鹅厂资深Android开发带你了解面试重点Framework，掌握更加核心的技术

Posted 2022-04-01 datian1234

前言

今天，想跟大家聊聊，Framework开发的那些事。

系统应用开发，现在来说，已经开始脱离系统，单独拿出来开发，系统定制接口，已提供给应用调用，用来增强功能。

原生的桌面，拨号，设置，已经没法做出差异化优势，因此都费尽心机，来进行应用深度开发。

对于之前维护系统应用模块的人来讲，修修补补，真的没有什么成长。每天的工作来说，没有很深的技术壁垒，很容易被别人攻陷。

比如设置，比如联系人，在小的改动，修改故障的时候，没有非常高的要求，做过应用开发的，都可以过来参合一脚，改改问题。而让一个应用开发得去修改系统接口，估计改的心累，并且犹豫不决。

技术壁垒，也便是自己的竞争优势。只有顽强的技术能力，并持之以恒的学习，扩充自己的深度，广度，那么你的位置则牢不可破，不会轻易被替代。

Framework的核心技术

今天从自身的角度，讲讲系统应用开发，该如何向Framework进军，进行学习，掌握更加核心的技术。

有人会说，我做应用风生水起，也游刃有余，不比你们做系统Framework的差，何必把系统应用开发的贬的一文不值。这里要说一下，文中没有这个意思，你的应用做的有声有色，赚的盆满钵满，这里肯定有其因素。比如它的性能，它的界面绚丽，百变主题。或者它有智能识别，等等。这些都叫做差异化产品，有其亮点，特色，才能杀出重围。

而系统应用开发，我这里偏向于手机整机开发中的OEM厂商，主要做出系统，能够保证功能正常，不会花费大量人力精力去做应用深度开发，系统重构的。这里主要会以追求速度，同时满足客户的硬件要求，比如多个霍尔器件，多个温度传感器，多个皮套功能，等等，但很少去大量改动应用架构，以免影响最终量产。

以上，就是特指的这个应用开发人员。随后，我来讲讲，Framework需要掌握哪些知识呢？

操作系统

熟悉我的人都知道，我特喜欢把这个放在第一位，原因很简单，它确实支撑了我随后的所有知识根基，让我能够从容不迫的，将一个个系统拆解出来。

我们就拿安卓来讲，启动过程

Android 启动过程框架

跟linux如出一辙，所以很容易迁移过来，同时，差异化的init进程，完成初始任务，创建安卓世界的孵化器，既然这里要进入安卓世界，而安卓世界的基础语言是java，那么就需要一个Java虚拟机，于是孵化器就要构造一个虚拟机，用来解析执行Java编译出来的字节流。而孵化器本身是由c cpp语言实现，于是Java虚拟机就是由c cpp语言写出来的，linux操作系统也是c（还有一些汇编）写出来的，于是Java虚拟机运行的Java语言，就需要跟c cpp打交道，于是就有了JNI。

孵化器做了几件事情：

1. 完成Java虚拟机的构造

2. 完成JNI对接Java与c的桥梁

3. 加载公共的共享库

4. 等待别人给它发消息，创建新进程

在这期间，孵化器要做一件事情，便是创建system_server ，这个进程要做什么呢？我们创建了一个可以运行Java的虚拟机，这时我们就要提供一堆系统接口，用来协助应用开发，比如请求网络啦，比如创建界面啦，比如定位啦，获取存储卡啦，等等支持，方便用户开发功能。一个平台的好坏，往往取决于它的功能是否强大，是否有丰富的技术文档，以及开发调试工具。

所以就有了一堆线程，比如AMS，WMS，PMS，BT，WIFI，这些都可以在/proc/ system_server_pid/ tast找到记录。

有了这些线程，那么我们就可以轻松的去实现很多功能啦。这时我们就要配套的开发工具，比如AS编辑器，可以编辑，编译出来APK，安装到手机运行。

关于操作系统，需要掌握的知识点为：

1. 进程，线程概念

2. 互斥，死锁机制与原理，如何避免死锁

3. 内存管理机制，虚拟内存

4. 静态库与动态库的区别

5. 进程之间的内存屏障，如何通信（IPC）

6. binder的通信优势

这里先想到这些，注意不是要完成懂所有机制，要的是整体理解即可。如下问题，请思考下，看是否能够答上来。

如果我写了一个应用，名字叫做，com.codegg.home 在主activity里面，加载一个布局，layout_main. xml，布局里面写入了一个TextView，那么我想调试这个TextView，要在com.codegg.home这个进程下断点，还是在system_server进程下断点呢？如果是想调试ActivityThread. java的话？应该在哪个进程下断点呢？

