Android Framework 之 使用系统编译的文件 添加到 SDK 的源码

Posted 2023-04-16

参考技术A

在上一篇文章中: android Framework 添加新的 系统服务
我们添加了 新的 系统服务 DemoManagerService, 客户端可以通过 DemoManager.java 访问。
但是 使用 Android Studio 新建一个项目时，是不能直接使用DemoManager.java, 因为当前Android Studio使用的是Google 原生的SDK (API31)，并没没有我们新增的服务.
由此，产生一个debug 的需求： 使用系统编译的文件 替换掉 SDK 的源码
以达到我们可以在Android studio 可以使用新的服务。

总的思想是，将新增、修改的类的编译成字节码文件，然后把它放到 android.jar中.

（JAVA_LIBRARIES， 不同厂商产物不一样）
例如路径： android\\out\\target\\common\\obj\\JAVA_LIBRARIES\\framework_intermediates
然后解压这个路径下 class 的 jar 包
则可以在路径：
(1) android\\app 下， 找到：

(2) android\\content

先找到 如： [SDK安装路径]\\platforms\\android-31\\目录，
将目录下的 android.jar 解压，将上面的五个文件， 添加到SDK 源码对应的目录中，即

[SDK安装路径]\\platforms\\android-31\\android\\android\\app
[SDK安装路径]\\platforms\\android-31\\android\\android\\content

然后，重新压缩 android文件， 并把后缀改为 android.jar (即替换掉原来的android.jar)

则可以使用DemoManager

Android 进阶——Framework 核心之dumpsys命令浅析

文章大纲

• 引言
• 一、Dumpsys 命令概述
• 二、 Dumpsys命令语法详解
• • 1、Package信息查询
  • 2、Activity信息查询
  • 3、网络信息查询
  • 4、其他常用服务信息查询
• 三、Dumpsys命令实现原理
• • 1、安卓binder服务管理
  • 2、Dumpsys源码分析

引言

Dumpsys是安卓系统提供用来动态查看系统内部服务运行状态的命令。了解dumpsys命令的使用方法，可以方便我们查看系统中各个进程内存使用情况，各个进程CPU占用率情况，各个应用apk运行情况，系统唤醒源情况等。同时，了解dumpsys命令使用方法的过程也是我们深入了解安卓各个服务的过程。

一、Dumpsys 命令概述

在Android系统中，各个系统服务进程之间主要是通过binder或者socket实现跨进程通信，大部分的服务程序使用binder通信的方式提供API接口，所有使用binder通信方式提供API接口的服务均由一个系统核心的服务管理进程——ServiceManager进程进行同一管理。其中Dumpsys命令就是Android系统提供用来查询ServiceManager中所有服务的状态以及服务内部详细信息的工具，其对应的Dumpsys源码文件——frameworks/native/cmds/dumpsys/dumpsys.cpp，在Android系统编译完成后，dumpsys命令会被打包在system.img中。Dumpsys命令可以理解成Android 独有的shell 程序，使用是 首先adb shell 进入到Android 系统环境，再根据以下发育执行相关命令：

dumpsys [-l][service]

命令	说明
dumpsys	输出设备中所有服务以及服务内部详细信息
dumpsys -l	输出设备中所有的服务名称
dumpsys service	输出名字为service的服务内部详细信息

二、 Dumpsys命令语法详解

1、Package信息查询

命令格式：

dumpsys package [-h][-f][--checkin][cmd]…

参数	说明
-h	输出package子命令帮助信息
-f	输出intent filter信息
–checkin	输出已经登记的安装包
cmd	子命令（可以在-h中查看有哪些子命令）

其中子命令：

cmd子命令	说明
prov[iders]	获取content providers信息
p[ackages]	获取安装包信息
s[hared-user]	获取共享用户ID的应用
m[essages]	打印运行时收集的信息
v[erifiers]	打印包校验信息
version	打印数据库版本信息
write	写当前位置
<package.name>	输出给定包的信息
installs	安装会话的详细信息
l[ibraries]	列出已知的共享库
f[ibraries]	列出手机的功能
k[eysets]	列出各个包的Signing KeySets
r[esolvers]	获取intent filter

2、Activity信息查询

命令格式：

dumpsys activity [-h][-a][-c][-p]…

参数	说明
-h	输出activity子命令帮助信息
-a	输出所有可用服务端状态
-c	输出客户端状态
-p	输出指定包的activity详细信息
cmd	子命令（可以在-h中查看有哪些子命令）

子命令：

cmd子命令	说明
a[ctivities]	activity堆栈状态
r[recents]	最近activity的状态
b[rodacasts] [package_name] [history [-s]]	广播状态
i[ntents] [package_name]	挂起的intent状态
p[rocesses] [package_name]	进程状态
o[om]	oom管理
perm[issions]	URI权限授权状态
prov[iders] [comp_spec…]	content provider状态
provider [comp_spec]	provider客户端状态
s[ervices] [comp_spec…]	服务状态
as[sociations]	跟踪应用程序的关联
service [comp_spec]	服务客户端状态
package [package_name]	指定包的所有状态
all	dump所有activities信息

