Android 知识体系
- Android 知识体系
- 一、平台架构
- 1.1 Linux Kernel
- 1.2 硬件抽象层 (HAL)
- 1.3 Android Runtime
- 1.4 Native C/C++ Library
- 1.5 Java API Framework
- 1.6 System Apps
- 二、AOSP : Android源码下载
- 属性值
- adb 命令
- 2.1 Android关键日志信息
- Events
- 三、Android 通信机制
- 3.1 Binder
- 3.2 Socket
- 3.3 Handler消息机制
- 3.4 Android 接口定义语言 ==AIDL\HIDL==
- 四、Android核心
- 4.1 系统启动
- 4.1.1 系统启动流程
- 4.1.2 守护进程
- 4.1.3 Syscall && JNI
- 4.2 系统服务
- ActivityManagerService
- WindowManagerService
- PackageManagerService
- PowerManagerService
- InputManagerService
- InputMethodManagerService
- SensorService
- NotificationManagerService
- CameraService
- 4.3 四大组件
- Android应用的四大组件`Activity`,`Service`,`BroadcastReceiver`,`ContentProvider`
- 4.4 图形界面SurfaceFlinger、WMS
- 4.4.1 WMS
- 4.4.2 SurfaceFlinger
- 4.5 稳定性
- 4.6 性能
- 系统跟踪概览
- 4.6.1 Systrace系列
- 4.6.2 Perfetto系列
- 4.8 Android系统的硬件驱动层 (Linux Kernel)
- 五、APP
- 5.1 Kotlin
- 5.1.1 Kotlin 基本语法
- 5.1.2 Android Kotlin 使用入门
- 5.1.3 Kotlin 常见问题
- 5.2 Android Launcher
- 5.3 Android SystemUI
- 5.4 Android Settings
- 5.5 Apk反编译
- 5.6 Android Games
- 5.7 APP实践
- 5.* 开源库
- 六、Flutter跨平台
- 七、Android旧手机功能
- 八、手机厂商暗码
- 九、感谢
Android Automotive OS知识体系
Android 知识体系
一、平台架构
Google Android 平台架构Google Android 架构
Android 是一个针对多种不同设备类型打造的开放源代码软件堆栈。Android 的主要目的是为运营商、OEM 和开发者打造一个开放的软件平台,使他们能够将创新理念变为现实,并推出能够卓有成效地改善用户移动体验的真实产品。
Android 平台的设计可确保不存在一个集中瓶颈,即没有任何行业参与者可一手限制或控制其他参与者的创新。这样,我们不但可以打造功能完善的高品质消费类产品,而且可以完全开放源代码,供第三方自由定制和移植。
System Apps是个人接触最快的,APP可实际编写调试;其他都在手机厂商系统OEM定制。
1.1 Linux Kernel
Android 平台的基础是 Linux 内核。例如,Android Runtime (ART) 依靠 Linux 内核来执行底层功能,例如线程和低层内存管理。 使用 Linux 内核可让 Android 利用主要安全功能,并且允许设备制造商为著名的内核开发硬件驱动程序。
1.2 硬件抽象层 (HAL)
硬件抽象层 (HAL) 提供标准界面,向更高级别的 Java API 框架显示设备硬件功能。HAL 包含多个库模块,其中每个模块都为特定类型的硬件组件实现一个界面,例如相机或蓝牙模块。当框架 API 要求访问设备硬件时,Android 系统将为该硬件组件加载库模块。
1.3 Android Runtime
对于运行 Android 5.0(API 级别 21)或更高版本的设备,每个应用都在其自己的进程中运行,并且有其自己的 Android Runtime (ART) 实例。ART 编写为通过执行 DEX 文件在低内存设备上运行多个虚拟机,DEX 文件是一种专为 Android 设计的字节码格式,经过优化,使用的内存很少。编译工具链(例如 Jack)将 Java 源代码编译为 DEX 字节码,使其可在 Android 平台上运行。
ART 的部分主要功能包括:
- 预先 (AOT) 和即时 (JIT) 编译
- 优化的垃圾回收 (GC)
- 在 Android 9(API 级别 28)及更高版本的系统中,支持将应用软件包中的 Dalvik Executable 格式 (DEX) 文件转换为更紧凑的机器代码。
- 更好的调试支持,包括专用采样分析器、详细的诊断异常和崩溃报告,并且能够设置观察点以监控特定字段
在 Android 版本 5.0(API 级别 21)之前,Dalvik 是 Android Runtime。如果您的应用在 ART 上运行效果很好,那么它应该也可在 Dalvik >上运行,但反过来不一定。
