Android Framework初步認識

首先,簡單介紹一下Android的體系結構

Android? API

LINUX KERNEL:Linux核心,Android系統是基于Linux系統修改過來的,Android底層都是Linux的東西,大多都是操作硬件的一些驅動,如Display?Driver、Audio?Drivers等等。

LIBRARIES:用C語言編寫的完成Android核心功能的一些類庫,如:OpenGL|ES(圖形圖像引擎簡化版)、WebKit(瀏覽器內核)、SQLite(輕量級數據庫)、Surface?Manager(界面管理器)、Media?Framework(多媒體框架)、FreeType(字體類庫)、SGL(另一個圖形圖像引擎)、SSL(基于TCP的安全協議)、libc(零散的類庫)。

APPLICATION?FRAMEWORK:應用框架層,全部是用Java語言編寫的,供開發人員調用。

APPLICATIONS:應用層,我們安裝的所有應用都屬于這一層,如,微信,植物大戰僵尸。

ANDROID?RUNTIME :Core?Libraries:核心類庫。????????Dalvik?Virtual?Machine:Android底層是Linux系統,使用C、C++語言編寫的,所以Android程序(Java語言編寫)要在Linux上運行就需要虛擬機,也就是DVM。

舉例:鬧鐘應用。

鬧鐘應用的功能實際上就是定時播放音樂。鬧鐘應用調用APPLICATION?FRAMEWORK層的MediaPlayer,MeidaPlayer訪問LIBRARIES層中的Media?Framework,Media?Framework再使用C語言操作Andio?Drivers去播放音樂。


接下來,重點認識Framework層

一、framework功能

Framework其實可以簡單的理解為一些API的庫房,android開發人員將一些基本功能實現,通過接口提供給上層調用,可以重復的調用我們可以稱Framework層才真正是Java語言實現的層,在這層里定義的API都是用Java語言編寫。但是又因為它包含了JNI的方法,JNI用C/C++編寫接口,根據函數表查詢調用核心庫層里的底層方法,最終訪問到Linux內核。那么Framework層的作用就有2個。

1.用Java語言編寫一些規范化的模塊封裝成框架,供APP層開發者調用開發出具有特殊業務的手機應用。

2.用Java Native Interface調用core lib層的本地方法,JNI的庫是在Dalvik虛擬機啟動時加載進去的,Dalvik會直接去尋址這個JNI方法,然后去調用。

兩種方式的結合達到了Java方法和操作系統的相互通信。Android為什么要用Java編寫Framework層呢?直接用C或C++不是更好?有關專家給出了如下解釋:

C/C++過于底層,開發者要花很多的經歷對C/C++的語言研究清楚,例如C/C++的內存機制,如果稍不注意,就會忘了開啟或者釋放。而Java的GC會自動處理這些,省去了很多的時間讓開發者專注于自己的業務。所以才會從C/C++的底層慢慢向上變成了JAVA的開發語言,該層通過JNI和核心運行庫層進行交互。

Activity Manager : 用來管理應用程序生命周期并提供常用的導航回退功能。

Window Manager:提供一些我們訪問手機屏幕的方法。屏幕的透明度、亮度、背景。

Content Providers:使得應用程序可以訪問另一個應用程序的數據(如聯系人數據庫), 或者共享它們自己的數據。

View System:可以用來構建應用程序, 它包括列表(Lists),網格(Grids),文本框(Textboxes),按鈕(Buttons), 甚至可嵌入的web瀏覽器。

Notification Manager:使得應用程序可以在狀態欄中顯示自定義的提示信息。

Package Manager:提供對系統的安裝包的訪問。包括安裝、卸載應用,查詢permission相關信息,查詢Application相關信息等。

Telephony Manager :主要提供了一系列用于訪問與手機通訊相關的狀態和信息的方法,查詢電信網絡狀態信息,sim卡的信息等。

Resource Manager:提供非代碼資源的訪問,如本地字符串,圖形,和布局文件(Layout files )。

Location Manager:提供設備的地址位置的獲取方式。很顯然,GPS導航肯定能用到位置服務。

XMPP:可擴展通訊和表示協議。前身為Jabber,提供即時通信服務。例如推送功能,Google Talk。

Framework層提供的服務還有很多,就不一一列出啦。

二、Activity Framework結構及運行框架

1.Activity的創建會創建PhoneWindow,PhoneWindow會創建DocerView,DocerView會創建View和ViewGroup。

2.應用程序在Activity中添加和刪除窗口,是通過調用WindowManager類的addView和RemoveView函數達成,具體實現是通過橋接模式實現的WindowManagerImpl來實現。進而轉向調用ViewRoot類的setView和removeViewLocked,然后通過IPC機制調用到WMS中的addWindow和removeWindow來完成。