3、网络信息查询

安卓系统网络连接和管理服务由四个系统服务ConnectivityService，NetworkPolicyManagerService，NetworkManagementService，NetworkStatsService共同配合完成网络连接和管理功能。因此，要查看设备网络相关信息，就需要使用dumpsys命令分别查看设备中这些服务的详细信息：

命令	说明
dumpsys connectivity	查看设备当前网络连接状态
dumpsys netpolicy	查看设备网络策略
dumpsys netstats	查看设备网络状态
dumpsys network_management	查看设备网络管理服务信息

4、其他常用服务信息查询

命令	说明
dumpsys meminfo	查看系统各个进程（某一个进程）内存使用情况
dumpsys cpuinfo	查看系统各个进程CPU占用情况
dumpsys power	查看系统应用申请wakelock情况
dumpsys batterstats	查看系统各个应用（进程）耗电情况
dumpsys alarm	查看系统RTC定时器使用情况
dumpsys wifi	查看wifi网络使用情况
dumpsys media.player	查看系统native播放器以及recorder创建以及使用情况

三、Dumpsys命令实现原理

1、安卓binder服务管理

Dumpsys基于安卓的binder通信机制实现，因此了解安卓binder通信机制是基础。安卓binder通信框架如图1所示（Binder通信机制详细内容请参考[1]&[2]）。它由客户端程序，服务端程序，ServiceManager进程，binder驱动四大部分组成。Binder即可作为进程间通信也可以作为进程内通信，它的优势在于客户端与服务端通信只需要一次数据拷贝。

如上图所示Binder通信是一个C/S架构，它们通过kernel的binder driver建立通信桥梁。ServiceManager在此框架中的作用相当于一个“路由器”，所有的服务通过addService接口把服务的“句柄”和名字注册到ServiceManager中，应用程序（客户端）调用服务接口时，首先使用ServiceManager的checkService/getService接口通过服务名字获取该服务的“句柄”，然后通过服务“句柄”调用相应的服务接口（BpBinder是client端创建的用于消息发送的代理,而BBinder是server端用于接收消息的通道）。其交互过程如图2所示服务“句柄”管理机制：

2、Dumpsys源码分析

Dumpsys命令在源码位于：frameworks/native/cmds/dumpsys/dumpsys.cpp。

int main(int argc, char* const argv[])
{
	//捕捉信号
    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
	//获取 ServiceManager服务的binder代理对象
    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
    fflush(stdout);
    if (sm == NULL) {
        aerr << "dumpsys: Unable to get default service manager!" << endl;
        return 20;
    }
    Vector<String16> services;
    Vector<String16> args;
    Vector<String16> skippedServices;
    bool showListOnly = false;
    bool skipServices = false;
    int timeoutArg = 10;
    static struct option longOptions[] = {
        {"skip", no_argument, 0,  0 },
        {"help", no_argument, 0,  0 },
        {     0,           0, 0,  0 }
    };

    while (1) {
        int c;
        int optionIndex = 0;
        //传入的参数转为case 的值
        c = getopt_long(argc, argv, "+t:l", longOptions, &optionIndex);

        if (c == -1) {
            break;
        }

        switch (c) {
        case 0:
            if (!strcmp(longOptions[optionIndex].name, "skip")) {
                skipServices = true;
            } else if (!strcmp(longOptions[optionIndex].name, "help")) {
                usage();
                return 0;
            }
            break;

        case 't':
            {
                char *endptr;
                timeoutArg = strtol(optarg, &endptr, 10);
                if (*endptr != '\\0' || timeoutArg <= 0) {
                    fprintf(stderr, "Error: invalid timeout number: '%s'\\n", optarg);
                    return -1;
                }
            }
            break;

        case 'l':
            showListOnly = true;
            break;

        default:
            fprintf(stderr, "\\n");
            usage();
            return -1;
        }
    }

    for (int i = optind; i < argc; i++) {
        if (skipServices) {
            skippedServices.add(String16(argv[i]));
        } else {
            if (i == optind) {
                services.add(String16(argv[i]));
            } else {
                args.add(String16(argv[i]));
            }
        }
    }

    if ((skipServices && skippedServices.empty()) ||
            (showListOnly && (!services.empty() || !skippedServices.empty()))) {
        usage();
        return -1;
    }

    if (services.empty() || showListOnly) {
        // gets all services 通过ServiceManager获取所有的服务
        services = sm->listServices();
        services.sort(sort_func);
        args.add(String16("-a"));
    }

    const size_t N = services.size();

    if (N > 1) {
        // first print a list of the current services
        aout << "Currently running services:" << endl;

        for (size_t i=0; i<N; i++) {
            sp<IBinder> service = sm->checkService(services[i]);
            if (service != NULL) {
                bool skipped = IsSkipped(skippedServices, services[i]);
                aout << "  " << services[i] << (skipped ? " (skipped)" : "") << endl;
            }
        }
    }

    if (showListOnly) {
        return 0;
    }

    for (size_t i = 0; i < N; i++) {
        String16 service_name = std::move(services[i]);
        if (IsSkipped(skippedServices, service_name)) continue;

        sp<IBinder> service = sm->checkService(service_name);
        if (service != NULL) {
            int sfd[2];

            if (pipe(sfd) != 0) {
                aerr << "Failed to create pipe to dump service info for " << service_name
                     << ": " << strerror(errno) << endl;
                continue;
            }

            unique_fd local_end(sfd[0]);
            unique_fd remote_end(sfd[1]);
            sfd[0] = sfd[1] = -1;

            if (N > 1) {
                aout << "-------------" << endl;
                aout << "DUMP OF SERVICE " << service_name << ":" << endl;
            }

