深入理解Android内核设计思想 第2版(上、下册)

目　录









第1篇　Android编译篇

第1章　Android系统简介　2

1.1　Android系统发展历程　2

1.2　Android系统特点　4

1.3　Android系统框架　8

第2章　Android源码下载及编译　11

2.1　Android源码下载指南　11

2.1.1　基于Repo和Git的

版本管理　11

2.1.2　Android源码下载流程　12

2.2　原生Android系统编译指南　16

2.2.1　建立编译环境　16

2.2.2　编译流程　19

2.3　定制产品的编译与烧录　22

2.3.1　定制新产品　22

2.3.2　Linux内核编译　26

2.3.3　烧录/升级系统　27

2.4　Android Multilib Build　28

2.5　Android系统映像文件　31

2.5.1　boot.img　32

2.5.2　ramdisk.img　34

2.5.3　system.img　35

2.5.4　Verified Boot　35

2.6　ODEX流程　37

2.7　OTA系统升级　39

2.7.1　生成升级包　39

2.7.2　获取升级包　40

2.7.3　OTA升级—Recovery

模式　41

2.8　Android反编译　44

2.9　NDK Build　46

2.10　第三方ROM的移植　48

第3章　Android编译系统　50

3.1　Makefile入门　50

3.2　Android编译系统　52

3.2.1　Makefile依赖树的概念　53

3.2.2　Android编译系统抽象

模型　53

3.2.3　树根节点droid　54

3.2.4　main.mk解析　55

3.2.5　droidcore节点　59

3.2.6　dist_files　61

3.2.7　Android.mk的编写规则　61

3.3　Jack Toolchain　64

3.4　SDK的编译过程　68

3.4.1　envsetup.sh　68

3.4.2　lunch sdk-eng　70

3.4.3　make sdk　75

3.5　Android系统GDB调试　85

第2篇　Android原理篇

第4章　操作系统基础　90

4.1　计算机体系结构

（Computer　Architecture）　90

4.1.1　冯 诺依曼结构　90

4.1.2　哈佛结构　90

4.2　什么是操作系统　91

4.3　进程间通信的经典实现　93

4.3.1　共享内存

（Shared　Memory）　94

4.3.2　管道（Pipe）　95

4.3.3　UNIX Domain Socket　97

4.3.4　RPC（Remote Procedure Calls）　99

4.4　同步机制的经典实现　100

4.4.1　信号量（Semaphore）　100

4.4.2　Mutex　101

4.4.3　管程（Monitor）　101

4.4.4　Linux Futex　102

4.4.5　同步范例　103

4.5　Android中的同步机制　104

4.5.1　进程间同步——Mutex　104

4.5.2　条件判断——Condition　105

4.5.3　“栅栏、障碍”