以上答案，都是com.codegg.home下断点，原因是这两个当前的运行进程，都是在com.codegg.home里，所以要调试的话，要在com.codegg.home进程下断点。

那么我们再来思考下，我现在要去追应用的启动过程，start Activity的流程，要在哪个地方下断点呢？

我们知道这个流程，最终核心的都在Activity manager server里面，而它是在system server进程里面，以一个线程的状态存在，于是我们要调试，就要在system server上面下断点了。

搞清楚了system server后，以我们熟悉的AMS WMS PMS 举例。这些服务线程，完成应用的请求任务，将结果返回给应用。比如查看当前运行的所有Activity，就是应用发起请求，从操作系统那里，先找到server manager，这个手里拿到一堆服务的句柄，也可以说令牌，你只能通过这个找到它。

当server manager一看你有权限，就帮你把对应的AMS的句柄给你，这个句柄操作系统也认识，对应到system server的AMS引用上，也就是你通过这个句柄，调用它的方法，操作系统就会将你的请求，传递到system server中去，同时操作系统知道这个句柄是AMS的第20号（这个20号代表查询当前运行的所有Activity的方法），然后就唤醒system server，同时从binder线程池，这个线程跟AMS一样，是个线程，从线程池拿出一个，调用AMS的20号方法。

调用完成后，从操作系统层面，把数据交给调用的应用，实现数据传输。这里面定义的传递数据格式是包裹，也就是序列化数据。

了解进程通信

好了，这块就说这么多，主要是说下进程通信，以及binder这种通信的简单逻辑。这里说下，为什么要通信。

因为操作系统设计，管理的软件单元是进程，进程间本身不联系，彼此看不见。一个进程想跟另一个说话，他两都认识的人是操作系统。因为他们是由操作系统管理的。操作系统通过从硬盘将程序装载进入内存，同时给每一个分配了进程号，于是他们就都在系统里面有了标记，同时每个都起了名字，一个叫我就喜欢吃，一个叫我就喜欢喝。喜欢喝的一个人孤单，他不认识喜欢吃的，他就问操作系统，有没有人喜欢吃的，操作系统一查，说有啊，然后把喜欢吃的的进程号给他，他就可以找到喜欢吃的了。

然后操作系统给他了一辆车，让他把想给喜欢吃的的东西，装在车上寄过去。这个车子是操作系统提供的，这个车子就是通信方式。比如汽车，飞机，步行。

于是进程间的通信方式就是，从操作系统找到目标，然后拿到通信方式，用操作系统给的通信工具，进行通信。

数据结构和算法

这块完成了，我们再来讲一个内容：

文件=文件头+文件内容

我们发现，这里MP3格式，OGG格式，都属于一个文件的格式声明，这个我们可以用HEX工具打开MP3文件，可以看到刚开始的位置，这块属于描述后面的内容该如何解析，比如文件名字，文件大小，文件格式，系统根据这个描述，尝试用对应的解码器解码，解码完成后进行播放。

这里解码器如何解码，就是算法。而文件头，就是描述这个文件的数据结构。

于是，我们就知道

程序=数据结构+算法

比如我要写个贪吃蛇，如何描述蛇的状态，长度，当前轨迹，这些都是需要表征出来，然后围绕着这个描述内容，进行操作，这块就属于算法。

完成的程序，运行起来，就是进程。所以进程是一个存在于内存的东西，操作系统用一个表格记录进程数据，比如进程号，父类进程，进程打开的文件句柄，进程当前状态，进程的上下文（上下文是保存当前CPU的寄存器，保存现场用的，因为寄存器是只有一份，当一个进程被打断时候，另个进程运行，那么之前的就要把它当前的寄存器存下来，防止被别人盖掉，等到下次自己运行的时候，再恢复回来，保证自己运行正常），程序是存在硬盘或者其他存储设备，掉电不会丢失，而进程是内存的，所以掉电就不再了。

