掌握-Android-系统架构,看这一篇就够了!
加载虚拟机提前加载类preloadClasses提前加载资源preloadResoucesSystem Server进程,是由Zygote进程fork而来, SystemServer是Zygote孵化的第一个进程,System Server负责启动和管理整个Java framework,包含ActivityManager,WindowManager,PackageManager,PowerMana
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加载虚拟机
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提前加载类preloadClasses
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提前加载资源preloadResouces
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System Server进程,是由Zygote进程fork而来, SystemServer是Zygote孵化的第一个进程,System Server负责启动和管理整个Java framework,包含ActivityManager,WindowManager,PackageManager,PowerManager等服务。
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Media Server进程,是由init进程fork而来,负责启动和管理整个C++framework,包含AudioFlinger,Camera Service等服务。
####2.5 App层
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Zygote进程孵化出的第一个App进程是Launcher,这是用户看到的桌面App;
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Zygote进程还会创建Browser,Phone,Email等App进程,每个App至少运行在一个进程上。
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所有的App进程都是由Zygote进程fork生成的。
####2.6 Syscall && JNI
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Native与Kernel之间有一层系统调用(SysCall)层,见Linux系统调用(Syscall)原理;
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Java层与Native(C/C++)层之间的纽带JNI,见Android JNI原理分析。
##通信方式
无论是Android系统,还是各种Linux衍生系统,各个组件、模块往往运行在各种不同的进程和线程内,这里就必然涉及进程/线程之间的通信。对于IPC(Inter-Process Communication, 进程间通信),Linux现有管道、消息队列、共享内存、套接字、信号量、信号这些IPC机制,Android额外还有Binder IPC机制,Android OS中的Zygote进程的IPC采用的是Socket机制,在上层system server、media server以及上层App之间更多的是采用Binder IPC方式来完成跨进程间的通信。对于Android上层架构中,很多时候是在同一个进程的线程之间需要相互通信,例如同一个进程的主线程与工作线程之间的通信,往往采用的Handler消息机制。
想深入理解Android内核层架构,必须先深入理解Linux现有的IPC机制;对于Android上层架构,则最常用的通信方式是Binder、Socket、Handler,当然也有少量其他的IPC方式,比如杀进程Process.killProcess()采用的是signal方式。下面说说Binder、Socket、Handler:
####3.1 Binder
Binder作为Android系统提供的一种IPC机制,无论从系统开发还是应用开发,都是Android系统中最重要的组成,也是最难理解的一块知识点,想了解为什么Android要采用Binder作为IPC机制? 可查看这个知乎上的回答(https://www.zhihu.com/question/39440766/answer/89210950)。深入了解Binder机制,最好的方法便是阅读源码,借用Linux鼻祖Linus Torvalds曾说过的一句话:Read The Fucking Source Code。下面简要说说Binder IPC原理。
Binder IPC原理
Binder通信采用c/s架构,从组件视角来说,包含Client、Server、ServiceManager以及binder驱动,其中ServiceManager用于管理系统中的各种服务。
####3.2 Socket
Socket通信方式也是C/S架构,比Binder简单很多。在Android系统中采用Socket通信方式的主要有:
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zygote:用于孵化进程,system_server创建进程是通过socket向zygote进程发起请求;
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installd:用于安装App的守护进程,上层PackageManagerService很多实现最终都是交给它来完成;