——Barrier　107

4.5.4　加解锁的自动化操作

——Autolock　108

4.5.5　读写锁——Reader

WriterMutex　109

4.6　操作系统内存管理基础　110

4.6.1　虚拟内存

（Virtual　Memory）　110

4.6.2　内存保护

（Memory　Protection）　113

4.6.3　内存分配与回收　113

4.6.4　进程间通信——mmap　114

4.6.5　写时拷贝技术

（Copy　on Write）　115

4.7　Android中的Low

Memory　Killer　115

4.8　Android匿名共享内存

（Anonymous　Shared Memory）　118

4.8.1　Ashmem设备　118

4.8.2　Ashmem应用实例　122

4.9　JNI　127

4.9.1　Java函数的本地实现　127

4.9.2　本地代码访问JVM　130

4.10　Java中的反射机制　132

4.11　学习Android系统的两条线索　133

第5章　Android进程/线程和

程序内存优化　134

5.1　Android进程和线程　134

5.2　Handler, MessageQueue,

Runnable与Looper　140

5.3　UI主线程——ActivityThread　147

5.4　Thread类　150

5.4.1　Thread类的内部原理　150

5.4.2　Thread休眠和唤醒　151

5.4.3　Thread实例　155

5.5　Android应用程序如何利用

CPU的多核处理能力　157

5.6　Android应用程序的典型启

动流程　157

5.7　Android程序的内存管理与优化　159

5.7.1　Android系统对内存使用

的限制　159

5.7.2　Android中的内存泄露与

内存监测　160

第6章　进程间通信 — Binder　166

6.1　智能指针　169

6.1.1　智能指针的设计理念　169

6.1.2　强指针sp　172

6.1.3　弱指针wp　173

6.2　进程间的数据传递载体

——Parcel　179

6.3　Binder驱动与协议　187

6.3.1　打开Binder驱动

——binder_open　188

6.3.2　binder_mmap　189

6.3.3　binder_ioctl　192

6.4　“DNS”服务器——Service

Manager(Binder Server)　193

6.4.1　ServiceManager的启动　193

6.4.2　ServiceManager的构建　194

6.4.3　获取ServiceManager服

务—设计思考　199

6.4.4　ServiceManagerProxy　203

6.4.5　IBinder和BpBinder　205

6.4.6　ProcessState和IPCThreadState　207

6.5　Binder客户端——Binder Client　237

6.6　Android接口描述语言——AIDL　242

6.7　匿名Binder Server　254

第7章　Android启动过程　257

7.1　**个系统进程（init）　257

7.1.1　init.rc语法　257

7.1.2　init.rc实例分析　260

7.2　系统关键服务的启动简析　261

7.2.1　Android的“DNS服务器”

——ServiceManager　261

7.2.2　“孕育”新的线程和进程

——Zygote　261

7.2.3　Android的“系统服务”

——SystemServer　274

7.2.4　Vold和External Storage

存储设备　276

7.3　多用户管理　282

第8章　管理Activity和组件运行状

态的系统进程——Activity　ManagerService（AMS）　284

8.1　AMS功能概述　284

8.2　管理当前系统中Activity

状态——Activity Stack　286

8.3　startActivity流程　288

8.4　完成同一任务的“集合”——Activity Task　296

8.4.1　“后进先出”——Last In，First Out　297

8.4.2　管理Activity Task　298

8.5　Instrumentation机制　300

第9章　GUI系统 — SurfaceFlinger　305

9.1　OpenGL ES与EGL　305

9.2　Android的硬件接口——HAL　307

9.3　Android终端显示设备的“化身”

——Gralloc与Framebuffer　309

9.4　Android中的本地窗口　313

9.4.1　FramebufferNativeWindow　315

9.4.2　应用程序端的本地窗口——Surface　321

9.5　BufferQueue详解　325

9.5.1　BufferQueue的内部原理　325

9.5.2　BufferQueue中的缓冲区

分配　328

9.5.3　应用程序的典型绘图

流程　333

9.5.4　应用程序与BufferQueue

的关系　339

9.6　SurfaceFlinger　343

9.6.1　“黄油计划”——Project Butter　343

9.6.2　SurfaceFlinger的启动　347

9.6.3　接口的服务端——Client　351

9.7　VSync的产生和处理　355

9.7.1　VSync信号的产生和

分发　355

9.7.2　VSync信号的处理　361

9.7.3　handleMessageTransaction　363

9.7.4　“界面已经过时/无效，需要重

新绘制”——handleMessage　Invalidate　367

9.7.5　合成前的准备工作

——preComposition　369

9.7.6　可见区域

——rebuildLayerStacks　371

9.7.7　为“Composition”搭建环境

——setUpHWComposer　375

9.7.8　doDebugFlashRegions　377

9.7.9　doComposition　377

第10章　GUI系统之“窗口管理员”

