Android博客文章整理

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经过一年的努力，整理了博客上所有的Android文章，一共划分为三大篇，十六个章节，820页，系统地分析了Android系统的源代码，从Linux内核层、HAL层、运行时库层到应用程序框架层。整理期间困难重重，多次想要放弃，但是看到在四个多月不更新文章的情况下，博客访问量仍节节攀升，从评论中感受到了网友们的热情支持，受到了极大的鼓舞，最终坚持了下来。现在书本的内容已整理好，开始出售，欢迎大家支持！

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整理的内容并不是简单地复制了博客上的文章。博客文章由于发表得比较匆忙，不到六个月的时间，一共发表了50篇原创文章，平均每周发表两篇，而且都是利用工作之余时间来发表，因此，很多内容都不够全面、深入和细致。例如，在分析Binder进程间通信机制的一系列博客文章中，并没有提及到Binder对象的引用计数技术、死亡通知机制等重要内容，对Binder驱动中的内存管理也分析得不够系统；又如，在分析Android应用程序的安装过程时，没有提及到系统是如何为应用程序分配Linux用户ID以及Linux用户组ID。整理的内容对博客文章中不够全面、学入和细致的地方进行了相应的补充。此外，博客文章也会出现一些错误。例如，在《Android应用程序键盘（Keyboard）消息处理机制分析》这篇博客文章中，网友@foresee321指出了注册系统当前激活窗口的过程有误。整理的内容也对这些错误作出了修正。博客文章不够全面、深入、细致以及有误的地方不能一一而足，不过它们在重新整理的内容中都得到了解决。

