Android 知识体系

浅沫记忆

一、平台架构
Google Android 平台架构
Google Android 架构

  Android 是一个针对多种不同设备类型打造的开放源代码软件堆栈。Android 的主要目的是为运营商、OEM 和开发者打造一个开放的软件平台，使他们能够将创新理念变为现实，并推出能够卓有成效地改善用户移动体验的真实产品。
  Android 平台的设计可确保不存在一个集中瓶颈，即没有任何行业参与者可一手限制或控制其他参与者的创新。这样，我们不但可以打造功能完善的高品质消费类产品，而且可以完全开放源代码，供第三方自由定制和移植。
  System Apps是个人接触最快的，APP可实际编写调试；其他都在手机厂商系统OEM定制。
1.1 Linux Kernel

Android 平台的基础是 Linux 内核。例如，Android Runtime (ART) 依靠 Linux 内核来执行底层功能，例如线程和低层内存管理。
使用 Linux 内核可让 Android 利用主要安全功能，并且允许设备制造商为著名的内核开发硬件驱动程序。

1.2 硬件抽象层 (HAL)

硬件抽象层 (HAL) 提供标准界面，向更高级别的 Java API 框架显示设备硬件功能。HAL 包含多个库模块，其中每个模块都为特定类型的硬件组件实现一个界面，例如相机或蓝牙模块。当框架 API 要求访问设备硬件时，Android 系统将为该硬件组件加载库模块。

1.3 Android Runtime

对于运行 Android 5.0（API 级别 21）或更高版本的设备，每个应用都在其自己的进程中运行，并且有其自己的 Android Runtime (ART) 实例。ART 编写为通过执行 DEX 文件在低内存设备上运行多个虚拟机，DEX 文件是一种专为 Android 设计的字节码格式，经过优化，使用的内存很少。编译工具链（例如 Jack）将 Java 源代码编译为 DEX 字节码，使其可在 Android 平台上运行。

ART 的部分主要功能包括：
预先 (AOT) 和即时 (JIT) 编译
优化的垃圾回收 (GC)
在 Android 9（API 级别 28）及更高版本的系统中，支持将应用软件包中的 Dalvik Executable 格式 (DEX) 文件转换为更紧凑的机器代码。
更好的调试支持，包括专用采样分析器、详细的诊断异常和崩溃报告，并且能够设置观察点以监控特定字段

在 Android 版本 5.0（API 级别 21）之前，Dalvik 是 Android Runtime。如果您的应用在 ART 上运行效果很好，那么它应该也可在 Dalvik >上运行，但反过来不一定。
Android 还包含一套核心运行时库，可提供 Java API 框架所使用的 Java 编程语言中的大部分功能，包括一些 Java 8 语言功能。

1.4 Native C/C++ Library

许多核心 Android 系统组件和服务（例如 ART 和 HAL）构建自原生代码，需要以 C 和 C++ 编写的原生库。Android 平台提供 Java 框架 API 以向应用显示其中部分原生库的功能。例如，您可以通过 Android 框架的 Java OpenGL API 访问 OpenGL ES，以支持在应用中绘制和操作 2D 和 3D 图形。
如果开发的是需要 C 或 C++ 代码的应用，可以使用 Android NDK 直接从原生代码访问某些原生平台库。

1.5 Java API Framework
您可通过以 Java 语言编写的 API 使用 Android OS 的整个功能集。这些 API 形成创建 Android 应用所需的构建块，它们可简化核心模块化系统组件和服务的重复使用，包括以下组件和服务：