—WMS　385

10.1　“窗口管理员”——WMS综述　386

10.1.1　WMS的启动　388

10.1.2　WMS的基础功能　388

10.1.3　WMS的工作方式　389

10.1.4　WMS，AMS与Activity

间的联系　390

10.2　窗口属性　392

10.2.1　窗口类型与层级　392

10.2.2　窗口策略

（Window Policy）　396

10.2.3　窗口属性

（LayoutParams）　398

10.3　窗口的添加过程　400

10.3.1　系统窗口的添加过程　400

10.3.2　Activity窗口的添加

过程　409

10.3.3　窗口添加实例　412

10.4　Surface管理　416

10.4.1　Surface申请流程（relayout）　416

10.4.2　Surface的跨进程传递　420

10.4.3　Surface的业务操作　422

10.5　performLayoutAndPlace

SurfacesLockedInner　423

10.6　窗口大小的计算过程　424

10.7　启动窗口的添加与销毁　433

10.7.1　启动窗口的添加　433

10.7.2　启动窗口的销毁　437

10.8　窗口动画　438

10.8.1　窗口动画类型　439

10.8.2　动画流程跟踪——Window

StateAnimator　440

10.8.3　AppWindowAnimator　444

10.8.4　动画的执行过程　446

第11章　让你的界面炫彩起来的GUI

系统 — View体系　452

11.1　应用程序中的View框架　452

11.2　Activity中View Tree的

创建过程　455

11.3　在WMS中注册窗口　461

11.4　ViewRoot的基本工作方式　463

11.5　View Tree的遍历时机　464

11.6　View Tree的遍历流程　468

11.7　View和ViewGroup属性　477

11.7.1　View的基本属性　477

11.7.2　ViewGroup的属性　482

11.7.3　View、ViewGroup和

ViewParent　482

11.7.4　Callback接口　482

11.8　“作画“工具集——Canvas　484

11.8.1　“绘制UI”——Skia　485

11.8.2　数据中介——Surface.

lockCanvas　486

11.8.3　解锁并提交结果——unlock

CanvasAndPost　490

11.9　draw和onDraw　491

11.10　View中的消息传递　497

11.10.1　View中TouchEvent

的投递流程　497

11.10.2　ViewGoup中Touch-

Event的投递流程　500

11.11　View动画　504

11.12　UiAutomator　509

第12章　“问渠哪得清如许，为有源头

活水来”— InputManager

Service与输入事件　514

12.1　事件的分类　514

12.2　事件的投递流程　517

12.2.1　InputManagerService　518

12.2.2　InputReaderThread　519

12.2.3　InputDispatcherThread　519

12.2.4　ViewRootImpl对事件

的派发　523

12.3　事件注入　524

第13章　应用不再同质化 — 音频系统　526

13.1　音频基础　527

13.1.1　声波　527

13.1.2　音频的录制、存储

与回放　527

13.1.3　音频采样　528

13.1.4　Nyquist?CShannon采样

定律　530

13.1.5　声道和立体声　530

13.1.6　声音定级——Weber?C

Fechner law　531

13.1.7　音频文件格式　532

13.2　音频框架　532

13.2.1　Linux中的音频框架　532

13.2.2　TinyAlsa　534

13.2.3　Android系统中的

音频框架　536

13.3　音频系统的核心——Audio-

Flinger　538

13.3.1　AudioFlinger服务的

启动和运行　538

13.3.2　AudioFlinger对音频

设备的管理　540

13.3.3　PlaybackThread的

循环主体　547

13.3.4　AudioMixer　551

13.4　策略的制定者——Audio-

PolicyService　553

13.4.1　AudioPolicyService

概述　554

13.4.2　AudioPolicyService

的启动过程　556

13.4.3　AudioPolicyService

与音频设备　558

13.5　音频流的回放——AudioTrack　560

13.5.1　AudioTrack应用实例　560

13.5.2　AudioPolicyService

的路由实现　567

13.6　音频数据流　572

13.6.1　AudioTrack中的音频流　573

13.6.2　AudioTrack和AudioFlinger

间的数据交互　576

13.6.3　AudioMixer中的

音频流　582

13.7　音量控制　584

13.8　音频系统的上层建筑　588

13.8.1　从功能入手　588

13.8.2　MediaPlayer　589

13.8.3　MediaRecorder　592

13.8.4　一个典型的多媒体

录制程序　595

13.8.5　MediaRecorder

源码解析　596

13.8.6　MediaPlayerService简析　598

13.9　Android支持的媒体格式　600

13.9.1　音频格式　600

13.9.2　视频格式　601

13.9.3　图片格式　601

13.9.4　网络流媒体　602

13.10　ID3信息简述　602

13.11　Android多媒体文件管理　606

13.11.1　MediaStore　607

13.11.2　多媒体文件信息的

存储“仓库”

