
学习源码有助于我们面试,因为大公司都喜欢问这些。
学习源码有助于我们学习一些黑科技,比如学习插件化的从时候我们需要学习 Hook 机制,但是学习Hook机制的时候我们需要掌握Activity的启动流程、消息机制等等机制。
我个人觉得,只懂得去调用 API,跟掌握API底层的实现,这是一个码农跟高级工程师的区别。只会用API每天只能做很多重复性的工作,但是学习了源码以后,我们能够做到很多原生API做不到的事情,这就是我们所说的黑科技,这样能够让我们的知识面更加广泛,因为,即使一个人天资再好也罢,如果他的见识面不够广泛,很多东西(比如说热更新、插件化、NDK)没有接触过的话,永远只能停留在他所到达的瓶颈上面。对于像本人一样在做系统 APP、系统 Framework 层开发和定制来说源码可能比较重要,但是这并不意味着做第三方 APP的时候就不重要。当然,学习源码需要有一定的耐心,也可能需要你在分析的过程中去画一些图(图片更加直观)、花额外的时间去学习源码用到的设计模式等等,学习源码是一个比较痛苦的事情,因为你会发现掌握了源码并不意味者你就能够一步登天。但是随着亲们慢慢地掌握了整个Android的系统架构的时候,相信你不会后悔当初自己的付出。因为我一直都相信,付出必定会有所收获。
这里扯个题外话,刚刚提到 NDK,我觉得 NDK 也是一块比较重要的模块,它能够利用C/C++ 来实现 Java 实现不了,或者用 Java 去实现的时候效率很低的事情,比如说 QQ 的变声功能、全民K歌的音频混合、视频处理、直播等等,所以有时间的话我将会写一些关于NDK的文章。
最近一直在维护系统相机APP,打算研究和补充一下HAL层的相关知识。借此契机,打算重构一下这个《Android源码分析之旅》的文集,接下来会补充一些整体系统架构、UML(类图、时序图)、其他方面的源码分析等知识。
Android系统架构
将这个C/C++编译链接生成二进制文件的这个过程是谁做的?
谈到 Android 系统架构,很多人第一反应可能就是这张最经典的图片:
sshot-1.png
但是,上面这张图已经过时了,因为Android系统架构中增加了HAL层,新的架构可以在source.android.com 中看到:
ape_fwk_all.png
根据上图,Android系统架构从上往下分别是:
应用框架:应用框架最常被应用开发者使用。作为硬件开发者,我们应该非常了解开发者 API,因为很多此类 API 都可直接映射到底层 HAL 接口,并可提供与实现驱动程序相关的实用信息。
Binder IPC:Binder 进程间通信 (IPC) 机制允许应用框架跨越进程边界并调用 Android 系统服务代码,从而使得高级框架 API 能与 Android 系统服务进行交互。在应用框架级别,开发者无法看到此类通信的过程,但一切似乎都在“按部就班地运行”。
系统服务:应用框架 API 所提供的功能可与系统服务通信,以访问底层硬件。服务是集中的模块化组件,例如窗口管理器、搜索服务或通知管理器。Android 包含两组服务:“系统”(诸如窗口管理器和通知管理器之类的服务)和“媒体”(与播放和录制媒体相关的服务)。
硬件抽象层 (HAL):硬件抽象层 (HAL) 会定义一个标准接口以供硬件供应商实现,并允许 Android 忽略较低级别的驱动程序实现。借助 HAL,我们可以顺利实现相关功能,而不会影响或无需更改更高级别的系统。HAL 实现会被封装成模块 (.so) 文件,并会由 Android 系统适时地加载。
Linux 内核:开发设备驱动程序与开发典型的 Linux 设备驱动程序类似。Android 使用的 Linux 内核版本包含一些特殊的补充功能,例如:唤醒锁(这是一种内存管理系统,可更主动地保护内存)、Binder IPC 驱动程序以及对移动嵌入式平台非常重要的其他功能。这些补充功能主要用于增强系统功能,不会影响驱动程序开发。我们可以使用任一版本的内核,只要它支持所需功能(如 Binder 驱动程序)。不过,建议使用 Android 内核的最新版本。
其中,HAL层常见的模块有:
ape_fwk_hal.png
细节
Android Framework:包含了HAL层以上的所有层,指的是整个系统的框架。对应AOSP中的framework文件夹。
Application Framework:更多的指是API相关的,属于应用程序这边的框架。比如Activity、ActivityThread等,而不包含AMS。
Android Framework包含了Java实现部分以及C/C++(native)实现部分。以后在分析Camera源码的时候会有所体现。
源码的下载与查看、工具介绍
需要准备的工作:
Ubuntu/Mac 系统下,推荐使用 Android Studio进行查看。
Windows系统下,推荐使用 Source Insight 进行查看。
UML建模工具:推荐使用Start UML,用于画类图以及时序图。
下载源码,推荐下面文章中使用网盘下载的方式。
参考文章如下:
关于源码的下载与导入查看的参考文章:
http://www.cnblogs.com/Napoleon-Wang/p/6706773.html
关于Source Insight的使用:
http://blog.csdn.net/shulianghan/article/details/50553001
关于UML建模的知识:
http://www.jianshu.com/p/a0704aa2b092
源码分析方法与经验
关于源码架构的介绍,参考下面的文章:
http://blog.csdn.net/itachi85/article/details/54695046
从顶层到底层,Android源码是十分庞大与复杂的,这里推荐一些源码分析的经验:
先结合官网等资料对整个Android系统做一个整体的把握,然后进行具体学习,接着持续迭代学习过程。
使用Source Insight/Android Studio等高效率的工具看源码、进行代码的跟踪,必要的时候进行Debug。
结合UML建模,画类图/时序图,避免思路混乱。
推荐“囫囵吞枣”式的学习,先粗略学习,然后细节深入。囫囵吞枣在这里并不是说不求甚解,这里的囫囵吞枣是要知道“吞了几个”,将来自己需要的时候再进行补充。跳跃式的学习、渐进式学习相结合。
先顶层,再到底层,从常用的系统级API或者插件级API进行入手学习。
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