360資深Android開發帶你入門Framework

今天，跟你們聊聊，Framework開發的那些事。

系統應用開發，如今來講，已經開始脫離系統，單獨拿出來開發，系統定製接口，已提供給應用調用，用來加強功能。

原生的桌面，撥號，設置，已經無法作出差別化優點，所以都費盡心機，來進行應用深度開發。

對於以前維護系統應用模塊的人來說，修修補補，真的沒有什麼成長。天天的工做來講，沒有很深的技術壁壘，很容易被別人攻陷。

好比設置，好比聯繫人，在小的改動，修改故障的時候，沒有很是高的要求，作過應用開發的，均可以過來參合一腳，改改問題。而讓一個應用開發得去修改系統接口，估計改的心累，而且猶豫不決。

技術壁壘，也即是本身的競爭優點。只有頑強的技術能力，並鍥而不捨的學習，擴充本身的深度，廣度，那麼你的位置則牢不可破，不會輕易被替代。

Framework的核心技術

這節，小編從自身的角度，講講系統應用開發，該如何向Framework進軍，進行學習，掌握更加核心的技術。

這裏有人會說，我作應用風生水起，也遊刃有餘，不比大家作系統Framework的差，何須把系統應用開發的貶的一文不值。這裏要說一下，文中沒有這個意思，你的應用作的有聲有色，賺的盆滿鉢滿，這裏確定有其因素。好比它的性能，它的界面絢麗，百變主題。或者它有智能識別，等等。這些都叫作差別化產品，有其亮點，特點，才能殺出重圍。

而系統應用開發，我這裏偏向於手機整機開發中的OEM廠商，主要作出系統，可以保證功能正常，不會花費大量人力精力去作應用深度開發，系統重構的。這裏主要會以追求速度，同時知足客戶的硬件要求，好比多個霍爾器件，多個溫度傳感器，多個皮套功能，等等，但不多去大量改動應用架構，以避免影響最終量產。

以上，就是特指的這個應用開發人員。隨後，我來說講，Framework須要掌握哪些知識呢？

操做系統

熟悉個人人都知道，我特喜歡把這個放在第一位，緣由很簡單，它確實支撐了我隨後的全部知識根基，讓我可以從容不迫的，將一個個系統拆解出來。

咱們就拿安卓來說，啓動過程

Android 啓動過程框架

跟linux一模一樣，因此很容易遷移過來，同時，差別化的init進程，完成初始任務，建立安卓世界的孵化器，既然這裏要進入安卓世界，而安卓世界的基礎語言是java，那麼就須要一個Java虛擬機，因而孵化器就要構造一個虛擬機，用來解析執行Java編譯出來的字節流。而孵化器自己是由c cpp語言實現，因而Java虛擬機就是由c cpp語言寫出來的，linux操做系統也是c（還有一些彙編）寫出來的，因而Java虛擬機運行的Java語言，就須要跟c cpp打交道，因而就有了JNI。

孵化器作了幾件事情:

1.完成Java虛擬機的構造

2.完成JNI對接Java與c的橋樑

3.加載公共的共享庫

4.等待別人給它發消息，建立新進程

在這期間，孵化器要作一件事情，即是建立system_server ，這個進程要作什麼呢？咱們建立了一個能夠運行Java的虛擬機，這時咱們就要提供一堆系統接口，用來協助應用開發，好比請求網絡啦，好比建立界面啦，好比定位啦，獲取存儲卡啦，等等支持，方便用戶開發功能。一個平臺的好壞，每每取決於它的功能是否強大，是否有豐富的技術文檔，以及開發調試工具。

因此就有了一堆線程，好比AMS，WMS，PMS，BT，WIFI，這些均可以在/proc/{ system_server_pid}/ tast找到記錄。

有了這些線程，那麼咱們就能夠輕鬆的去實現不少功能啦。這時咱們就要配套的開發工具，好比AS編輯器，能夠編輯，編譯出來APK，安裝到手機運行。

關於操做系統，須要掌握的知識點爲:

1.進程，線程概念

2.互斥，死鎖機制與原理，如何避免死鎖

3.內存管理機制，虛擬內存

4.靜態庫與動態庫的區別

5.進程之間的內存屏障，如何通訊（IPC）

6.binder的通訊優點

這裏先想到這些，注意不是要完成懂全部機制，要的是總體理解便可。以下問題，請思考下，看是否可以答上來。

若是我寫了一個應用，名字叫作，com.codegg.home 在主activity裏面，加載一個佈局，layout_main. xml，佈局裏面寫入了一個TextView，那麼我想調試這個TextView，要在com.codegg.home這個進程下斷點，仍是在system_server進程下斷點呢？若是是想調試ActivityThread. java的話？應該在哪一個進程下斷點呢？

以上答案，都是com.codegg.home下斷點，緣由是這兩個當前的運行進程，都是在com.codegg.home裏，因此要調試的話，要在com.codegg.home進程下斷點。

那麼咱們再來思考下，我如今要去追應用的啓動過程，start Activity的流程，要在哪一個地方下斷點呢？

咱們知道這個流程，最終核心的都在Activity manager server裏面，而它是在system server進程裏面，以一個線程的狀態存在，因而咱們要調試，就要在system server上面下斷點了。

搞清楚了system server後，以咱們熟悉的AMS WMS PMS 舉例。這些服務線程，完成應用的請求任務，將結果返回給應用。好比查看當前運行的全部Activity，就是應用發起請求，從操做系統那裏，先找到server manager，這個手裏拿到一堆服務的句柄，也能夠說令牌，你只能經過這個找到它。

當server manager一看你有權限，就幫你把對應的AMS的句柄給你，這個句柄操做系統也認識，對應到system server的AMS引用上，也就是你經過這個句柄，調用它的方法，操做系統就會將你的請求，傳遞到system server中去，同時操做系統知道這個句柄是AMS的第20號（這個20號表明查詢當前運行的全部Activity的方法），而後就喚醒system server，同時從binder線程池，這個線程跟AMS同樣，是個線程，從線程池拿出一個，調用AMS的20號方法。

調用完成後，從操做系統層面，把數據交給調用的應用，實現數據傳輸。這裏面定義的傳遞數據格式是包裹，也就是序列化數據。

瞭解進程通訊

好了，這塊就說這麼多，主要是說下進程通訊，以及binder這種通訊的簡單邏輯。這裏說下，爲何要通訊。

由於操做系統設計，管理的軟件單元是進程，進程間自己不聯繫，彼此看不見。一個進程想跟另外一個說話，他兩都認識的人是操做系統。由於他們是由操做系統管理的。操做系統經過從硬盤將程序裝載進入內存，同時給每個分配了進程號，因而他們就都在系統裏面有了標記，同時每一個都起了名字，一個叫我就喜歡吃，一個叫我就喜歡喝。喜歡喝的一我的孤單，他不認識喜歡吃的，他就問操做系統，有沒有人喜歡吃的，操做系統一查，說有啊，而後把喜歡吃的的進程號給他，他就能夠找到喜歡吃的了。

而後操做系統給他了一輛車，讓他把想給喜歡吃的的東西，裝在車上寄過去。這個車子是操做系統提供的，這個車子就是通訊方式。好比汽車，飛機，步行。

因而進程間的通訊方式就是，從操做系統找到目標，而後拿到通訊方式，用操做系統給的通訊工具，進行通訊。

數據結構和算法

這塊完成了，咱們再來說一個內容:

文件=文件頭+文件內容

咱們發現，這裏MP3格式，OGG格式，都屬於一個文件的格式聲明，這個咱們能夠用HEX工具打開MP3文件，能夠看到剛開始的位置，這塊屬於描述後面的內容該如何解析，好比文件名字，文件大小，文件格式，系統根據這個描述，嘗試用對應的解碼器解碼，解碼完成後進行播放。