• 丰富、可扩展的视图系统，可用以构建应用的 UI，包括列表、网格、文本框、按钮甚至可嵌入的网络浏览器
  
• 资源管理器，用于访问非代码资源，例如本地化的字符串、图形和布局文件
  
• 通知管理器，可让所有应用在状态栏中显示自定义提醒
  
• Activity 管理器，用于管理应用的生命周期，提供常见的导航返回栈
  
• 内容提供程序，可让应用访问其他应用（例如“联系人”应用）中的数据或者共享其自己的数据
  

开发者可以完全访问 Android 系统应用使用的框架 API。
1.6 System Apps
Android 随附一套用于电子邮件、短信、日历、互联网浏览和联系人等的核心应用。平台随附的应用与用户可以选择安装的应用一样，没有特殊状态。因此第三方应用可成为用户的默认网络浏览器、短信 Messenger 甚至默认键盘（有一些例外，例如系统的“设置”应用）。
系统应用可用作用户的应用，以及提供开发者可从其自己的应用访问的主要功能。例如，如果您的应用要发短信，您无需自己构建该功能，可以改为调用已安装的短信应用向您指定的接收者发送消息。
二、AOSP : Android源码下载
编号概念备注1代号、标记和 Build 号Android 版本(列表)2Android 开发者 Codelab3Android 平台术语表4搭建构建环境5源代码控制工具git、repo6下载源代码AOSP : Android源码下载7Soong 构建系统8搭建编译环境、 编译 Android9使用AS查看Android源码sourceinsight 改用 AndroidStudio 查看 Android 源码10同步国内AOSP代码相关错误属性值
prop属性android.os.SystemProperties 属性settings属性settings属性Feature属性pm list featuresadb 命令
命令功能相关文章adb shell screencap -p /sdcard/01.png截屏使用adb命令对手机屏幕截图adb shell screenrecord /sdcard/demo.mp4录制手机屏幕,默认录制时间为180sAndroid4.4屏幕录制命令screenrecordadb bugreport > bugreport.txtbugreport 日志adb shell dmesg > dmesg.txtdmesg 日志adb logcat -d -v time -b "main"   >  main.txtmain 日志adb logcat -d -v time -b "system" >  system.txtsystem日志adb logcat -d -v time -b "events" >  events.txtevents 日志adb shell dumpsys sensorservice查看Sensorservice信息sensorservice相关dumpEvents
Event日志关键字：EventLogTags.logtags
三、Android 通信机制

Android系统基于Linux kernel，IPC(Inter-Process Communication, 进程间通信)方式在Linux中有管道pipe、消息队列message queue、共享内存share memory、套接字socket、信号signal等IPC机制。
Android中还有Binder IPC机制，Android系统中的Zygote进程的IPC采用的是Socket机制，在Framework与App之间更多的是采用Binder IPC方式完成跨进程间的通信。
对于Android上层架构中，在同一个进程的线程之间相互通信往往采用的Handler消息机制。

3.1 Binder

Linux Kernel是开源系统，所开放源代码许可协议GPL保护，Binder Driver运行在Linux Kernel是GPL协议。用户空间采用Apache-2.0协议，内核空间与用户空间（即在GPL协议与Apache-2.0协议）之间的Lib库中采用BSD证授权方法，GPL协议限定在Linux Kernel，有效隔断了GPL的传染性，仍有较大争议。开源与商业化共存的一个成功典范。

Binder 是基于开源的OpenBinder实现的，而OpenBinder的作者在Google工作，直接采用 Binder 作为核心的IPC机制。
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/affc241df7f74f639a0ff580f747af2e.png =600x)

序号文章名概述0为什么 Android 要采用 Binder 作为 IPC 机制？【Android，在争议中逃离 Linux 内核的 GPL 约束】0使用 Binder IPC多个 Binder 域：/dev/binder、/dev/hwbinder、/dev/vndbinder1Binder系列1-Binder Driver/dev/binder运行在Linux kernel2Binder系列2-ServiceManagerSM启动，添加/获取Service3Binder系列3-framework层Zygote启动时AndroidRuntime::startReg中register_jni_procs()，JNI调用到Native4Binder 域关注/dev/vndbinder与/dev/binder共用一套libbinder，defaultServiceManager()获取前需要切换3.2 Socket

Android中IPC进程间通信使用最多的是Binder，其次是socket。这里socket是Unix domain Socket。不同于Network Socket基于TCP/IP协议栈
Socket通信方式也是C/S架构

实例描述Zygote用于fork进程system_server创建进程是通过socket向zygote进程发起请求3.3 Handler消息机制
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。
Handler消息机制-FWK层
Handler消息机制-Native层