Android 还包含一套核心运行时库,可提供 Java API 框架所使用的 Java 编程语言中的大部分功能,包括一些 Java 8 语言功能。
1.4 Native C/C++ Library
许多核心 Android 系统组件和服务(例如 ART 和 HAL)构建自原生代码,需要以 C 和 C++ 编写的原生库。Android 平台提供 Java 框架 API 以向应用显示其中部分原生库的功能。例如,您可以通过 Android 框架的 Java OpenGL API 访问 OpenGL ES,以支持在应用中绘制和操作 2D 和 3D 图形。
如果开发的是需要 C 或 C++ 代码的应用,可以使用 Android NDK 直接从原生代码访问某些原生平台库。
1.5 Java API Framework
您可通过以 Java 语言编写的 API 使用 Android OS 的整个功能集。这些 API 形成创建 Android 应用所需的构建块,它们可简化核心模块化系统组件和服务的重复使用,包括以下组件和服务:
- 丰富、可扩展的视图系统,可用以构建应用的 UI,包括列表、网格、文本框、按钮甚至可嵌入的网络浏览器
- 资源管理器,用于访问非代码资源,例如本地化的字符串、图形和布局文件
- 通知管理器,可让所有应用在状态栏中显示自定义提醒
- Activity 管理器,用于管理应用的生命周期,提供常见的导航返回栈
- 内容提供程序,可让应用访问其他应用(例如“联系人”应用)中的数据或者共享其自己的数据
开发者可以完全访问 Android 系统应用使用的框架 API。
1.6 System Apps
Android 随附一套用于电子邮件、短信、日历、互联网浏览和联系人等的核心应用。平台随附的应用与用户可以选择安装的应用一样,没有特殊状态。因此第三方应用可成为用户的默认网络浏览器、短信 Messenger 甚至默认键盘(有一些例外,例如系统的“设置”应用)。
系统应用可用作用户的应用,以及提供开发者可从其自己的应用访问的主要功能。例如,如果您的应用要发短信,您无需自己构建该功能,可以改为调用已安装的短信应用向您指定的接收者发送消息。
二、AOSP : Android源码下载
AOSP : Android源码下载
编号 | 概念 | 备注 |
1 | ||
2 | ||
3 | ||
4 | ||
5 | git、repo | |
6 | ||
7 | ||
8 | ||
9 | sourceinsight 改用 AndroidStudio 查看 Android 源码 | |
10 | ||
11 | Android源代码工程默认不包含Linux Kernel代码,而是使用预先编译好的内核(清华镜像: |
属性值
prop属性 | android.os.SystemProperties 属性SystemProperties属性加载 |
settings属性 | |
Feature属性 | pm list features |
adb 命令
Android 调试桥 (adb)adb常用命令
命令 | 功能 | 相关文章 |
adb shell screencap -p /sdcard/01.png | 截屏 | |
adb shell screenrecord /sdcard/demo.mp4 | 录制手机屏幕,默认录制时间为180s | |
adb bugreport > bugreport.txt | bugreport 日志 | |
adb shell dmesg > dmesg.txt | dmesg 日志 | |
adb logcat -d -v time -b “main” > main.txt | main 日志 | |
adb logcat -d -v time -b “system” > system.txt | system日志 | |
adb logcat -d -v time -b “events” > events.txt | events 日志 | |
| ||
adb shell dumpsys sensorservice | 查看Sensorservice信息 |
2.1 Android关键日志信息
Android 系统日志关键字
Events
Event日志关键字:EventLogTags.logtags
三、Android 通信机制
Android系统基于Linux kernel,IPC(Inter-Process Communication, 进程间通信)方式在Linux中有管道pipe、消息队列message queue、共享内存share memory、套接字socket、信号signal等IPC机制。 Android中还有Binder IPC机制,Android系统中的Zygote进程的IPC采用的是Socket机制,在Framework与App之间更多的是采用Binder IPC方式完成跨进程间的通信。 对于Android上层架构中,在同一个进程的线程之间相互通信往往采用的Handler消息机制。
3.1 Binder
- Linux Kernel是开源系统,所开放源代码许可协议GPL保护,Binder Driver运行在Linux Kernel是GPL协议。用户空间采用Apache-2.0协议,内核空间与用户空间(即在GPL协议与Apache-2.0协议)之间的Lib库中采用BSD证授权方法,GPL协议限定在Linux Kernel,有效隔断了GPL的传染性,仍有较大争议。开源与商业化共存的一个成功典范。
