Android系统-开篇
anyi234
8年前
<blockquote> <p>基于Android 6.0源码，深入剖析Android系统架构，争取各个击破，解决和分析问题，方能入庖丁解牛，游刃有余。</p> </blockquote> <h2>一、Android概述</h2> <p>Android系统非常庞大，底层是采用Linux作为基底，上层采用带有虚拟机的Java层，通过通过JNI技术，将上下打通，融为一体。下图是Google提供的一张经典的4层架构图，从下往上，依次分为Linux内核，系统库和Android Runtime，应用框架层，应用程序层这4层架构，每一层都包含大量的子模块或子系统。</p> <p><img alt="Android系统-开篇" src="https://simg.open-open.com/show/caee07ad9295be3d40456c0b100d174c.png" width="727" height="600"></p> <p>为了能够更深入地掌握Android整个架构思想，以及每块之间是如何衔接与配合工作的，计划以Android系统启动过程为主线，来详细展开对Android全方位的分析，争取各个击破。</p> <h2>二、系统启动</h2> <p>Google提供的4层架构图，是非常经典，但只是如垒砖般的方式，简单地分层，而不足表达Android整个系统的启动过程，环环相扣的连接关系，本文更多的是以进程的视角，以分层的架构来诠释Android系统的全貌。</p> <p>系统启动架构图</p> <p><img alt="Android系统-开篇" src="https://simg.open-open.com/show/ad81c47cfc296034e1601ad0a60d6c9d.jpg" width="890" height="767"></p> <p>图解：Android系统启动过程由上图从下往上的一个过程：Loader -> Kernel -> Native -> Framework ->App，接来下简要说说每个过程：</p> <h3>2.1 Loader层</h3> <ul> <li>Boot ROM: 当手机处于关机状态时，长按Power键开机，引导芯片开始从固化在<code>ROM</code>里的预设出代码开始执行，然后加载引导程序到<code>RAM</code>；</li> <li>Boot Loader：这是启动Android系统之前的引导程序，主要是检查RAM，初始化硬件参数等功能。</li> </ul> <h3>2.2 Kernel层</h3> <p>到这里才刚刚开始进入Android系统.</p> <ul> <li>启动Kernel的0号进程：初始化进程管理、内存管理，加载Display,Camera Driver，Binder Driver等相关工作；</li> <li>启动kthreadd进程（pid=2）：是Linux系统的内核进程，会创建内核工作线程kworkder，软中断线程ksoftirqd，thermal等内核守护进程。<code>kthreadd进程是所有内核进程的鼻祖</code>。</li> </ul> <h3>2.3 Native层</h3> <p>启动init进程(pid=1),是Linux系统的用户进程，<code>init进程是所有用户进程的鼻祖</code>。</p> <ul> <li>init进程启动<code>Media Server</code>(多媒体服务)、<code>servicemanager</code>(binder服务管家)、<code>bootanim</code>(开机动画)等重要服务</li> <li>init进程还会孵化出installd(用于App安装)、ueventd、adbd、lmkd(用于内存管理)等用户守护进程；</li> <li>init进程孵化出Zygote进程，Zygote进程是Android系统的首个Java进程，<code>Zygote是所有Java进程的父进程</code>，Zygote进程本身是由init进程孵化而来的。</li> </ul> <h3>2.4 Framework层</h3> <ul> <li>Zygote进程，是由init进程通过解析init.rc文件后fork生成的，Zygote进程主要包含： <ul> <li>加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket服务端套接字；</li> <li>加载虚拟机；</li> <li>preloadClasses；</li> <li>preloadResouces；</li> </ul> </li> <li>Zygote进程fork出System Server进程，<code>System Server是Zygote孵化的第一个进程</code>，地位非常重要；</li> <li>System Server进程：负责启动和管理整个Java framework，包含ActivityManager，PowerManager等服务。</li> <li>Media Server进程：负责启动和管理整个C++ framework，包含AudioFlinger，Camera Service等服务。</li> </ul> <h3>2.5 App层</h3> <ul> <li>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；</li> <li>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。</li> </ul> <p>所有的App进程都是由Zygote进程fork生成的。</p> <h2>三、计划提纲</h2> <p>2016年新的一年已经开始了，首先祝大家、也祝自己在新的一年诸事顺心，事业蒸蒸日上。在过去的一年，对于Android从底层一路到上层有不少自己的理解和沉淀，但总体较零散，未成体系。借着今天（元旦假日的最后一天），给自己的新的一年提前做一个计划，把知识进行归档整理与再学习，从而加深对Android架构的理解。通过前面对系统启动的介绍，相信大家对Android已然“知全貌”，那么接下来需要“抓核心，理思路”。</p> <p>（1）在整个开机流程中，有几个非常重要的进程，分别是<code>init</code>、<code>Zygote</code>、<code>system_server</code>进程。接下来，计划用三篇文章来分别阐述：</p> <ul> <li><a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1463014428697.html">Android系统启动—init篇</a></li> <li><a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1456803765078.html">Android系统启动—Zygote篇</a></li> <li>Android系统启动—SystemServer篇 <ul> <li><a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1463014614192.html">SystemServer上篇</a></li> <li><a href="http://www.open-open.com/lib/view/open1463014879470.html">SystemServer下篇</a></li> </ul> </li> </ul> <p>（2）再则就是在整个架构中有大量的服务，都是基于Binder来交互的，为了搞清楚binder，用了13篇文章来讲解<a href="/misc/goto?guid=4959673002146492905">Binder</a>，从binder驱动到应用层整个完整的流程。针对比较核心服务来重点分析，计划分别用文章来对核心服务展开剖析：</p> <ul> <li>Android服务篇-ActivityManagerService <ul> <li><a href="/misc/goto?guid=4959673002239464124">AMS启动过程（一）</a></li> </ul> </li> <li>Android服务篇-PackageManagerService</li> <li>Android服务篇-PowerManagerService</li> <li>Android服务篇-BatteryService <ul> <li><a href="/misc/goto?guid=4959673002328964138">Android耗电统计算法</a></li> </ul> </li> <li>Android服务篇-WindowManagerService</li> </ul> <p>当然graphic也是一大块难啃的模块，也是需要整理的，先留个空位吧。</p> <p>（3）对于App来说，Android应用的四大组件Activity，Service，Broadcast Receiver， Content Provider最为核心，那么我们需要分别展开对其他的分解：</p> <ul> <li>Android组件-Activity</li> <li>Android组件-Service <ul> <li><a href="/misc/goto?guid=4959673002407051523">startService流程分析</a></li> </ul> </li> <li>Android组件-Broadcast Receiver</li> <li>Android组件-Content Provider</li> </ul> <p>（4）有了这些，中间还缺少关于虚拟机ART的介绍，会需要对ART分析，后续还需要开展对ART虚拟机的一系列文章。另外，从架构中还有很多一块没有提及，那便是Linux Kernel，这部分内容，计划从进程，内存，IO的视角展开分析。</p> <ul> <li>Linux内核-进程篇 <ul> <li><a href="/misc/goto?guid=4959673002489956143">进程的优先级</a></li> </ul> </li> <li>Linux内核-内存篇</li> <li>Linux内核-IO篇</li> <li>Linux内核-驱动篇</li> </ul> <p>（5）最后，对整个架构回顾，从性能角度谈谈如何优化的问题，这是一个很大的话题涉及面之广，会贯穿整个过程。</p> <p>先写这么多，后续再不断更新与完善。</p> <p>via：<a href="/misc/goto?guid=4959669985108446736">http://gityuan.com/2016/01/30/android-boot/</a></p>