3.4 Android 接口定义语言 AIDL\HIDL
Android 接口定义语言 (AIDL)     Android 接口定义语言 (AIDL) 是一款可供用户用来抽象化 IPC 的工具。以在 .aidl 文件中指定的接口为例，各种构建系统都会使用 aidl 二进制文件构造 C++ 或 Java 绑定，以便跨进程使用该接口。
Android 接口定义语言 (HIDL)      Android 8.0 重新设计了 Android 操作系统框架（在一个名为“Treble”的项目中），以便让制造商能够以更低的成本更轻松、更快速地将设备更新到新版 Android 系统。在这种新架构中，HAL 接口定义语言（HIDL，发音为“hide-l”）指定了 HAL 和其用户之间的接口，让用户无需重新构建 HAL，就能替换 Android 框架。在 Android 10 中，HIDL 功能已整合到 AIDL 中。此后，HIDL 就被废弃了，并且仅供尚未转换为 AIDL 的子系统使用。
适用于 HAL 的 AIDL
四、Android核心
4.1 系统启动
  Android 设备启动必须经历3个阶段，即 Boot Loader、Linux Kernel 和 Android系统服务。严格来说，Android系统实际上是运行于Linux内核上的一系列 “服务进程”，并不算一个完整意义上的“操作系统”。这些进程维持设备正常运行，而他们的 “老祖宗” 就是 init。通过解析 init.rc 脚本来构建出系统的初始形态。

Android系统启动过程从下往上，由Boot Loader引导开机，然后依次进入 -> Linux Kernel-> Native-> Framework-> App

阶段启动描述LoaderBoot Rom当电源按下，引导芯片代码开始从预定义的地方（固化在ROM）开始执行。加载引导程序到RAM，然后执行。Boot Loader引导程序是在Android操作系统开始运行前的一个小程序。它不是Android操作系统的一部分。引导程序是OEM厂商或者运营商加锁和限制的地方。引导程序分两个阶段执行。第一个阶段，检测外部的RAM以及加载对第二阶段有用的程序；第二阶段，引导程序设置网络、内存等等。Linux Kernelswapper0号进程是linux启动的第一个进程，它的task_struct的comm字段为"swapper",所以也成为swpper进程。当系统中所有的进程起来后，0号进程也就蜕化为idle进程，当一个core上没有任务可运行时就会去运行idle进程。一旦运行idle进程则此core就可以进入低功耗模式了，在ARM上就是WFI。pid=1，init进程;pid=2，kthreadd进程Native C/C++Libraryinit解析 init.rc 文件ZygoteZygote进程是由init进程通过解析 init.rc 文件后 fork 生成Java API FrameworkSystemServerSystem Server进程，是由Zygote进程fork而来，System Server是Zygote孵化的第一个进程4.1.1 系统启动流程
https://elinux.org/Android_Booting
https://elinux.org/Android_Zygote_Startup
http://www.androidenea.com/2009/07/system-server-in-android.html
https://elinux.org/Android_Logging_System
序号概述简要0Android系统启动Android机器启动关键进程启动流程，Launcher在R上又差异1Android Init Language : init.rcinit.rc语法，查看system\core\init\README.md文件说明2init进程粗略梳理init进程启动后相关初始工作3init进程——从kernel Log查看从kernel Log对照查看4ap日志查看Android启动流程Events日志查看启动5Zygote进程6SystemServer进程Zygote fork出进程system_server7Launcher启动过程system_server fork出进程launcher8ActivityThread应用进程fork；ActivityThread4.1.2 守护进程
序号守护进程daemons简要1debuggerd2installdinstalld守护进程3lmkdsystem/memory/lmkd/lmkd.rc
system/memory/lmkd/lmkd.cpp4logd5adbd4.1.3 Syscall && JNI

• Native与Kernel之间纽带SysCall
  
• Java层与Native(C/C++)层之间纽带JNI：Android JNI原理
  

4.2 系统服务

    Android 中有大量的服务，都是基于Binder来交互的（Android 中的绝大部分 Service 都会继承BinderService类，BinderService 是 Android Service 框架的主要类，是个模板类，它提供了 Service 的生命周期管理、进程间通信、请求响应处理等功能）。
    系统孵化System Server进程后，由System Server负责启动和管理整个Java framework中服务，在 SystemServer.java 的 startBootstrapServices、startCoreServices、startOtherServices 方法中启动

