Android底层有一定的认识，研究过相关的Android源码

Posted 2020-09-08

一、系统架构：

一）、系统分层：（由下向上）【如图】

1、安卓系统分为四层，分别是Linux内核层、Libraries层、FrameWork层，以及Applications层；

其中Linux内核层包含了Linux内核和各种驱动；

Libraries层包含各种类库（动态库（也叫共享库）、android运行时库、Dalvik虚拟机），编程语言主要为C或C++

FrameWork层大部分使用java语言编写，是android平台上Java世界的基石

Applications层是应用层，我们在这一层进行开发，使用java语音编写

2、Dalvik VM和传统JVM的区别：

传统的JVM：编写.java文件 à 编译为.class文件 à 打包成.jar文件

Dalvik VM：  编写.java文件 à 编译为.class文件 à 打包成.dex文件 à 打包成.apk文件(通过dx工具)

       将所有的类整合到一个文件中，提高了效率。更适合在手机上运行

 

1、Linux内核层[LINUX KERNEL]：

包含Linux内核和驱动模块（比如USB、Camera、蓝牙等）。

Android2.2（代号Froyo）基于Linux内核2.6版本。

2、Libraries层[LIBRARIES]：

这一层提供动态库（也叫共享库）、android运行时库、Dalvik虚拟机等。

编程语言主要为C或C++，所以可以简单的看成Native层。

3、FrameWork层[APPLICATION FRAMEWORK]：

这一层大部分用java语言编写，它是android平台上Java世界的基石。

4、Applications层[APPLICATION]：应用层

 

如图所示：

系统分层的图整体简化为下面的一张图，对应如下：

FrameWork层       --------à        Java世界

Libraries层           --------à        Native世界

Linux内核层         --------à        Linux OS

 

Java世界和Native世界间的通信是通过JNI层

JNI层和Native世界都可以直接调用系统底层

 

二）、系统编译：

1、主要步骤：系统环境的准备，下载源码、编译源码、输出结果：

目前系统的编译环境只支持Ubuntu 以及 Mac OS 两种操作系统，磁盘的控件要足够大

在下载源码的时候，由于Android源码使用Git进行管理，需要下载一些工具，如apt-get install git-core curl

源码下载好后，进行编译：首先搭建环境，部署JDK（不同的源码编译时需要的JDK版本不同，如2.2需要JDK5，2.3需要1.6），

                                          然后设置编译环境：使用. build/envsetup.sh脚本；选择编译目标（可以根据自己需要的版本进行不同的搭配）

                                          最后通过make –j4的命令进行编译。（make是编译的函数即命令，j4指的是cpu处理器的核数：单核的是j4 x i；双核的是j8）

最后将编译好的结果进行输出：所有的编译产物都位于 /out 目录下

2、编译流程图

 

 

 

二、系统的启动：

通过Linux内核将Linux系统中用户空间的第一个进程init启动起来，这是安卓世界第一个被启动的进程；

然后在init中会加载init.rc的配置文件，并开启系统的守护进程（守护media（多媒体的装载）和孵化器zygote（Java世界的开启）），其实此时调试桥的守护进程也被开启起来了；

然后会处理一些动作执行，在app_main.cpp中会将Zygote孵化器（Zygote是整个java世界的基础，整个安卓世界中（包括framework和app等apk）都是由孵化器启动的）启动起来：

在app_main中，会调用AppRuntime的start方法开启AppRuntime，其实开启的是其父类AndroidRuntime的start方法被调用，zygote由此就被调用了，此时Native层的右上角有一块区域即ANDROID RUNTIME就启动起来了；

与此同时，AppRuntime会调用ZygoteInit的main方法启动ZygoteInit（整个的APPLICATION 和FRAMEWORK都会由ZygoteInit带起来的，JNI也被启动起来）：

在ZygoteInit中会调用SystemServer这个类，在SystemServer的main方法中启动init1()方法，将system_init.cpp开启起来，在init1()方法中，将整个Native世界（即LIBRARIES层）开启起来了

然后在system_init.cpp会调用SystemServer的init2()方法开启ServerThread，通过ServerThread将framework层开启起来（所有的就全部开启起来了），即java世界（APPLICATION FRAMEWORK）就被启动了；此时ActivityManager，WindowManager，PackageManager（最主要，所有的清单文件及apk都有它管理）等等framework层全部开启起来

 