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lmkd:lowmemorykiller的守护进程,Java层的LowMemoryKiller最终都是由lmkd来完成;
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adbd:这个也不用说,用于服务adb;
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logcatd:这个不用说,用于服务logcat;
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vold:即volume Daemon,是存储类的守护进程,用于负责如USB、Sdcard等存储设备的事件处理。
等等还有很多,这里不一一列举,Socket方式更多的用于Android framework层与native层之间的通信。Socket通信方式相对于binder比较简单,这里省略。
####3.3 Handler
Binder/Socket用于进程间通信,而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,为了方便且称之为Handler消息机制。
有人可能会疑惑,为何Binder/Socket用于进程间通信,能否用于线程间通信呢?答案是肯定,对于两个具有独立地址空间的进程通信都可以,当然也能用于共享内存空间的两个线程间通信,这就好比杀鸡用牛刀。接着可能还有人会疑惑,那handler消息机制能否用于进程间通信?答案是不能,Handler只能用于共享内存地址空间的两个线程间通信,即同进程的两个线程间通信。很多时候,Handler是工作线程向UI主线程发送消息,即App应用中只有主线程能更新UI,其他工作线程往往是完成相应工作后,通过Handler告知主线程需要做出相应地UI更新操作,Handler分发相应的消息给UI主线程去完成,如下图:
由于工作线程与主线程共享地址空间,即Handler实例对象mHandler位于线程间共享的内存堆上,工作线程与主线程都能直接使用该对象,只需要注意多线程的同步问题。工作线程通过mHandler向其成员变量MessageQueue中添加新Message,主线程一直处于loop()方法内,当收到新的Message时按照一定规则分发给相应的handleMessage()方法来处理。所以说,Handler消息机制用于同进程的线程间通信,其核心是线程间共享内存空间,而不同进程拥有不同的地址空间,也就不能用handler来实现进程间通信。
上图只是Handler消息机制的一种处理流程,是不是只能工作线程向UI主线程发消息呢,其实不然,可以是UI线程向工作线程发送消息,也可以是多个工作线程之间通过handler发送消息。
要理解framework层源码,掌握这3种基本的进程/线程间通信方式是非常有必要,当然Linux还有不少其他的IPC机制,比如共享内存、信号、信号量,在源码中也有体现,如果想全面彻底地掌握Android系统,还是需要对每一种IPC机制都有所了解。
##核心提纲
小编对于Android从系统底层一路到上层都有自己的理解和沉淀,通过前面对系统启动的介绍,相信大家对Android系统有了一个整体观。接下来需抓核心、理思路,争取各个击破。后续将持续更新和完善整个大纲,不限于进程、内存、IO、系统服务架构以及分析实战等文章。
当然本站有一些文章没来得及进一步加工,有时间根据大家的反馈,不断修正和完善所有文章,争取给文章,再进一步精简非核心代码,增加可视化图表以及文字的结论性分析。基于Android 6.0的源码,专注于分享Android系统原理、架构分析的原创文章。
建议阅读群体: 适合于正从事或者有兴趣研究Android系统的工程师或者技术爱好者,也适合Android App高级工程师;对于尚未入门或者刚入门的App工程师阅读可能会有点困难,建议先阅读更基础的资料,再来阅读本站博客。
看到Android整个系统架构是如此庞大的, 该问如何学习Android系统, 以下是我自己的Android的学习和研究论。
从整理上来列举一下Android系统的核心知识点概览:
需要这些关于Android系统核心知识加群免费获取 Android IOC架构设计
####4.1 系统启动系列
Android系统中极其重要进程:init, zygote, system_server, servicemanager 进程:
序号 | 进程启动 | 概述 |
---|---|---|
1 | init进程 | Linux系统中用户空间的第一个进程, Init.main |
2 | zygote进程 | 所有App进程的父进程, ZygoteInit.main |
3 | system_server进程(上篇) | 系统各大服务的载体, forkSystemServer过程 |
4 | system_server进程(下篇) | 系统各大服务的载体, SystemServer.main |
5 | servicemanager进程 | binder服务的大管家, 守护进程循环运行在binder_loop |
6 | App进程 | 通过Process.start启动App进程, ActivityThread.main |
再来看看守护进程(也就是进程名一般以d为后缀,比如logd,此处d是指daemon的简称), 下面介绍部分守护进程:
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debuggerd
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installd
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lmkd
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logd
####4.2 系统稳定性系列
Android系统稳定性主要是异常崩溃(crash)和执行超时(timeout):