這裏解碼器如何解碼，就是算法。而文件頭，就是描述這個文件的數據結構。

因而，咱們就知道

程序=數據結構+算法

好比我要寫個貪吃蛇，如何描述蛇的狀態，長度，當前軌跡，這些都是須要表徵出來，而後圍繞着這個描述內容，進行操做，這塊就屬於算法。

完成的程序，運行起來，就是進程。因此進程是一個存在於內存的東西，操做系統用一個表格記錄進程數據，好比進程號，父類進程，進程打開的文件句柄，進程當前狀態，進程的上下文（上下文是保存當前CPU的寄存器，保存現場用的，由於寄存器是隻有一份，當一個進程被打斷時候，另個進程運行，那麼以前的就要把它當前的寄存器存下來，防止被別人蓋掉，等到下次本身運行的時候，再恢復回來，保證本身運行正常），程序是存在硬盤或者其餘存儲設備，掉電不會丟失，而進程是內存的，因此掉電就再也不了。

**程序如何加載，系統如何識別的呢？**這就又回到開頭的地方，數據結構加算法，也叫文件頭和文件內容。源碼通過編譯連接，變成一個文件，咱們親切的叫它可執行文件。那麼咱們來講說它。

咱們常見的兩種可執行文件，windows上面稱爲PE格式，linux稱爲ELF，二者都是從COFF格式演化來的，這塊參考《連接器與加載器》，喜歡感興趣，能夠下載閱讀此書。

程序是如何在CPU執行的？

那麼有了格式描述，操做系統就知道如何解析它了，而後把對應的代碼段，數據段，堆棧區域配置好，將代碼裝載進入內存中，而後將下一條執行位置，也就是PC寄存器，指向這個可執行文件配置的text 入口，這個就是程序的入口點，這個咱們去寫的main方法，能夠簡單理解成入口，實際狀況是在這個前面，系統加入了一些代碼，爲運行此程序作準備，準備OK纔會真正調用到main方法，這段代碼叫建立此進程的環境，好比參數，堆棧初始化。

聊到這裏，咱們從別的緯度，再來看看。

數字電路的與或非邏輯電路，開啓了新世界的大門。咱們用斷點，通電，表示兩個狀態。咱們不能說，好像有電，好像沒電，因此，計算機的世界，定義了二進制，由於是非能夠界定，孰是孰非很差界定。

因而，在咱們的電路板上，規定了0-0.6V，表明了沒電，4.4-5V，表明了有電，中間的數值，表明了器件的錯誤，不穩定性。

因而沒電用0表示，有電用1表示，實際世界就是兩個區間電壓。

CPU在石英晶振的推進下，執行一條條指令。指令是什麼呢？就是一串串數字，每一串表明一個具體含義。

因此，CPU可以執行多少條指令，是考量它是否強大的一個重要參數，另外一個是它執行一天指令的時間，也叫指令週期，越短越好。也就是兩個CPU同時作一個加法，誰用時短誰就強。

CPU拿到一條指令，就會在石英晶振的推進下，將這條指令執行完，而後將PC寄存器加1，讀取下一條指令。

咱們常常遇到的非法指令，就是由於CPU拿到了一個不認識的數據串，致使異常。好比它的指令集裏面，有加法，有減法，你給他說你給我翻個跟頭（非法指令），他罵了一句去你的吧，老子不會（異常報錯）。通常這種狀況是指令不識別，好比你用了新的arm指令，又在舊的arm板子運行這個程序，就會掛掉，提示非法指令。

剛開始的操做系統，嵌入式的操做系統，是沒有作內存保護，就是程序段能夠跳到數據段執行，固然如今加入了內存管理單元，會將數據段內存描述成可讀可寫不可執行，若是PC（程序寄存器）指向了這個地方，去讀取執行的時候，就會報非法訪問。

若是沒有保護，你去讀取數據段的數據，做爲指令執行，出現指令異常就太正常了。

好了，今天就給你們介紹這麼多，有什麼想方法或者建議歡迎留言評論。

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