整理的内容从初学者的角度来组织，由浅入深、自下而上地对Android系统的源代码进行了分析，目录结构如下所示：

第一篇  初识Android系统...........................................6
    第一章  准备知识..............................................7
        1.1  准备Linux内核基础知识................................7
        1.2  准备Android应用程序基础知识..........................8
        1.3  下载、编译和运行Android源代码........................8
            1.3.1  安装Git工具....................................9
            1.3.2  安装Java SDK...................................9
            1.3.3  安装其它工具包.................................9
            1.3.4  安装repo工具...................................9
            1.3.5  下载Android源代码..............................9
            1.3.6  编译Android源代码..............................10
            1.3.7  运行Android模拟器..............................11
        1.4  下载、编译和运行Android内核源代码....................12
            1.4.1  下载Android内核源代码..........................12
            1.4.2  修改Makefile文件...............................13
            1.4.3  编译Android内核源代码..........................13
            1.4.4  运行Android模拟器..............................14
        1.5  开发第一个Android应用程序............................14
        1.6  编译和打包单个Android应用程序模块....................17
            1.6.1  导入编译单个模块的mmm命令......................17
            1.6.2  编译单个Android应用程序模块....................18
            1.6.3  重新打包Android系统镜像文件....................18
    第二章  硬件抽象层............................................19
        2.1  开发Android硬件驱动程序..............................20
            2.1.1  实现内核驱动程序模块...........................21
            2.1.2  修改内核Kconfig文件............................27
            2.1.3  修改内核Makefile文件...........................28
            2.1.4  编译内核驱动程序模块...........................28
            2.1.5  验证内核驱动程序模块...........................29
        2.2  开发C可执行程序验证Android硬件驱动程序...............30
        2.3  开发Android硬件抽象层模块............................32
            2.3.1  硬件抽象层编写规范.............................32
                2.3.1.1  模块文件的命令规范.......................32
                2.3.1.2  结构体定义规范...........................33
            2.3.2  实现硬件抽象层访问接口.........................35
            2.3.3  硬件抽象层模块加载过程分析.....................39
            2.3.4  处理硬件设备访问权限问题.......................42
        2.4  开发Android硬件访问服务..............................44
            2.4.1  定义硬件访问服务接口...........................44
            2.4.2  实现硬件访问服务...............................45
            2.4.3  实现硬件访问服务的Java 本地接口方法............46
            2.4.4  启动硬件访问服务...............................49
        2.5  开发Android应用程序来调用硬件访问服务................50
    第三章  智能指针..............................................55
        3.1  轻量级指针...........................................57
            3.1.1  实现原理分析...................................57
            3.1.2  使用实例分析...................................59
        3.2  强指针和弱指针.......................................61
            3.2.1  强指针的实现原理分析...........................61
            3.2.2  弱指针的实现原理分析...........................68
            3.2.3  强指针和弱指针的使用实例分析...................74
第二篇  Android专用驱动系统.......................................79
    第四章  Logger日志系统........................................80
        4.1  Logger驱动程序.......................................83
            4.1.1  相关数据结构...................................83
            4.1.2  设备初始化过程.................................85
            4.1.3  设备文件打开过程...............................90
            4.1.4  日志读取过程...................................91
            4.1.5  日志写入过程...................................95
        4.2  运行时日志库写入接口.................................100
        4.3  C/C++日志写入接口....................................106
        4.4  Java日志写入接口.....................................110
        4.5  Logcat工具分析.......................................116
            4.5.1  相关数据结构...................................117
            4.5.2  初始化过程.....................................121
            4.5.3  日志读取过程...................................133
            4.5.4  日志输出过程...................................137
    第五章  Binder进程间通信系统..................................149
        5.1  Binder驱动程序.......................................151
            5.1.1  相关数据结构...................................152
            5.1.2  设备初始化过程.................................172
            5.1.3  设备文件打开过程...............................173
            5.1.4  设备文件内存映射过程...........................174
            5.1.5  内核缓冲区管理.................................181
                5.1.5.1  分配内核缓冲区...........................181
                5.1.5.2  释放内核缓冲区...........................187
                5.1.5.3  查询内核缓冲区...........................192
        5.2  Binder进程间通信库...................................193
        5.3  Binder进程间通信应用实例.............................197
        5.4  Binder对象引用计数技术...............................205
            5.4.1  Binder本地对象的生命周期.......................206
            5.4.2  Binder实体对象的生命周期.......................210
            5.4.3  Binder引用对象的生命周期.......................213
            5.4.4  Binder代理对象的生命周期.......................218
        5.5  Binder对象死亡通知机制...............................221
            5.5.1  注册死亡接收通知...............................221
            5.5.2  发送死亡接收通知...............................225
            5.5.3  注销死亡接收通知...............................229
        5.6  Service Manager的启动过程............................232
            5.6.1  打开和映射Binder设备文件.......................234
            5.6.2  注册成为Binder上下文管理者.....................235
            5.6.3  循环等待Client进程请求.........................239
        5.7  Service Manager代理对象接口的获取过程................245
        5.8  Service的启动过程....................................252
            5.8.1  注册Service组件................................253
                5.8.1.1  封装通信数据为Parcel对象.................254
                5.8.1.2  发送和处理BC_TRANSACTION命令协议.........257
                5.8.1.3  发送和处理BR_TRANSACTION返回协议.........270
                5.8.1.4  发送和处理BC_REPLY命令协议...............282
                5.8.1.5  发送和处理BR_REPLY返回协议...............288