简称服务描述AMSActivityManagerService四大组件管理控制WMSWindowManagerServiceWindow窗口图形管理PKMSPackageManagerServiceapk安装卸载PMSPowerManagerService电源管理服务IMSInputManagerService主要负责触摸事件的采集IMMS/IMEInputMethodManagerService用于控制显示或隐藏输入法面板的类SensorServiceSensorService传感器上报，软件或硬件实现JobSchedulerServiceJobSchedulerService满足网络、电量、时间等一定预定条件而触发的任务NMSNotificationManagerService通知处理ActivityManagerService
序号文章名概述1ActivityManagerService启动-android12AMS启动，初始化，systemReady2AMS:startActivity桌面启动应用四大组件中Activity冷启动；更多关注4.3 四大组件WindowManagerService
PackageManagerService
序号文章名概述1PackageManagerService启动PackageManagerService(简称PKMS) 管理着所有跟package相关的工作，常见的比如安装、卸载应用。PowerManagerService
InputManagerService
序号Android11Android12概述1ANR InputDispatching TimeOut超时判断InputDispatching TimeOut2IMS:InputManagerService启动简要InputManagerService启动-Android12IMS启动概要，温故知新3IMS:InputReader线程获取输入事件InputReader线程获取输入事件-Android12EventHub获取处理，转递给InputDispatcher4IMS:InputDispatcher线程分发事件InputDispatcher线程分发事件-Android12主要走一遍InputDispatcher线程正常分发流程，关注mInboundQueue、outboundQueueInputChannel通道建立-Android12InputChannel \ InputEventReceiver5IMS:InputChannel通过socket发送Input给AppInputChannel发送Input给App-Android12InputChannel通过socket发送，InputStage 责任链处理6IMS:InputDispatcher 接收反馈进行下一次发送InputStage 责任链分发最后都会有个完成 finishInputEvent 反馈7IMS:injectInputEvent注入Input事件注入 Input 事件直接加入到mInboundQueue由InputDispatcher分发，没有经过InputReader8导航键或手势导航注入事件查看injectInputEvent调用9IMS:开发者选项Touch点显示显示 TouchInputMapper 事件10IMS:开发者选项中指针位置绘制 TouchInputMapper 事件十字画线11IMS:键盘鼠标接入判断EventHub添加外界设备，查看sources信息12IMS:键盘鼠标事件鼠标CursorInputMapper事件处理13IMS:EventHub 设备添加和InputDevice转化IMS的设备Device获取并转化为InputDevice14IMS:EventHub设备底层上报Input事件对象处理底层上报input_event到通知InputDispatcher15IMS:Input事件可拦截位置Input事件特殊拦截功能的地方16IMS:AccessibilityService辅助服务拦截注入Input事件AccessibilityInputFilter拦截Input事件17IMS:InputDispatcher的焦点设置了解Input中FocusedWindow从WMS设置18案例：Input事件有焦点App无焦点窗口BUG案例19Android 12关于Input触摸事件的行为变更不受信任的触摸事件被屏蔽20Android12特性“不受信任的触摸事件被屏蔽”其他细节熟悉相关属性，了解不拦截情况21Drag and drop拖放框架APP和ViewRootImpl、View之间拖放22IMS:InputManagerService小结IMS小结23IMS:MotionEvent 坐标点（上）24案例：Android12上“显示刷新频率“点击无效BUG案例InputMethodManagerService
SensorService
序号Android11Android12概述1Android Sensor 概览SensorService大致流程梳理2SensorService启动SensorService启动-Android12SensorService启动知识点3SensorService数据传递给APKSensorService数据传递给APP-Android12Sensor数据传递流程4计步传感器TYPE_STEP_COUNTER计步传感器相关了解5Android获取这颗Sensor对象APP获取Sensor对象-Android12获取sensor硬件sensor_t流程6Android应用监听Sensor获取的SensorEvent对象APP注册SensorEventListener-Android12Android应用监听Sensor获取的SensorEvent对象sensors_event_t7Sensor相关Google认证记录Sensor相关CTS问题8sensorservice相关dumpdump查看sensorservice信息9SensorService开机启动耗时探讨connectHidlService()10SensorService小结小结一下NotificationManagerService
序号文章名概述1Notifications 通知NotificationManagerService通知流程梳理2NotificationManagerService启动（“Notifications 通知”拆解）NMS服务启动3APP请求系统通知(“Notifications 通知”拆解)Notification通知流程及其部分Event日志4Notifications通知到SystemUI（“Notifications 通知”拆解）Notification与SystemUI之间桥梁CameraService
序号文章名概述0Camera概览相机架构1CameraService启动-Android122CameraProvider进程-Android123CameraServiceProxy启动-Android124APP使用相机CameraXCameraX简要使用，关注预览用例preview、捕获用例imageCapture和分析用例imageAnalyzer4.3 四大组件
Android应用的四大组件Activity，Service，BroadcastReceiver， ContentProvider
四大组件文章概要Activity应用内部启动startActivity-Android12相关查看
AMS:startActivity桌面启动应用
ActivityManagerService启动-android12
