深入理解Android内核设计思想第2版 上下册 Android程序设计 安卓移动应用程序开发入门教程书

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　第 一个系统进程（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　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–Shannon采样
　定律　530
13.1.5　声道和立体声　530
13.1.6　声音定级——Weber–
　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　892
22.3.1　第 一：Permission
　机制　893
22.3.2　加强：DAC（UGO）
　保护　896
22.3.3　终 极：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




全书从操作系统的基础知识入手，全面剖析进程/线程、内存管理、Binder机制、GUI显示系统、多媒体管理、输入系统、虚拟机等核心技术在Android中的实现原理。书中讲述的知识点大部分来源于工程项目研发，因而具有较强的实用性，希望可以让读者“知其然，更知其所以然”。本书分为编译篇、系统原理篇、应用原理篇、系统工具篇，共4篇25章，基本涵盖了参与Android开发所需具备的知识，并通过大量图片与实例来引导读者学习，以求尽量在源码分析外为读者提供更易于理解的思维方式。 本书既适合Android系统工程师，也适合于应用开发工程师来阅读，从而提升Android开发能力。读者可以在本书潜移默化的学习过程中更深刻地理解Android系统，并将所学知识自然地应用到实际开发难题的解决中。

林学森，作者曾于多家跨国企业担任研发和管理工作，并已在国内外会议、杂志上发表多篇一作文章，获得多个发明专利。现为某世界500强科技公司高 级专家、资 深架构师，在业界也比较有影响力。

国内资 深一线开发工程师撰写、上万名读者实践过的、一本读得懂、用得上，帮助解决工程项目难点的全新指南