            5.8.2  循环等待Client进程请求.........................291
        5.9  Service代理对象接口的获取过程........................294
        5.10  Binder进程间通信机制的Java实现接口..................302
            5.10.1  获取Service Manager的Java代理对象接口.........303
            5.10.2  AIDL服务接口解析..............................312
            5.10.3  Java服务的启动过程............................315
            5.10.4  获取Java服务的代理对象接口....................321
            5.10.5  Java服务的调用过程............................324
    第六章  Ashmem匿名共享内存系统................................329
        6.1  Ashmem驱动程序.......................................330
            6.1.1  相关数据结构...................................330
            6.1.2  设备初始化过程.................................332
            6.1.3  设备文件打开过程...............................334
            6.1.4  设备文件内存映射过程...........................336
            6.1.5  内存块的锁定和解锁过程.........................338
            6.1.6  解锁状态内存块的回收过程.......................345
        6.2  运行时库cutils的匿名共享内存接口.....................346
        6.3  匿名共享内存的C++访问接口............................349
            6.3.1  MemoryHeapBase.................................349
                6.3.1.1  Server端的实现...........................349
                6.3.1.2  Client端的实现...........................353
            6.3.2  MemoryBase.....................................359
                6.3.2.1  Server端的实现...........................360
                6.3.2.2  Client端的实现...........................362
            6.3.3  应用实例.......................................364
        6.4  匿名共享内存的Java访问接口...........................370
            6.4.1  MemoryFile.....................................370
            6.4.2  应用实例.......................................375
        6.5  匿名共享内存的共享原理分析...........................386
第三篇  Android应用程序框架篇.....................................390
    第七章  Activity组件的启动过程................................391
        7.1  Activity组件应用实例.................................391
        7.2  根Activity的启动过程.................................397
        7.3  Activity在进程内的启动过程...........................429
        7.4  Activity在新进程中的启动过程.........................438
    第八章  Service组件的启动过程.................................441
        8.1  Service组件应用实例..................................441
        8.2  Service在新进程中的启动过程..........................448
        8.3  Service在进程内的绑定过程............................460
    第九章  Android系统广播机制...................................483
        9.1  广播应用实例.........................................484
        9.2  广播接收者的注册过程.................................491
        9.3  广播的发送过程.......................................499
    第十章  Content Provider组件的实现原理........................521
        10.1  Content Provider组件应用实例........................522
            10.1.1  ArticlesProvider..............................523
            10.1.2  Article.......................................533
        10.2  Content Provider组件的启动过程......................548
        10.3  Content Provider组件的数据共享原理..................570
        10.4  Content Provider组件的数据更新通知机制..............593
            10.4.1  内容观察者的注册过程..........................594
            10.4.2  数据更新的通知过程............................601
    第十一章  Zygote和System进程的启动过程........................609
        11.1  Zygote进程的启动脚本................................609
        11.2  Zygote进程的启动过程................................612
        11.3  System进程的启动过程................................619
    第十二章  Android应用程序进程的启动过程.......................628
        12.1  应用程序进程的创建过程..............................628
        12.2  Binder线程池的启动过程..............................637
        12.3  消息循环的创建过程..................................640
    第十三章  Android应用程序的消息处理机制.......................644
        13.1  创建线程消息队列....................................644
        13.2  线程消息循环过程....................................649
        13.3  线程消息发送过程....................................654
        13.4  线程消息处理过程....................................658
    第十四章  Android应用程序的键盘消息处理机制...................666
        14.1  InputManager的启动过程..............................669
            14.1.1  创建InputManager..............................669
            14.1.2  启动InputManager..............................672
            14.1.3  启动InputDispatcher...........................674
            14.1.4  启动InputReader...............................676
        14.2  InputChannel的注册过程..............................687
            14.2.1  创建InputChannel..............................688
            14.2.2  注册Server端InputChannel......................695
            14.2.3  注册当前激活窗口..............................699
            14.2.4  注册Client端InputChannel......................704
        14.3  键盘消息的分发过程..................................708
            14.3.1  InputReader处理键盘事件.......................708
            14.3.2  InputDispatcher分发键盘事件...................715
            14.3.3  当前激活的窗口获得键盘消息....................727
            14.3.4  InputDispatcher获得键盘事件处理完成通知.......741
        14.4  InputChannel的注销过程..............................745
            14.4.1  销毁应用程序窗口..............................746
            14.4.2  注销Client端InputChannel......................754
            14.4.3  注销Server端InputChannel......................756
    第十五章  Android应用程序线程的消息循环模型...................762
        15.1  应用程序主线程消息循环模型..........................762
        15.2  界面无关的应用程序子线程消息循环模型................764
        15.3  界面相关的应用程序子线程消息循环模型................766
    第十六章  Android应用程序的安装和显示过程.....................775
        16.1  应用程序的安装过程..................................775
        16.2  应用程序的显示过程..................................808

第一篇包含三个章节，介绍了Android系统源代码的下载、编译和运行，Android系统的智能指针，以及Android系统的硬件抽象层。在应用程序框架层的Native代码中，大量的使用了智能指针，因此，在分析Android系统的源代码之前，我们需要对它的智能指针有所了解。学习Android系统的硬件抽象层，能够使得我们迅速掌握Android系统的层次结构。

第二篇也是包含三个章节，分析Android系统在Linux内核中的三个专用驱动，分别是日志驱动、Binder驱动和匿名共享内存驱动。毋容置疑，这三个专用驱动构成了Android系统的基础，学习它们对了解Android系统有非常大的帮助。

第三篇包含了十个章节，系统地分析Android应用程序的架构，从应用程序组件、进程、消息和安装四个角度来它进行系统的分析。移动平台最核心的竞争力是运行在它上面的丰富的、高质量的应用程序，而这些丰富的、高质量的应用程序离不开优秀的应用程序基础设施和架构，因此，花了很大的篇幅来介绍Android应用程序的架构，同时它是理解整个Android系统的一个很好切入点，毕竟系统所做的一切都是为使得它上面的应用程序能够好好地运行、好好地为用户服务。