——MediaProvider　608

13.11.3　多媒体文件管理中

的“生产者”

—MediaScanner　611



第3篇　应用原理篇

第14章　Intent的匹配规则　616

14.1　Intent属性　616

14.2　Intent的匹配规则　618

14.3　Intent匹配源码简析　624

第15章　APK应用程序的资源适配　628

15.1　资源类型　629

15.1.1　状态颜色资源　630

15.1.2　图形资源　631

15.1.3　布局资源　632

15.1.4　菜单资源　633

15.1.5　字符串资源　633

15.1.6　样式资源　634

15.1.7　其他资源　635

15.1.8　属性资源　635

15.2　提供可选资源　638

15.3　*佳资源的匹配流程　642

15.4　屏幕适配　644

15.4.1　屏幕适配的重要参数　644

15.4.2　如何适配多屏幕　646

15.4.3　横竖屏切换的处理　648

第16章　Android字符编码格式　650

16.1　字符编码格式背景　650

16.2　ISO/IEC 8859　651

16.3　ISO/IEC 10646　651

16.4　Unicode　652

16.5　String类型　655

16.5.1　构建String　655

16.5.2　String对多种编码

的兼容　656

第17章　Android和OpenGL ES　660

17.1　3D图形学基础　661

17.1.1　计算机3D图形　661

17.1.2　图形管线　662

17.2　Android中的OpenGL ES简介　664

17.3　图形渲染API—EGL　665

17.3.1　EGL与OpenGL ES　665

17.3.2　egl.cfg　665

17.3.3　EGL接口解析　667

17.3.4　EGL实例　670

17.4　简化OpenGL ES开发

—GLSurfaceView　670

17.5　OpenGL分析利器

—GLTracer　677

第18章　“系统的UI”——SystemUI　685

18.1　SystemUI的组成元素　685

18.2　SystemUI的实现　687

18.3　Android壁纸资源

—WallpaperService　694

18.3.1　WallPaperManager-

Service　695

18.3.2　ImageWallpaper　697

第19章　Android常用的工具

“小插件”——Widget机制　700

19.1　“功能的提供者”——AppWidgetProvider　700

19.2　AppWidgetHost　702

第20章　Android应用程序

的编译和打包　707

20.1　“另辟蹊径”采用第三方工具——Ant　707

20.2　通过命令行编译和打包APK　708

20.3　APK编译过程详解　709

20.4　信息安全基础概述　711

20.5　应用程序签名　716

20.6　应用程序签名源码简析　719

20.7　APK重签名实例　724

第21章　Android虚拟机　725

21.1　Android虚拟机基础知识　725

21.1.1　Java虚拟机核心概念　725

21.1.2　LLVM编译器框架　734

21.1.3　Android中的经典

垃圾回收算法　736

21.1.4　Art和Dalvik之争　738

21.1.5　Art虚拟机整体框架　741

21.1.6　Android应用程序与

虚拟机　742

21.1.7　Procedure Call Standard

for Arm Architecture

（过程调用标准）　744

21.1.8　C 11标准中的新

特性　746

21.2　Android虚拟机核心文件格式

—Dex字节码　749

21.3　Android虚拟机核心文件格式

—可执行文件的基石ELF　756

21.3.1　ELF文件格式　756

21.3.2　Linux平台下ELF文件的加载和动态链接过程　764

21.3.3　Android Linker和

动态链接库　771

21.3.4　Signal Handler和

Fault Manager　782

21.4　Android虚拟机核心文件格式

——“主宰者”OAT　786

21.4.1　OAT文件格式解析　786

21.4.2　OAT的两个编译时机　793

21.5　Android虚拟机的典型

启动流程　806

21.6　堆管理器和堆空间释义　815

21.7　Android虚拟机中的线程管理　823

21.7.1　Java线程的创建过程　823