- Binder 是基于开源的OpenBinder实现的,而OpenBinder的作者在Google工作,直接采用 Binder 作为核心的IPC机制。
序号 | 文章名 | 概述 |
0 | ||
0 | 多个 Binder 域: | |
1 |
| |
2 | SM启动,添加/获取Service | |
3 | Zygote启动时AndroidRuntime::startReg中 | |
4 | 关注/dev/vndbinder与/dev/binder共用一套libbinder,defaultServiceManager()获取前需要切换 | |
5 | ||
6 | ||
7 | ||
8 | ||
9 |
3.2 Socket
Android中IPC进程间通信使用最多的是Binder,其次是socket。这里socket是Unix domain Socket。不同于Network Socket基于TCP/IP协议栈 Socket通信方式也是C/S架构
实例 | 描述 |
Zygote用于fork进程 | system_server创建进程是通过socket向zygote进程发起请求 |
3.3 Handler消息机制
Handler消息机制用于同进程的线程间通信,Handler消息机制是由一组MessageQueue、Message、Looper、Handler共同组成的。
Handler消息机制-FWK层
Handler消息机制-Native层
Handler相关问题
3.4 Android 接口定义语言 AIDL\HIDL
Android 接口定义语言 (AIDL) Android 接口定义语言 (AIDL) 是一款可供用户用来抽象化 IPC 的工具。以在 .aidl 文件中指定的接口为例,各种构建系统都会使用 aidl 二进制文件构造 C++ 或 Java 绑定,以便跨进程使用该接口。
Android 接口定义语言 (HIDL) Android 8.0 重新设计了 Android 操作系统框架(在一个名为“Treble”的项目中),以便让制造商能够以更低的成本更轻松、更快速地将设备更新到新版 Android 系统。在这种新架构中,HAL 接口定义语言(HIDL,发音为“hide-l”)指定了 HAL 和其用户之间的接口,让用户无需重新构建 HAL,就能替换 Android 框架。在 Android 10 中,HIDL 功能已整合到 AIDL 中。此后,HIDL 就被废弃了,并且仅供尚未转换为 AIDL 的子系统使用。
适用于 HAL 的 AIDLDemo例子 Android 应用层 到 HAL 层HIDL实战笔记
四、Android核心
4.1 系统启动
Android 设备启动必须经历3个阶段,即 Boot Loader、Linux Kernel 和 Android系统服务。严格来说,Android系统实际上是运行于Linux内核上的一系列 “服务进程”,并不算一个完整意义上的“操作系统”。这些进程维持设备正常运行,而他们的 “老祖宗” 就是 init。通过解析 init.rc 脚本来构建出系统的初始形态。
Android系统启动过程从下往上,由Boot Loader引导开机,然后依次进入 -> Linux Kernel-> Native-> Framework-> App
阶段 | 启动 | 描述 |
Loader | Boot Rom | 当电源按下,引导芯片代码开始从预定义的地方(固化在ROM)开始执行。加载引导程序到RAM,然后执行。 |
Boot Loader | 引导程序是在Android操作系统开始运行前的一个小程序。它不是Android操作系统的一部分。引导程序是OEM厂商或者运营商加锁和限制的地方。引导程序分两个阶段执行。第一个阶段,检测外部的RAM以及加载对第二阶段有用的程序;第二阶段,引导程序设置网络、内存等等。 | |
Linux Kernel | swapper | 0号进程是linux启动的第一个进程,它的task_struct的comm字段为"swapper",所以也成为swpper进程。当系统中所有的进程起来后,0号进程也就蜕化为idle进程,当一个core上没有任务可运行时就会去运行idle进程。一旦运行idle进程则此core就可以进入低功耗模式了,在ARM上就是WFI。pid=1,init进程;pid=2,kthreadd进程 |
Native C/C++Library | init | 解析 init.rc 文件 |
Zygote | Zygote进程是由init进程通过解析 init.rc 文件后 fork 生成 | |
Java API Framework | SystemServer | System Server进程,是由Zygote进程fork而来,System Server是Zygote孵化的第一个进程 |
4.1.1 系统启动流程
https://elinux.org/Android_Bootinghttps://elinux.org/Android_Zygote_Startuphttp://www.androidenea.com/2009/07/system-server-in-android.htmlhttps://elinux.org/Android_Logging_System
