Android 源碼分析之旅1 系統架構與分析方法、工具

本篇文章已受權微信公衆號 guolin_blog （郭霖）獨家發佈 本人小楠——一位勵志的Android開發者。

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###《Android 源碼分析之旅》目錄

《Android 源碼分析之旅》的所有目錄將做以下安排：

1. 第1章節——本篇文章，將介紹一些基本的概念、方法、工具。
2. 第2章節——着重介紹Binder IPC機制。由於Android Framework中充斥着進程間通訊的過程，所以這裏提早學習。
3. 第3章節——介紹一些Android常見源碼分析。
4. 第4章節——着重介紹HAL層的相關知識。
5. 後續慢慢補充。。。

###爲何要學習Android源碼？

不少讀者，尤爲是初學者特別抗拒去看源碼，這裏我說明一下爲何要進行源碼分析。其中包括下面一些好處：

1. 學習Android源碼有助於咱們學習其中的設計模式、思想、架構。
2. 熟悉整個源碼的架構，有助於咱們更加正確地調用Android提供的SDK，寫出高效正確的代碼。
3. 學習源碼有助於咱們面試，由於大公司都喜歡問這些。
4. 學習源碼有助於咱們學習一些黑科技，好比學習插件化的從時候咱們須要學習Hook機制，可是學習Hook機制的時候咱們須要掌握Activity的啓動流程、消息機制等等機制。

我我的以爲，只懂得去調用API，跟掌握API底層的實現，這是一個碼農跟高級工程師的區別。只會用API天天只能作不少重複性的工做，可是學習了源碼之後，咱們可以作到不少原生API作不到的事情，這就是咱們所說的黑科技，這樣可以讓咱們的知識面更加普遍，由於，即便一我的天資再好也罷，若是他的見識面不夠普遍，不少東西（好比說熱更新、插件化、NDK）沒有接觸過的話，永遠只能停留在他所到達的瓶頸上面。對於像本人同樣在作系統APP、系統Framework層開發和定製來講源碼可能比較重要，可是這並不意味着作第三方APP的時候就不重要。固然，學習源碼須要有必定的耐心，也可能須要你在分析的過程當中去畫一些圖（圖片更加直觀）、花額外的時間去學習源碼用到的設計模式等等，學習源碼是一個比較痛苦的事情，由於你會發現掌握了源碼並不意味者你就可以一步登天。可是隨着親們慢慢地掌握了整個Android的系統架構的時候，相信你不會後悔當初本身的付出。由於我一直都相信，付出一定會有所收穫。

這裏扯個題外話，剛剛提到NDK，我以爲NDK也是一塊比較重要的模塊，它可以利用C/C++來實現Java實現不了，或者用Java去實現的時候效率很低的事情，好比說QQ的變聲功能、全民K歌的音頻混合、視頻處理、直播等等，因此有時間的話我將會寫一些關於NDK的文章。

###前言

最近一直在維護系統相機APP，打算研究和補充一下HAL層的相關知識。藉此契機，打算重構一下這個《Android源碼分析之旅》的文集，接下來會補充一些總體系統架構、UML（類圖、時序圖）、其餘方面的源碼分析等知識。

###Android系統架構

談到Android系統架構，不少人第一反應可能就是這張最經典的圖片：

可是，上面這張圖已通過時了，由於Android系統架構中增長了HAL層，新的架構能夠在source.android.com中看到：

根據上圖，Android系統架構從上往下分別是：

1. 應用框架：應用框架最常被應用開發者使用。做爲硬件開發者，咱們應該很是瞭解開發者 API，由於不少此類 API 均可直接映射到底層 HAL 接口，並可提供與實現驅動程序相關的實用信息。
2. Binder IPC：Binder 進程間通訊 (IPC) 機制容許應用框架跨越進程邊界並調用 Android 系統服務代碼，從而使得高級框架 API 能與 Android 系統服務進行交互。在應用框架級別，開發者沒法看到此類通訊的過程，但一切彷佛都在「循序漸進地運行」。
3. 系統服務：應用框架 API 所提供的功能可與系統服務通訊，以訪問底層硬件。服務是集中的模塊化組件，例如窗口管理器、搜索服務或通知管理器。Android 包含兩組服務：「系統」（諸如窗口管理器和通知管理器之類的服務）和「媒體」（與播放和錄製媒體相關的服務）。
4. 硬件抽象層 (HAL)：硬件抽象層 (HAL) 會定義一個標準接口以供硬件供應商實現，並容許 Android 忽略較低級別的驅動程序實現。藉助 HAL，咱們能夠順利實現相關功能，而不會影響或無需更改更高級別的系統。HAL 實現會被封裝成模塊 (.so) 文件，並會由 Android 系統適時地加載。
5. Linux 內核：開發設備驅動程序與開發典型的 Linux 設備驅動程序相似。Android 使用的 Linux 內核版本包含一些特殊的補充功能，例如：喚醒鎖（這是一種內存管理系統，可更主動地保護內存）、Binder IPC 驅動程序以及對移動嵌入式平臺很是重要的其餘功能。這些補充功能主要用於加強系統功能，不會影響驅動程序開發。咱們可使用任一版本的內核，只要它支持所需功能（如 Binder 驅動程序）。不過，建議使用 Android 內核的最新版本。

其中，HAL層常見的模塊有：

######細節

1. Android Framework：包含了HAL層以上的全部層，指的是整個系統的框架。對應AOSP中的framework文件夾。
2. Application Framework：更多的指是API相關的，屬於應用程序這邊的框架。好比Activity、ActivityThread等，而不包含AMS。
3. Android Framework包含了Java實現部分以及C/C++（native）實現部分。之後在分析Camera源碼的時候會有所體現。

###源碼的下載與查看、工具介紹

須要準備的工做：

1. Ubuntu/Mac系統下，推薦使用Android Studio進行查看。
2. Windows系統下，推薦使用Source Insight進行查看。
3. UML建模工具：推薦使用Start UML，用於畫類圖以及時序圖。
4. 下載源碼，推薦下面文章中使用網盤下載的方式。

參考文章以下：

關於源碼的下載與導入查看的參考文章：

www.cnblogs.com/Napoleon-Wa…

關於Source Insight的使用：

blog.csdn.net/shulianghan…

關於UML建模的知識：

www.jianshu.com/p/a0704aa2b…

###源碼分析方法與經驗

關於源碼架構的介紹，參考下面的文章：

blog.csdn.net/itachi85/ar…

從頂層到底層，Android源碼是十分龐大與複雜的，這裏推薦一些源碼分析的經驗：

1. 先結合官網等資料對整個Android系統作一個總體的把握，而後進行具體學習，接着持續迭代學習過程。
2. 使用Source Insight/Android Studio等高效率的工具看源碼、進行代碼的跟蹤，必要的時候進行Debug。
3. 結合UML建模，畫類圖/時序圖，避免思路混亂。
4. 推薦「囫圇吞棗」式的學習，先粗略學習，而後細節深刻。囫圇吞棗在這裏並非說不求甚解，這裏的囫圇吞棗是要知道「吞了幾個」，未來本身須要的時候再進行補充。跳躍式的學習、漸進式學習相結合。
5. 先頂層，再到底層，從經常使用的系統級API或者插件級API進行入手學習。

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