一）安卓系统的总体启动顺序：

1、通过LINUX内核，将init进程启动起来（是Linux系统中用户空间的第一个进程）

2、将ANDROID RUNTIME这一块的内容启动完毕

3、分为两步分别启动LIBRARIES（即Native世界）和APPLICATION FRAMEWORK（即java世界）

1）先启动LIBRARIES（即Native世界）

2）后启动APPLICATION FRAMEWORK（即java世界）【ActivityManager，WindowManager，电源管理等等】

二）具体启动流程

一）、启动流程：

1、init进程：——安卓世界第一个被启动的进程

       加载一堆配置文件，核心加载的init.rc配置文件，其中包含了孵化器和守护进程都被开启了

1）、启动服务：开启ServerManager

守护进程启动（Daemon Process）：/system/bin/servicemanager

守护的是：

①、Java世界的开启：onrestart  restart  zygote

②、多媒体的装载：onrestart  restart  media

@、adbd的守护也被开启起来了，即调试桥的守护进程也被开启起来了

2）、启动孵化器Zygote

       在app_main中启动孵化器Zygote，整个安卓世界中（包括framework和app等apk）都是由孵化器启动的

       【此时虚拟机还没开启起来，只是配置了一些vm的参数】

3、app_main：——开启孵化器

       app_main中，调用AppRuntime的start方法，将Native层的右上角有一块区域，即ANDROID RUNTIME启动起来

其中的start方法实际是其父类AndroidRuntime的start方法

【此时VM虚拟机被开启起来了，通过start方法开启，在AndroidRuntime中并设置了默认的内存大小16M】

【注册JNI，并启动孵化器Zygote】

4、ZygoteInit开启

       AppRuntime被启动后，会调用ZygoteInit的main方法，启动ZygoteInit；

       然后，整个的APPLICATION 和FRAMEWORK都会由ZygoteInit带起来的

5、SystemServer启动：

       ZygoteInit调用SystemServer这个类，在SystemServer的main方法中启动init1()方法，将system_init.cpp开启起来

       在init1()方法中，将整个Native世界开启起来了

6、ServerThread启动（开启framework层）

调用SystemServer的init2()方法开启ServerThread，通过ServerThread将framework层开启起来（所有的就全部开启起来了）

       此时ActivityManager，WindowManager，PackageManager（最主要，所有的清单文件及apk都有它管理）等等framework层全部开启起来

 

二）、具体介绍：

1、启动入口：init进程

@、源码位置：/system/core/init/init.c

@、进程入口：main方法

1）创建文件夹，挂载设备【通过mkdir的命令创建，挂载一些系统设备后】

2）重定向输入输出，如错误信息输出【设置了一些输入输出的处理】

3）设置日志输出【一些系统的日志】

4）init.rc系统启动的配置文件【加载了相关的信息，不同版本的手机所特有的配置信息】

①、文件位置：/system/core/rootdir

②、守护进程启动（Daemon Process）：/system/bin/servicemanager

守护的是

Java世界的开启：onrestart  restart  zygote

       多媒体的装载：onrestart  restart  media

       adbd守护也被开启起来了，即调试桥（adb[Android Debug Bridge]）的守护进程（adbd[Android Debug Bridge Daemon]）也被开启起来了

③、启动Zygote——app_main.cpp【Zygote是整个java世界的基础】

              当编译之后，在system/bin/app_process下会有孵化器的启动Xzygote

              守护进程被开启之后，紧接着Zygote也被启动起来了

5）解析和当前设备相关的配置信息（/init.%s.rc）

Tips：

当解析完init.rc和设备配置信息后会获取到一系列Action

Init将动作的执行划分为四个阶段（优先级由大到小）:

early-init        ：初期

Init                ：初始化阶段

early-boot       ：系统启动的初期

boot               ：系统启动

6）处理动作执行：这个阶段Zygote将被启动

7）无限循环阶段，等待一些事情发生

 

2、Zygote简介：

@、Zygote启动：app_main.cpp

1）Zygote简介：

①、本身为Native的应用程序

②、由init进程通过init.rc加载

2）功能分析：

①、Main方法中AppRuntime.start(),工作由父类AndroidRuntime来完成

②、在AndroidRuntime中开启了如下内容：

@startVM——开启虚拟机（查看堆内存设置）：默认16M【】

@注册JNI函数【此时还在Native层，需要将连接java和c的桥（即JNI）搭建好】

@启动“com.android.internal.os.ZygoteInit”的main方法

【系统级别的包（由runtime的start方法开启的这个包）】

start方法实际是其父类AndroidRuntime的

@进入java世界的入口

 

3、ServiceThread的简介：（java世界所做的事情）

1）preloadClasses();：预加载class

       读取一个preloaded-classes的配置文件

       此文件的内容非常多，这就是安卓系统启动慢的原因之一

       此时会有一个垃圾回收的操作gc()，将无用的回收掉

2）ZygoteInit在main方法中利用JNI开启com.android.server.SystemServer

3）启动system_init.cpp处理Native层的服务

4）然后调用SystemServer的init2()

5）启动ServiceThread，启动android服务

6）Launcher启动

 

三、开机时的时间消耗：

1、ZygoteInit.main()中会预加载类

目录：framework/base/preload-class

ZygoteInit.main()会加载很多的类，将近1800多个（安卓2.3的）

2、开机时会对系统所有的apk进行扫描

       需要将所有的应用展现给用户，就需要对apk进行扫描，扫描所有的包

       data目录下有个apk的包

       system目录下有个apk的包

       framework目录下也有相关的包

3、SystemServer创建的那些Service