程序如何加载，系统如何识别的呢？这就又回到开头的地方，数据结构加算法，也叫文件头和文件内容。源码经过编译链接，变成一个文件，我们亲切的叫它可执行文件。那么我们来说说它。

我们常见的两种可执行文件，windows上面称为PE格式，linux称为ELF，两者都是从COFF格式演化来的，这块参考《链接器与加载器》，喜欢感兴趣，可以下载阅读此书。

程序是如何在CPU执行的？

那么有了格式描述，操作系统就知道如何解析它了，然后把对应的代码段，数据段，堆栈区域配置好，将代码装载进入内存中，然后将下一条执行位置，也就是PC寄存器，指向这个可执行文件配置的text 入口，这个就是程序的入口点，这个我们去写的main方法，可以简单理解成入口，实际情况是在这个前面，系统加入了一些代码，为运行此程序做准备，准备OK才会真正调用到main方法，这段代码叫创建此进程的环境，比如参数，堆栈初始化。

聊到这里，我们从别的纬度，再来看看。

数字电路的与或非逻辑电路，开启了新世界的大门。我们用断点，通电，表示两个状态。我们不能说，好像有电，好像没电，所以，计算机的世界，定义了二进制，因为是非可以界定，孰是孰非不好界定。

于是，在我们的电路板上，规定了0-0.6V，代表了没电，4.4-5V，代表了有电，中间的数值，代表了器件的错误，不稳定性。

于是没电用0表示，有电用1表示，实际世界就是两个区间电压。

CPU在石英晶振的推动下，执行一条条指令。指令是什么呢？就是一串串数字，每一串代表一个具体含义。

所以，CPU能够执行多少条指令，是考量它是否强大的一个重要参数，另一个是它执行一天指令的时间，也叫指令周期，越短越好。也就是两个CPU同时做一个加法，谁用时短谁就强。

CPU拿到一条指令，就会在石英晶振的推动下，将这条指令执行完，然后将PC寄存器加1，读取下一条指令。

我们经常遇到的非法指令，就是因为CPU拿到了一个不认识的数据串，导致异常。比如它的指令集里面，有加法，有减法，你给他说你给我翻个跟头（非法指令），他骂了一句去你的吧，老子不会（异常报错）。一般这种情况是指令不识别，比如你用了新的arm指令，又在旧的arm板子运行这个程序，就会挂掉，提示非法指令。

刚开始的操作系统，嵌入式的操作系统，是没有做内存保护，就是程序段可以跳到数据段执行，当然现在加入了内存管理单元，会将数据段内存描述成可读可写不可执行，如果PC（程序寄存器）指向了这个地方，去读取执行的时候，就会报非法访问。

如果没有保护，你去读取数据段的数据，作为指令执行，出现指令异常就太正常了。

好了，今天就给大家介绍这么多。

最后

BATJ 大牛笔记《Android Framework 精编内核解析》

第一节 Binder 系列—开篇
第二节 Binder Driver 初探
第三节 Binder Driver 再探
第四节 Binder 启动 ServiceManager
第五节获取 ServiceManager
第六节注册服务(addService)
第七节获取服务(getService)
第八节 framework 层分析
第九节如何使用 Binder
第十节如何使用 AIDL
第十一节 Binder 总结
第十二节 Binder 面试题全解析
…

Android开发还需要具备哪些技能？

对于程序员来说，要学习的知识内容、技术有太多太多，要想不被环境淘汰就只有不断提升自己，从来都是我们去适应环境，而不是环境来适应我们！

但其实客户端开发的知识点就那么多，面试问来问去还是那么点东西。所以面试没有其他的诀窍，只看你对这些知识点准备的充分程度。so，如果出去面试先看看自己复习到了哪个阶段就好。

复习路线：
《移动架构师V6.0移动开发架构师70W年薪成长路线》

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