了解一下Android调试

Posted 2021-12-05

今天我要分享的是Framework的学习和调试的方法。

首先，android是一种基于Linux的开放源代码软件栈，为广泛的设备和机型而创建。下图是Android平台的主要组件。

从图中你可以看到主要有以下几部分组成：

• Linux内核
• Android Runtime
• 原生C/C++库
• Java API框架（后面我称之为Framework框架层）
• 系统应用

 
  在各个应用市场看到的，大多是第三方应用，也就是安装在data区域的应用，它们可以卸载，并且权限也受到一些限制，比如不能直接设置时间日期，需要调用到系统应用设置里面再进行操作。
 
  在应用开发过程中使用的四大组件，便是在Framework框架层进行实现，应用通过约定俗成的规则，在AndroidMainfest.xml中进行配置，然后继承对应的基类进行复写。系统在启动过程中解析AndroidMainfest.xml，将应用的信息存储下来，随后根据用户的操作，或者系统的广播触发，启动对应的应用。

 
framwork 到底又那些东西？
  Framework框架层是应用开发过程中，调用的系统方法的内部实现，比如我们使用的TextView、Button控件，都是在这里实现的。再举几个例子，我们调用ActivityManager的getRunningAppProcesses方法查看当前运行的进程列表，还有我们使用NotificationManager的notify发送一个系统通知。

代码	源码目录	编译目录
系统的相关Widget	frameworks/base/core/java/android, frameworks/base/core/java/android/view	/system/framework/framework.jar
系统中的AMS/PMS	frameworks/base/services/core/java/com/android/server	/system/framework/services.jar
系统中内置的资源文件，比如Button的背景图、属性值之类	frameworks/base/core/res	/system/framework/framework-res.apk
在系统开发中还会涉及到服务的对应本地实现部分，比如	frameworks/base/core/jni, frameworks/base/services/core/jni	视情况

 
如何快速地学习、梳理Framework知识体系呢？常见的学习方法有下面几种：

• 阅读书籍（方便梳理知识体系，但对于解决问题只能提供方向）。
• 直接阅读源码（效率低，挑战难度大）。
• 打Log和打堆栈 （效率有所提升，但需要反复编译，添加Log和堆栈代码）。
• 直接联调，实时便捷（需要调试版本）。

 
  首先可以通过购买相关的书籍进行学习，其中主要的知识体系有Linux操作系统，比如进程、线程、进程间通信、虚拟内存，建立起自己的软件架构。在此基础上学习Android的启动过程、服务进程SystemServer的创建、各个服务线程（AMS/PMS等）的创建过程，以及Launcher的启动过程。熟悉了这些之后，你还要了解ART虚拟机的主要工作原理，以及init和Zygote的主要工作原理。之后随着在工作和实践过程中你会发现，Framework主要是围绕应用启动、显示、广播消息、按键传递、添加服务等开展，这些代码的实现主要使用的是Java和C++这两种语言。

 
  通过书籍或者网络资料学习一段时间后，你会发现很多问题都没有现成的解决方案，而此时就需要我们深入源码中进行挖掘和学习。但是除了阅读官方文档外，别忘了调试Framework也是一把利刃，可以让你游刃有余快速定位和分析源码。

 
  下面我们来看看调试Framework的Java部分：

 
  这里使用 Android Studio 进行调试，在调试前我们要先掌握一些知识。Java代码的调试，主要依据两个因素，一个是你要调试的进程；一个是调试的类对应的包名路径，同时还要保证你所运行的手机环境和你要调试的代码是匹配的。只要这两个信息匹配，编译不通过也是可以进行调试的。

我们调试的系统服务是在SystemServer进程中，可以使用下面的命令验证
ps -A | grep system_server 查看系统服务进程pid
cat /proc/pid/maps |grep services 通过cat查看此进程的内存映射，看看是否services映射到内存里面。

 
这里我们看到信息：/system/framework/oat/x86/services.odex 。odex是Android系统对于dex的进一步优化，目的是为了提升执行效率。从这个信息便可以确定，我们的services.jar确实是跑到这里了，也就是我们的系统服务相关联的代码，可以通过调试SystemServer进程进行跟踪。

 
下来我们来建立调试环境。

• 打开Genymotion，选择下载好Android 9.0的镜像文件，启动模拟器。
• 找到模拟器对应的ActivityManagerService.java代码。 我是从http://androidxref.com/下载Android 9.0对应的代码。
• 打开Android Studio，File -> New -> New Project然后直接Next直到完成就行。
• 新建一个包名，从ActivityManagerService.java文件中找到它，这里为com.android.server.am，然后把ActivityManagerService.java放到里面即可。
• 在ActivityManagerService.java的startActivity方法上面设置断点，然后找到菜单的Run -> Attach debugger to Android process勾选Show all process，选中system_server进程确定。
  

这时候我们点击Genymotion模拟器中桌面的一个图标，启动新的界面。会发现这时候我们设定的断点已经生效。

你可以看到断下来的堆栈信息，以及一些变量值，然后我们可以一步步调试下去，跟踪启动的流程。

 
  对于学习系统服务线程来讲，通过调试可以快速掌握流程，再结合阅读源码，便可以快速学习，掌握系统框架的整个逻辑，从而节省学习的时间成本。

 
  以上我们验证了系统服务AMS服务代码的调试，其他服务调试方法也是一样，具体的线程信息，可以使用下面的命令查看。

ps -T 353
这里353是使用ps -A |grep system_server查出 SystemServer的进程号