虽然Android系统自2008年9月发布第一个版本1.0以来,截至2011年10月发布最新版本4.0,一共存在十多个版本,但是据官方统计,截至2012年3月5日,占据首位的是Android 2.3,市场占有率达到66.5%;其次是Android 2.2,市场占有率为25.3%;第三位是Android 2.1,市场占有率为6.6%;而最新发布的Android 3.2和Android 4.0的市场占有率只有3.3%和2%。因此,在本书中,我们选择了Android 2.3的源代码来分析Android系统的实现,一是因为从目前来说,它的基础架构是最稳定的;二是因为它是使用最广泛的。
全书分为初识Android系统篇、Android专用驱动系统篇和Android应用程序框架篇三个部分。
初识Android系统篇包含三个章节的内容,主要介绍Android系统的基础知识。第1章介绍与Android系统有关的参考书籍,以及Android源代码工程环境的搭建方法;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、iOS系统和Windows Phone系统正在形成三足鼎立之势,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,分析的源代码涉及了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、消息以及安装四个角度出发,全面地剖析了Android系统的应用程序框架层,这有利于读者深入地理解Android应用程序的架构以及运行原理。
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5.1.4 设备文件内存映射过程
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5.1.5 内核缓冲区管理
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5.1.5.1 分配内核缓冲区
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5.1.5.2 释放内核缓冲区
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5.1.5.3 查询内核缓冲区
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5.2 Binder进程间通信库
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5.3 Binder进程间通信应用实例
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5.4 Binder对象引用计数技术
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5.4.1 Binder本地对象的生命周期
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5.4.2 Binder实体对象的生命周期
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5.4.3 Binder引用对象的生命周期
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5.4.4 Binder代理对象的生命周期
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5.5 Binder对象死亡通知机制
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5.5.1 注册死亡接收通知
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5.5.2 发送死亡接收通知
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5.5.3 注销死亡接收通知
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5.6 Service Manager的启动过程
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5.6.1 打开和映射Binder设备文件
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5.6.2 注册成为Binder上下文管理者
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5.6.3 循环等待Client进程请求
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5.7 Service Manager代理对象接口的获取过程
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5.8 Service的启动过程
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5.8.1 注册Service组件
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5.8.1.1 封装通信数据为Parcel对象
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5.8.1.2 发送和处理BC_TRANSACTION命令协议
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5.8.1.3 发送和处理BR_TRANSACTION返回协议
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5.8.1.4 发送和处理BC_REPLY命令协议
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5.8.1.5 发送和处理BR_REPLY返回协议
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5.8.2 循环等待Client进程请求
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5.9 Service代理对象接口的获取过程
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5.10 Binder进程间通信机制的Java实现接口
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5.10.1 获取Service Manager的Java代理对象接口
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5.10.2 AIDL服务接口解析
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5.10.3 Java服务的启动过程
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5.10.4 获取Java服务的代理对象接口
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5.10.5 Java服务的调用过程
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6.1 Ashmem驱动程序
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6.1.1 相关数据结构
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6.1.2 设备初始化过程
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6.1.3 设备文件打开过程
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6.1.4 设备文件内存映射过程
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6.1.5 内存块的锁定和解锁过程
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6.1.6 解锁状态内存块的回收过程
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6.2 运行时库cutils的匿名共享内存接口
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6.3 匿名共享内存的C++访问接口
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6.3.1 MemoryHeapBase
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6.3.1.1 Server端的实现
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6.3.1.2 Client端的实现
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6.3.2 MemoryBase
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6.3.2.1 Server端的实现
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6.3.2.2 Client端的实现
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6.3.3 应用实例
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6.4 匿名共享内存的Java访问接口
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6.4.1 MemoryFile
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6.4.2 应用实例
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6.5 匿名共享内存的共享原理分析
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7.1 Activity组件应用实例
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7.1 Activity组件应用实例
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7.2 根Activity的启动过程
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7.3 Activity在进程内的启动过程
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7.4 Activity在新进程中的启动过程
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8.1 Service组件应用实例
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8.2 Service在新进程中的启动过程
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8.3 Service在进程内的绑定过程
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9.1 广播应用实例
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9.2 广播接收者的注册过程
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9.3 广播的发送过程
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10.1 Content Provider组件应用实例
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10.1.1 ArticlesProvider
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10.1.2 Article
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10.2 Content Provider组件的启动过程
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10.3 Content Provider组件的数据共享原理
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10.4 Content Provider组件的数据更新通知机制
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10.4.1 内容观察者的注册过程
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10.4.2 数据更新的通知过程
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11.1 Zygote进程的启动脚本
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11.2 Zygote进程的启动过程
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11.3 System进程的启动过程
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12.1 应用程序进程的创建过程
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12.2 Binder线程池的启动过程
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12.3 消息循环的创建过程
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13.1 创建线程消息队列
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13.2 线程消息循环过程
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13.3 线程消息发送过程
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13.4 线程消息处理过程
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14.1 InputManager的启动过程
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14.1.1 创建InputManager
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14.1.2 启动InputManager
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14.1.3 启动InputDispatcher
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14.1.4 启动InputReader
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14.2 InputChannel的注册过程
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14.2.1 创建InputChannel
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14.2.2 注册Server端InputChannel
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14.2.3 注册当前激活窗口
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14.2.4 注册Client端InputChannel
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14.3 键盘消息的分发过程
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14.3.1 InputReader处理键盘事件
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14.3.2 InputDispatcher分发键盘事件
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14.3.3 当前激活的窗口获得键盘消息
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14.3.4 InputDispatcher获得键盘事件处理完成通知
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14.4 InputChannel的注销过程
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14.4.1 销毁应用程序窗口
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14.4.2 注销Client端InputChannel
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14.4.3 注销Server端InputChannel
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15.1 应用程序主线程消息循环模型
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15.2 界面无关的应用程序子线程消息循环模型
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15.3 界面相关的应用程序子线程消息循环模型
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16.1 应用程序的安装过程
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16.2 应用程序的显示过程