序号 | 概述 | 简要 |
0 | Android机器启动关键进程启动流程,Launcher在R上又差异 | |
1 | init.rc语法,查看system\core\init\README.md文件说明 | |
2 | 粗略梳理init进程启动后相关初始工作 | |
3 | 从kernel Log对照查看 | |
4 | Events日志查看启动 | |
5 | ||
6 | Zygote fork出进程system_server | |
7 | system_server fork出进程launcher | |
8 | fork;ActivityThread | |
9 | bootanimation.zip |
4.1.2 守护进程
序号 | 守护进程daemons | 简要 |
1 | debuggerd | |
2 | installd | |
3 | lmkd | system/memory/lmkd/lmkd.rc system/memory/lmkd/lmkd.cpp |
4 | logd | |
5 | adbd |
4.1.3 Syscall && JNI
- Native与Kernel之间纽带SysCall
- Java层与Native(C/C++)层之间纽带JNI:Android JNI原理
4.2 系统服务
Android 中有大量的服务,都是基于Binder来交互的(Android 中的绝大部分 Service 都会继承BinderService类,BinderService 是 Android Service 框架的主要类,是个模板类,它提供了 Service 的生命周期管理、进程间通信、请求响应处理等功能)。 系统孵化System Server进程后,由System Server负责启动和管理整个Java framework中服务,在 SystemServer.java 的 startBootstrapServices、startCoreServices、startOtherServices 方法中启动
简称 | 服务 | 描述 |
AMS | ActivityManagerService | 四大组件管理控制 |
WMS | WindowManagerService | Window窗口图形管理 |
PKMS | PackageManagerService | apk安装卸载 |
PMS | PowerManagerService | 电源管理服务 |
IMS | InputManagerService | 主要负责触摸事件的采集 |
IMMS/IME | InputMethodManagerService | 用于控制显示或隐藏输入法面板的类 |
SensorService | SensorService | 传感器上报,软件或硬件实现 |
JobSchedulerService | JobSchedulerService | 满足网络、电量、时间等一定预定条件而触发的任务 |
NMS | NotificationManagerService | 通知处理 |
ActivityManagerService
序号 | 文章名 | 概述 |
1 | AMS启动,初始化,systemReady | |
2 | 四大组件中Activity冷启动;更多关注 | |
3 | DisplayId |
WindowManagerService
查看4.4 图形界面SurfaceFlinger、WMS
PackageManagerService
序号 | 文章名 | 概述 |
1 | PackageManagerService(简称PKMS) 管理着所有跟package相关的工作,常见的比如安装、卸载应用。 |
PowerManagerService
序号 | 文章名 | 概述 |
1 | 负责管理、协调设备电源管理的系统服务之一,设备常见功能如亮灭屏、亮度调节、低电量模式、唤醒锁等 |
InputManagerService
序号 | Android11 | Android12 | 概述 |
1 | InputDispatching TimeOut | ||
2 | IMS启动概要,温故知新 | ||
3 | EventHub获取处理,转递给InputDispatcher | ||
4 | 主要走一遍InputDispatcher线程正常分发流程,关注mInboundQueue、outboundQueue | ||
InputChannel \ InputEventReceiver | |||
5 | InputChannel通过socket发送,InputStage 责任链处理 | ||
6 | InputStage 责任链分发最后都会有个完成 finishInputEvent 反馈 | ||
7 | 注入 Input 事件直接加入到mInboundQueue由InputDispatcher分发,没有经过InputReader | ||
8 | 查看injectInputEvent调用 | ||
9 | 显示 TouchInputMapper 事件 | ||
10 | 绘制 TouchInputMapper 事件十字画线 | ||
11 | EventHub添加外界设备,查看sources信息 | ||
12 | 鼠标CursorInputMapper事件处理 | ||
13 | IMS的设备Device获取并转化为InputDevice | ||