ActivityThread应用进程Activity相关初始化-Android12ActivityThread、Instrumentation、Application、Activity四大组件:Activity生命周期-Android12Android P Basic lifecycle transaction containersServicestartService启动过程-Android12bindService启动过程-Android12unbindService流程-Android12unbindService() 关闭连接,当所有绑定全部取消后，系统即会销毁该服务。ANR service TimeOut 超时判断BroadcastReceiverBroadcastReceiver机制-Android12ANR Broadcast TimeOut 超时判断ContentProviderContentProvider简要说明了解应用场景和简单使用4.4 图形界面SurfaceFlinger、WMS
Android 屏幕刷新机制
Android Choreographer 源码分析
android屏幕刷新显示机制
通俗易懂的Android屏幕刷新机制
“终于懂了” 系列：Android屏幕刷新机制—VSync、Choreographer 全面理解！
Android图形系统综述(干货篇)
序号文章名说明1Android 图形组件简介看看有什么东西就行2Android 显示刷新频率开发者选项->显示刷新频率4.5 稳定性
Stability问题现象: 死机重启、自动关机、无法开机、冻屏、黑屏以及闪退、无响应等情况; 基本都是整机问题，用户不能使用，稳定性指标至关重要。从技术层面来划分无外乎两大类: 长时间无法执行完成(Timeout) 以及异常崩溃(crash).
序号文章名概述1稳定性Log——ANRANR极简描述2ANR Service TimeOut 超时判断service TimeOut3ANR Broadcast TimeOut 超时判断Broadcast TimeOut4ANR InputDispatching TimeOut超时判断Input TimeOut0开关机流程https://blog.csdn.net/marshal_zsx/article/details/80235977
https://blog.csdn.net/marshal_zsx/article/details/80258776
https://blog.csdn.net/marshal_zsx/article/details/80272760
https://blog.csdn.net/marshal_zsx/article/details/80600622
https://blog.csdn.net/marshal_zsx/article/details/805477800关机流程https://blog.csdn.net/xiongtiancheng/article/details/780673310AMS流程https://blog.csdn.net/Luoshengyang/article/details/6685853
https://blog.csdn.net/Luoshengyang/article/details/6689748
https://blog.csdn.net/Luoshengyang/article/details/6703247
https://blog.csdn.net/Luoshengyang/article/details/6714543
https://blog.csdn.net/Luoshengyang/article/details/67202610PMS(POWER)流程https://blog.csdn.net/FightFightFight/article/details/79532191
https://blog.csdn.net/FightFightFight/article/details/80341728
https://blog.csdn.net/FightFightFight/article/details/79733559
https://blog.csdn.net/FightFightFight/article/details/79808100
https://blog.csdn.net/FightFightFight/article/details/811924950死锁案例https://blog.csdn.net/weixin_40107510/article/details/778560040BINDER阻塞https://blog.csdn.net/forever_2015/artiails/79703739?utm_source=blogxgwz80BINDER耗尽https://blog.csdn.net/Donald_Zhuang/article/details/1066544520高IO案例https://www.cnblogs.com/wangjie1990/p/11326946.html0OOM案例https://www.jianshu.com/p/9ea6d9baad970FD LEAK案例https://www.jianshu.com/p/befd4b86cc420GLOBAL REFERENCE TABLE OVERFLOW 案例https://blog.csdn.net/pxy139/article/details/797806030COREDUMP调试案例https://www.jianshu.com/p/819aa02fa7a80RAMDUMP调试案例https://www.jianshu.com/p/dabaded56e030黑屏案例https://blog.csdn.net/tkwxty/article/details/1031217180冻屏案例https://blog.csdn.net/tkwxty/article/details/102756703
https://www.cnblogs.com/wangjie1990/p/11326966.html4.6 性能
Android performance 性能概览
测试内存、cpu、fps、页面加载时间等性能指标
系统跟踪概览
“系统跟踪”就是记录短时间内的设备活动。系统跟踪会生成跟踪文件，该文件可用于生成系统报告。此报告可帮助您了解如何最有效地提升应用或游戏的性能。
Systrace系列
Android Systrace 基础知识
性能工具Systrace
序号文章简要0系统跟踪概览android developers0通过命令行上捕获系统跟踪记录android developers0浏览 Systrace 报告android developers0Android Systrace 基础知识原文作者：Gracker 或者高爷五、APP
APK？不AAB：Android App Bundle
5.1 Kotlin
developers KOTLIN
https://kotlinlang.org/
https://play.kotlinlang.org/
Kotlin 教程
https://www.npmjs.com/package/kotlin
在 Android 开发中优先采用 Kotlin
5.1.1 Kotlin 基本语法
序号概述1Kotlin 基本类型2学习 Kotlin 编程语言3使用 Kotlin 编写您的第一个程序4repeat 语句*Android 上的 Kotlin 协程*Android 上的 Kotlin 数据流5.1.2 Android Kotlin 使用入门
序号Android Kotlin 使用入门1创建您的首个 Android 应用5.1.3 Kotlin 常见问题
序号概述1Kotlin 有而 Java 没有的东西5.2 Android Launcher