3.當AMS(ActivityManagerService)通知ActivityThread銷毀某個Activity時,ActivityThread會直接調用WindowManager的removeView方法刪除窗口,實現在WindowManagerImpl類。

4.AMS調用WMS(WindowManagerService),一般情況是告訴WMS一些消息,比如某個新的Activity要啟動了,從而WMS會保存一個該Activity記錄的引用,有時也會直接調用WMS的接口,比如切換窗口時,啟動切換窗口是直接調用WMS的setAppStartingWindow。

5.WMS內部是全權接管了輸入消息的處理和屏幕的繪制,輸入消息的處理是借助于InputManager類完成,InputManger類會生成兩個線程InuptReaderThread和InputDispatcherThread,InuptReaderThread循環地從EventHub讀取輸入消息,對于非大數據是通過channel方式(InputChannel會生成serverChannel和ClientChannel)派發消息,對應大數據則是通過共享緩存ShareMemory分發消息;InputDispatcherThread會從Channel或者ShareMemory獲取消息并派發,派發是通過InputPublisher,應用層客戶端通過InputConsumer不斷從Channel或者ShareMemory獲取派發的消息,進而交由ViewRoot處理。其中InputPublisher,InputPublisher和InputConsumer是由InputMoniter生成。

所以InuptReaderThread和EventHub是生產者,InputDispatcherThread是消費者,InputMoniter是消費渠道,ViewRoot是消費者和生產者的橋梁,WMS和AMS是家庭夫妻雙管家。

三、FrameWork啟動流程

Android啟動過程包含從Linux內核加載到Home應用程序啟動的整個過程。整體流程如下:

Android是基于Linux內核的系統平臺。啟動時,首先通過bootloader(系統加載器),加載Linux內核。在Linux加載啟動時,與普通的Linux啟動過程相同,先初始化內核,然后調用init進程。

Init進程啟動zygote:解析配置文件:init.rc(系統配置文件)及initXXX.rc(與硬件平臺相關的文件)的內容執行一系列的命令,包括創建mount目錄,安裝文件系統,設置屬性,啟動屬性服務器,啟動Socket服務端口-》加載preload-classes和preload-resources(Framework大部分類及資源)-》fork啟動新的進程Zygote(其實是由fork和execv共同創建)。

Zygnote孵化第一個進程SystemServer,SystemServer啟動各種系統服務線程。SystemServer進程在Android的運行環境中扮演了"神經中樞"的作用,APK應用中能夠直接交互的大部分系統服務都在該進程中運行,常見的比如WMS、AMS、PackageManagerServer(PmS)等,這些系統服務都是以一個線程的方式存在于SystemServer進程中。SystemServer的main()函數首先調用的是init1()函數,這是一個native函數,內部會進行一些與Dalvik虛擬機相關的初始化工作。該函數執行完畢后,其內部會調用Java端的init2()函數,該函數首先創建了一個ServerThread對象,該對象是一個線程,然后直接運行該線程,于是,從ServerThread的run()方法內部開始真正啟動各種服務線程。

基本上每個服務都有對應的Java類,從編碼規范的角度來看,啟動這些服務的模式可歸類為三種:模式一是指直接使用構造函數構造一個服務,由于大多數服務都對應一個線程,因此,在構造函數內部就會創建一個線程并自動運行。模式二是指服務類會提供一個getInstance()方法,通過該方法獲取該服務對象,這樣的好處是保證系統中僅包含一個該服務對象。模式三是指從服務類的main()函數中開始執行。無論以上何種模式,當創建了服務對象后,有時可能還需要調用該服務類的init()或者systemReady()函數以完成該對象的啟動

當以上服務線程都啟動后,AMS以systemReady調用完成最后啟動,mMainStack.resumeTopActivityLocked(null)-》mService.startHomeActivityLocked啟動第一個Activity。至此,FrameWorkd啟動完成。

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