            // dump blocks until completion, so spawn a thread..
            std::thread dump_thread([=, remote_end { std::move(remote_end) }]() mutable {
				//调用各自服务里的dump函数
                int err = service->dump(remote_end.get(), args);

                // It'd be nice to be able to close the remote end of the socketpair before the dump
                // call returns, to terminate our reads if the other end closes their copy of the
                // file descriptor, but then hangs for some reason. There doesn't seem to be a good
                // way to do this, though.
                remote_end.clear();

                if (err != 0) {
                    aerr << "Error dumping service info: (" << strerror(err) << ") " << service_name
                         << endl;
                }
            });

            auto timeout = std::chrono::seconds(timeoutArg);
            auto start = std::chrono::steady_clock::now();
            auto end = start + timeout;

            struct pollfd pfd = {
                .fd = local_end.get(),
                .events = POLLIN
            };

            bool timed_out = false;
            bool error = false;
            while (true) {
                // Wrap this in a lambda so that TEMP_FAILURE_RETRY recalculates the timeout.
                auto time_left_ms = [end]() {
                    auto now = std::chrono::steady_clock::now();
                    auto diff = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end - now);
                    return std::max(diff.count(), 0ll);
                };

                int rc = TEMP_FAILURE_RETRY(poll(&pfd, 1, time_left_ms()));
                if (rc < 0) {
                    aerr << "Error in poll while dumping service " << service_name << " : "
                         << strerror(errno) << endl;
                    error = true;
                    break;
                } else if (rc == 0) {
                    timed_out = true;
                    break;
                }

                char buf[4096];
                rc = TEMP_FAILURE_RETRY(read(local_end.get(), buf, sizeof(buf)));
                if (rc < 0) {
                    aerr << "Failed to read while dumping service " << service_name << ": "
                         << strerror(errno) << endl;
                    error = true;
                    break;
                } else if (rc == 0) {
                    // EOF.
                    break;
                }

                if (!WriteFully(STDOUT_FILENO, buf, rc)) {
                    aerr << "Failed to write while dumping service " << service_name << ": "
                         << strerror(errno) << endl;
                    error = true;
                    break;
                }
            }

            if (timed_out) {
                aout << endl << "*** SERVICE DUMP TIMEOUT EXPIRED ***" << endl << endl;
            }
            if (timed_out || error) {
                dump_thread.detach();
            } else {
                dump_thread.join();
            }
            if (N > 1) {
              std::chrono::duration<double> elapsed_seconds =
                  std::chrono::steady_clock::now() - start;
              aout << StringPrintf("--------- %.3fs ", elapsed_seconds.count()).c_str()
                   << "was the duration of dumpsys " << service_name << endl;
            }
        } else {
            aerr << "Can't find service: " << service_name << endl;
        }
    }
    return 0;
}

从上面源码中可知

• sp< IServiceManager > sm = defaultServiceManager(); 获取ServiceManager Binder代理对象
• services = sm->listServices(); 通过ServiceManager获取所有的服务名称
• sp< IBinder > service = sm->checkService(service_name); 通过服务名称获取对应服务的Binder代理对象
• 通过服务的Binder代理对象调用各自的dump 函数

dumpsys调用ServiceManager服务的listServices来查询系统中的所有服务的名称，并且通过checkService方法获取对应服务的binder代理对象，然后通过每个服务binder代理对象调用dump函数来输出该服务的详细信息，因此dumpsys命令输出各个服务的详细信息是没有统一格式的，另外，dump方法提供一个用户输入参数的通道，利用此特性，可以动态修改服务中的某些参数。例如，安卓系统中native层的camera服务，其服务内部的调试打印信息由一个全局变量gLogLevel控制（源码：frameworks/av/services/camera/libcameraservice/CameraService.cpp）。在dump方法中提供了设置gLogLevel的接口：

status_t CameraService::dump(int fd, const Vector<String16>& args) {
  //输出CameraService内部详细状态信息
  int n = args.size();
  for (int i = 0; i + 1 < n; i++) {
   //-v 参数用于修改gLogLevel变量
    String16 verboseOption("-v");
    if (args[i] == verboseOption) {
      String8 levelStr(args[i+1]);
      int level = atoi(levelStr.string());
      result = String8::format("\\nSetting log level to %d.\\n", level);
      setLogLevel(level);
      write(fd, result.string(), result.size());
    }
}
	return NO_ERROR;
}