14 | 底层上报 | ||
15 | Input事件特殊拦截功能的地方 | ||
16 | AccessibilityInputFilter拦截Input事件 | ||
17 | 了解Input中FocusedWindow从WMS设置 | ||
18 | BUG案例 | ||
19 | |||
20 | 熟悉相关属性,了解不拦截情况 | ||
21 | APP和ViewRootImpl、View之间拖放 | ||
22 | IMS小结 | ||
23 | |||
24 | BUG案例 | ||
25 | |||
26 | |||
27 | Perfetto导入 Systrace HTML/perfetto-trace文件 查看相关Input信息 | ||
28 | |||
29 |
|
InputMethodManagerService
序号 | Android12 | 概述 |
1 | IMMS服务启动及简要请求显示\隐藏输入法 | |
2 | 多客户端IMMS服务启动及简要请求显示\隐藏输入法 | |
3 | 多屏切换输入法窗口 | |
4 | Dialog窗口 |
SensorService
序号 | Android11 | Android12 | 概述 |
1 | SensorService大致流程梳理 | ||
2 | SensorService启动知识点 | ||
3 | Sensor数据传递流程 | ||
4 | 计步传感器相关了解 | ||
5 | 获取sensor硬件sensor_t流程 | ||
6 | Android应用监听Sensor获取的SensorEvent对象sensors_event_t | ||
7 | 记录Sensor相关CTS问题 | ||
8 | dump查看sensorservice信息 | ||
9 | connectHidlService() | ||
10 | 小结一下 | ||
11 |
NotificationManagerService
序号 | 文章名 | 概述 |
1 | NotificationManagerService通知流程梳理 | |
2 | NMS服务启动 | |
3 | Notification通知流程及其部分Event日志 | |
4 | Notification与SystemUI之间桥梁 |
CameraService
序号 | 文章名 | 概述 |
0 | 相机架构 | |
1 | ||
2 | ||
3 | ||
4 | CameraX简要使用,关注预览用例preview、捕获用例imageCapture和分析用例imageAnalyzer | |
5 |
|
4.3 四大组件
Android应用的四大组件Activity,Service,BroadcastReceiver,ContentProvider
四大组件 | 文章 | 概要 |
Activity | ||
相关查看 Launcher启动过程-Android12AMS:startActivity桌面启动应用 | ||
ActivityThread、Instrumentation、Application、Activity | ||
| ||
Service | ||
unbindService() 关闭连接,当所有绑定全部取消后,系统即会销毁该服务。 | ||
BroadcastReceiver | ||
ContentProvider | ||
了解应用场景和简单使用 |
4.4 图形界面SurfaceFlinger、WMS
Android 屏幕刷新机制Android Choreographer 源码分析android屏幕刷新显示机制通俗易懂的Android屏幕刷新机制“终于懂了” 系列:Android屏幕刷新机制—VSync、Choreographer 全面理解!Android图形系统综述(干货篇)
AOSP->开发->图形SurfaceFlinger 和 WindowManager
4.4.1 WMS
序号 | 文章名 | 说明 |
1 | 了解一下 | |
2 | WMS、AMS、IMS、PhoneWindowManager | |
3 | APP预览窗口 | |
4 | 主要回调onResume之后执行makeVisible() | |
5 | 系统服务启动完成执行 startSystemUi | |
6 | WMS添加界面小结一下 | |
7 | Surface.jav初始化,及对应画布Layer创建 | |
8 | ||
9 | 窗口类型与层级,以及属性 LayoutParams中Type 、Flags等 | |
10 | 应用DecorView窗口 | |
11 | DisplayId | |
12 | 多屏幕 | |
13 | SurfaceView、Surface、SurfaceHolder | |
14 |
4.4.2 SurfaceFlinger
序号 | 文章名 | 说明 |
1 | 看看有什么东西就行 | |
2 | 开发者选项->显示刷新频率 | |
3 | SurfaceFlinger服务 | |
4 |
4.5 稳定性
Stability问题现象: 死机重启、自动关机、无法开机、冻屏、黑屏以及闪退、无响应等情况; 基本都是整机问题,用户不能使用,稳定性指标至关重要。从技术层面来划分无外乎两大类: 长时间无法执行完成(Timeout) 以及异常崩溃(crash).