packages/apps/Launcher3

序号概述1Android launcher -- 调试运行launcher源码 12Android launcher -- 调试运行launcher源码 23Android launcher -- launcher源码修改 14Android launcher -- launcher源码修改 25Android launcher3 -- launcher3源码16Android launcher3 -- launcher3源码27Android launcher3 -- launcher3源码38Android launcher3 -- launcher3源码49Android R上Launcher3导入5.3 Android SystemUI

frameworks\base\packages\SystemUI

序号概述1SystemUI启动，及其SystemUIService启动2Notifications通知到SystemUI（“Notifications 通知”拆解）5.4 Android Settings
5.5 Apk反编译
apktool 、dex2jar、jd-gui    JADX    Jeb
序号概述1Apk反编译 -- 记录5.6 Android Games
Unity 引擎
cocos2d-x 引擎
LGame 游戏引擎 : LGame_百度百科
序号概述1g2048游戏1-android \ g2048游戏2-android \ g2048游戏3-android2Android使用cocos2d-x引擎5.7 APP实践
六、开源库
开源库使用说明链接Lottie for AndroidLottie是Airbnb开源的一个支持 Android、iOS 以及 ReactNative，利用json文件的方式快速实现动画效果的库。githubMLManager一个简单的app管理器githubToasty一个创建自定义Toast的库github七、手机厂商暗码
厂商功能暗码手机型号华为  EMUI工程模式*#*#2846579#*#*P9 Plus小米  MIUI工程模式*#*#6484#*#* 、*#*#284#*#*生成Bug报告小米9OPPO  ColorOS工程模式*#808#R9SVIVO  FuntouchOS工程模式#558魅族  Flyme工程模式*#*#3646633#*#*联想  ZUI工程模式*#808#中兴  MiFavor工程模式*#*#2846579#*#*三星  oneUI工程模式*#0000#八、感谢
Android开源项目：https://source.android.google.cn
Gityuan：Android系统架构开篇
刘望舒的博客：知识体系