序号 | 文章名 | 概述 |
---|---|---|
1 | 理解Android ANR的触发原理 | 触发ANR的场景以及机理 |
2 | Input系统—ANR原理分析 | input触发ANR的原理 |
3 | 理解Android ANR的信息收集过程 | AMS.appNotResponding过程分析,收集traces |
4 | 解读Java进程的Trace文件 | kill -3 信息收集过程 |
5 | Native进程之Trace原理 | debuggerd -b 信息收集过程 |
6 | WatchDog工作原理 | WatchDog触发机制 |
7 | 理解Java Crash处理流程 | AMS.handleApplicationCrash过程分析 |
8 | 理解Native Crash处理流程 | debuggerd守护进程 |
9 | global reference限制策略 | global reference |
####4.3 Android进程系列
进程/线程是操作系统的魂,各种服务、组件、子系统都是依附于具体的进程实体。深入理解进程机制对于掌握Android系统整体架构和运转机制是非常有必要的,是系统工程师的基本功,下面列举进程相关的文章:
序号 | 文章名 | 概述 |
---|---|---|
1 | 理解Android进程创建流程 | Process.start过程分析 |
2 | 理解杀进程的实现原理 | Process.killProcess过程分析 |
3 | Android四大组件与进程启动的关系 | AMS.startProcessLocked过程分析组件与进程 |
4 | Android进程绝杀技–forceStop | force-stop过程分析彻底移除组件与杀进程 |
5 | 理解Android线程创建流程 | 3种不同线程的创建过程 |
6 | 彻底理解Android Binder通信架构 | 以start-service为线,阐述进程间通信机理 |
7 | 理解Binder线程池的管理 | Zygote fork的进程都默认开启binder线程池 |
8 | Android进程生命周期与ADJ | 进程adj, processState以及lmk |
9 | Android LowMemoryKiller原理分析 | lmk原理分析 |
10 | 进程优先级 | 进程nice,thread priority以及scheduler |
11 | Android进程调度之adj算法 | updateOomAdjLocked过程 |
12 | Android进程整理 | 整理系统的所有进程/线程 |
####4.4 四大组件系列
对于App来说,Android应用的四大组件Activity,Service,Broadcast Receiver, Content Provider最为核心,接下分别展开介绍:
序号 | 文章名 | 类别 |
---|---|---|
1 | startActivity启动过程分析 | Activity |
2 | 简述Activity生命周期 | Activity |
3 | startService启动过程分析 | Service |
4 | bindService启动过程分析 | Service |
5 | 以Binder视角来看Service启动 | Service |
6 | Android Broadcast广播机制分析 | Broadcast |
7 | 理解ContentProvider原理 | ContentProvider |
8 | ContentProvider引用计数 | ContentProvider |
9 | Activity与Service生命周期 | Activity&&Service |
10 | 简述Activity与Window关系 | Activity&&Window |
11 | 四大组件之综述 | AMS |
12 | 四大组件之ServiceRecord | Service |
13 | 四大组件之BroadcastRecord | Broadcast |
14 | 四大组件之ContentProviderRecord | ContentProvider |
15 | 理解Android Context | Context |
16 | 理解Application创建过程 | Application |
17 | unbindService流程分析 | Service |
18 | 四大组件之ActivityRecord | Activity |
19 | AMS总结(一) | AMS |
####4.5 图形系统系列
图形也是整个系统非常复杂且重要的一个系列,涉及WindowManager,SurfaceFlinger服务。
序号 | 文章名 | 类别 |
---|---|---|
1 | WindowManager启动篇 | Window |
分享读者
作者2013年java转到Android开发,在小厂待过,也去过华为,OPPO等大厂待过,18年四月份进了阿里一直到现在。
被人面试过,也面试过很多人。深知大多数初中级Android工程师,想要提升技能,往往是自己摸索成长,不成体系的学习效果低效漫长,而且极易碰到天花板技术停滞不前!
我们整理了一份阿里P7级别的Android架构师全套学习资料,特别适合有3-5年以上经验的小伙伴深入学习提升。
主要包括腾讯,以及字节跳动,阿里,华为,小米,等一线互联网公司主流架构技术。
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,但从长远来说,眼光,格局,长远发展的方向才是最重要的。
35岁中年危机大多是因为被短期的利益牵着走,过早压榨掉了价值,如果能一开始就树立一个正确的长远的职业规划。35岁后的你只会比周围的人更值钱。
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