4.6 性能
Android performance 性能概览Android卡顿掉帧问题分析之工具篇
测试内存、cpu、fps、页面加载时间等性能指标
系统跟踪概览
“系统跟踪”就是记录短时间内的设备活动。系统跟踪会生成跟踪文件,该文件可用于生成系统报告。此报告可帮助您了解如何最有效地提升应用或游戏的性能。
4.6.1 Systrace系列
Android Systrace 基础知识
性能工具Systrace
序号 | 文章 | 简要 |
0 | android developers | |
0 | android developers | |
0 | android developers | |
0 | 原文作者:Gracker 或者高爷 | |
1 | Perfetto 命令行工具(Android 10 及更高版本),该工具可以查看systrace文件 |
4.6.2 Perfetto系列
序号 | 文章 | 简要 |
1 |
| |
2 | 查看InputEvent信息为例查看 |
4.8 Android系统的硬件驱动层 (Linux Kernel)
Android硬件抽象层(HAL)概要介绍和学习计划Input子系统 - Kernel驱动程序 - Android
五、APP
Android JetpackAPK?不AAB:Android App Bundle
5.1 Kotlin
Kotlin docsdevelopers KOTLINhttps://kotlinlang.org/https://play.kotlinlang.org/Kotlin 教程https://www.npmjs.com/package/kotlin在 Android 开发中优先采用 Kotlin
5.1.1 Kotlin 基本语法
序号 | 概述 |
1 | |
2 | |
3 | |
4 | |
* |
5.1.2 Android Kotlin 使用入门
序号 | Android Kotlin 使用入门 |
* | |
* | |
* | |
* | |
* | |
* |
5.1.3 Kotlin 常见问题
序号 | 概述 |
1 |
5.2 Android Launcher
packages/apps/Launcher3
序号 | 概述 |
1 | |
2 | |
3 | |
4 | |
5 | |
6 | |
7 | |
8 | |
9 |
5.3 Android SystemUI
frameworks\base\packages\SystemUI
序号 | 概述 |
1 | |
2 |
5.4 Android Settings
5.5 Apk反编译
apktool 、dex2jar、jd-gui JADX Jeb
序号 | 概述 |
1 |
5.6 Android Games
Unity 引擎cocos2d-x 引擎LGame 游戏引擎 : LGame_百度百科
序号 | 概述 |
1 | |
2 |
5.7 APP实践
5.* 开源库
开源库 | 使用说明 | 链接 |
Lottie是Airbnb开源的一个支持 Android、iOS 以及 ReactNative,利用json文件的方式快速实现动画效果的库。 | ||
一个简单的app管理器 | ||
一个创建自定义Toast的库 |
六、Flutter跨平台
Flutter 是 Google 开源的应用开发框架,仅通过一套代码库,就能构建精美的、原生平台编译的多平台应用。
七、Android旧手机功能
Android手机做为云服务器实操
八、手机厂商暗码
厂商 | 功能 | 暗码 | 手机型号 |
华为 EMUI | 工程模式 | *#*#2846579#*#* | P9 Plus |
小米 MIUI | 工程模式 | *#*#6484#*#* 、*#*#284#*#*生成Bug报告 | 小米9 |
OPPO ColorOS | 工程模式 | *#808# | R9S |
VIVO FuntouchOS | 工程模式 | #558 | |
魅族 Flyme | 工程模式 | *#*#3646633#*#* | |
联想 ZUI | 工程模式 | *#808# | |
中兴 MiFavor | 工程模式 | *#*#2846579#*#* | |
三星 oneUI | 工程模式 | *#0000# |