Android 源码分析之旅1--系统架构与分析方法、工具

《Android 源码分析之旅》目录

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《Android 源码分析之旅》的全部目录将作如下安排：

第1章节——本篇文章，将介绍一些基本的概念、方法、工具。
第2章节——着重介绍Binder IPC机制。因为Android Framework中充斥着进程间通信的过程，因此这里提前学习。
第3章节——介绍一些Android常见源码分析。
第4章节——着重介绍HAL层的相关知识。
后续慢慢补充。。。

为什么要学习Android源码？

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。

前言

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

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：

旧版本的Android系统架构.jpg

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：

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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：

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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。

作者：小楠总
链接：http://www.jianshu.com/p/a4b40a9d1b4f
來源：简书
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