21.7.2　线程的挂起过程　827

21.8　Art虚拟机中的代码执行

方式综述　829

21.9　Art虚拟机的“中枢系统”

——执行引擎之Interpreter　836

21.10　Art虚拟机的“中枢系统”——执行引擎之JIT　839

21.10.1　JIT重出江湖的契机　839

21.10.2　Android N版本中JIT

的设计目标及策略　840

21.10.3　Profile Guided Compilation

（追踪技术）　842

21.10.4　AOT Compilation

Daemon　843

21.11　Art虚拟机的“中枢系统”

——执行引擎之本地代码　844

21.12　Android x86版本兼容ARM二

进制代码——Native Bridge　864

21.13　Android应用程序调试

原理解析　871

21.13.1　Java代码调试与

JDWP协议　872

21.13.2　Native代码调试　879

21.13.3　利用GDB调试

Android Art虚拟机　885

第22章　Android安全机制透析　887

22.1　Android Security综述　887

22.2　SELinux　889

22.2.1　DAC　889

22.2.2　MAC　890

22.2.3　基于MAC的SELinux　890

22.3　Android系统安全保护

的三重利剑　892

22.3.1　**剑：Permission

机制　893

22.3.2　加强剑：DAC（UGO）

保护　896

22.3.3　终极剑：SEAndroid　898

22.4　SEAndroid剖析　899

22.4.1　SEAndroid的顶层模型　899

22.4.2　SEAndroid相关的核心

源码　900

22.4.3　SEAndroid标签和规则　901

22.4.4　如何在Android系统中

自定义SEAndroid　903

22.4.5　TE文件的语法规则　905

22.4.6　SEAndroid中的核心

主体—init进程　907

22.4.7　SEAndroid中的客体　912

22.5　Android设备Root简析　913

22.6　APK的加固保护分析　916

第4篇　Android系统工具

第23章　IDE和Gradle　922

23.1　Gradle的核心要点　922

23.1.1　Groovy与Gradle　923

23.1.2　Gradle的生命周期　926

23.2　Gradle的Console语法　927

23.3　Gradle Wrapper和Cache　929

23.4　Android Studio和Gradle　931

23.4.1　Gradle插件基础知识　931

23.4.2　Android Studio中的

Gradle编译脚本　932

第24章　软件版本管理　937

24.1　版本管理简述　937

24.2　Git的安装　937

24.2.1　Linux环境下安装Git　938

24.2.2　Windows环境下

安装Git　939

24.3　Git的使用　939

24.3.1　基础配置　939

24.3.2　新建仓库　940

24.3.3　文件状态　942

24.3.4　忽略某些文件　943

24.3.5　提交更新　944

24.3.6　其他命令　944

24.4　Git原理简析　945

24.4.1　分布式版本系统的特点　946































24.4.2　安全散列算法

—SHA-1　947

24.4.3　4个重要对象　948

24.4.4　三个区域　953

24.4.5　分支的概念与实例　954

第25章　系统调试辅助工具　958

25.1　万能模拟器——Emulator　958

25.1.1　QEMU　958

25.1.2　Android工程中

的QEMU　963

25.1.3　模拟器控制台

（Emulator Console）　966

25.1.4　实例：为Android

模拟器添加串口功能　969

25.2　此Android非彼Android　970

25.3　快速建立与模拟器或真机的

通信渠道——ADB　972

25.3.1　ADB的使用方法　972

25.3.2　ADB的组成元素　975

25.3.3　ADB源代码解析　976

25.3.4　ADB Protocol　981

25.4　SDK Layoutlib　984

25.5　TraceView和Dmtracedump　985

25.6　Systrace　987

25.7　代码覆盖率统计　992

25.8　模拟GPS位置　995