罗升阳:1984年出生，2007年毕业于浙江大学计算机系，取得学士学位，2010年毕业于上海交通大学计算机系，取得硕士学位。毕业后一直从事于互联网软件开发，并且致力于移动平台的研究，特别是对Android平台有深入的理解和研究。在国内知名IT技术社区CSDN上发表了数十篇高质量的Android系统原创性文章，并且开设博客专栏–《老罗的Android之旅》，积极与网友互动，深受大家喜爱，访问量一直居于前茅。

在内容上，本书结合使用情景，全面、深入、细致地分析了Android系统的源代码，涉及到Linux内核层、硬件抽象层(HAL)、运行时库层(Runtime)、应用程序框架层(Application Framework)以及应用程序层(Application)。

在组织上，本书将上述内容划分为初识Android系统、Android专用驱动系统和Android应用程序框架篇。初识Android系统篇介绍了参考书籍、基础知识以及实验环境搭建;Android专用驱动系统篇介绍了Logger日志驱动程序、Binder进程间通信驱动程序以及Ashmem匿名共享内存驱动程序;Android应用程序框架篇从组件、进程、消息以及安装四个维度对Android应用程序的框架进行了深入的剖析。

通过上述内容及其组织，本书能使读者既能从整体上把握Android系统的层次结构，又能从细节上掌握每一个层次的要点。

第1篇 初识Android系统

第1章准备知识……………………………………… 2

1.1Linux内核参考书籍………………………………………………………. 2

1.2Android应用程序参考书籍…………………………………………………………………. 3

1.3下载、编译和运行Android源代码…………………………………………………………….. 3

1.3.1下载Android源代码……………………………………………………………….. 4

1.3.2编译Android源代码………………………………………………………………………….. 4

1.3.3运行Android模拟器……………………………………………………………….. 5

1.4下载、编译和运行Android内核源代码……………………………………………………………. 6

1.4.1下载Android内核源代码…………………………………………………………………….. 6

1.4.2编译Android内核源代码………………………………………………………. 7

1.4.3运行Android模拟器………………………………………………………………… 8

1.5开发个Android应用程序…………………………………………………… 8

1.6单独编译和打包Android应用程序模块………………………………………….. 11

1.6.1导入单独编译模块的mmm命令……………………………………………………….. 11

1.6.2单独编译Android应用程序模块………………………………………………………. 12

1.6.3重新打包Android系统镜像文件 …………………………………………… 12

第2章硬件抽象层………………………………………………………………………… 13

2.1开发Android硬件驱动程序………………………………………………………….. 14

2.1.1实现内核驱动程序模块………………………………………………………. 14

2.1.2修改内核Kconfig文件……………………………………………………………………………. 21

2.1.3修改内核Makefile文件……………………………………………………………………… 22

2.1.4编译内核驱动程序模块……………………………………………………………. 22

2.1.5验证内核驱动程序模块…………………………………………………………. 23

2.2开发C可执行程序验证Android硬件驱动程序………………………………………………. 24

2.3开发Android硬件抽象层模块…………………………………………………………… 26

2.3.1硬件抽象层模块编写规范……………………………………………………….. 26

2.3.2编写硬件抽象层模块接口……………………………………….. 29

2.3.3硬件抽象层模块的加载过程……………………………………………………………. 33

2.3.4处理硬件设备访问权限问题………………………………………………………. 36

2.4开发Android硬件访问服务……………………………………………………………………….. 38

2.4.1定义硬件访问服务接口……………………………………………………………. 38

2.4.2实现硬件访问服务……………………………………………………………………… 39

2.4.3实现硬件访问服务的JNI方法……………………………………………………. 40

2.4.4启动硬件访问服务………………………………………………………….. 43

2.5开发Android应用程序来使用硬件访问服务…………………………………………….. 44

第3章智能指针…………………………………………………………………………………. 49

3.1轻量级指针…………………………………………………………………………………….. 50

3.1.1实现原理分析……………………………………………………………………………… 50

3.1.2应用实例分析………………………………………………………………. 53

3.2强指针和弱指针……………………………………………………………………….. 54

3.2.1强指针的实现原理分析…………………………………………………….. 55

3.2.2弱指针的实现原理分析…………………………………………………………. 61

3.2.3应用实例分析………………………………………………………………….. 67

第2篇 Android驱动系统

第4章Logger日志系统……………………………………………….. 74

4.1Logger日志格式………………………………………………………………. 75

4.2Logger日志驱动程序……………………………………………………………. 76

4.2.1基础数据结构………………………………………………………… 77

4.2.2日志设备的初始化过程……………………………………………… 78

4.2.3日志设备文件的打开过程…………………………………………. 83

4.2.4日志记录的读取过程………………………………………………………………. 84

4.2.5日志记录的写入过程……………………………………………… 88

4.3运行时库层日志库…………………………………………………….. 93

4.4C/C++日志写入接口………………………………………………………………………….. 100

4.5Java日志写入接口……………………………………………………………………………………… 104

4.6Logcat工具分析…………………………………………………………………………………. 110

4.6.1基础数据结构……………………………………………………………………………. 111

4.6.2初始化过程…………………………………………………………………………………. 115

4.6.3日志记录的读取过程……………………………………………………………. 127

4.6.4日志记录的输出过程……………………………………………………………………. 132

第5章Binder进程间通信系统………………………………………………………… 144

5.1Binder驱动程序…………………………………………………………………….. 145

5.1.1基础数据结构………………………………………………………….. 146

5.1.2Binder设备的初始化过程………………………………………………………… 164

5.1.3Binder设备文件的打开过程………………………………………………………………….. 165

5.1.4Binder设备文件的内存映射过程……………………………………………………………. 166

5.1.5内核缓冲区管理…………………………………………………………………… 173

5.2Binder进程间通信库………………………………………………………………………. 183

5.3Binder进程间通信应用实例……………………………………………………. 188

5.4Binder对象引用计数技术…………………………………………………… 196

5.4.1Binder本地对象的生命周期………………………………………….. 197

5.4.2Binder实体对象的生命周期……………………………………….. 201

5.4.3Binder引用对象的生命周期……………………………………………. 204

5.4.4Binder代理对象的生命周期………………………………………………. 209

5.5Binder对象死亡通知机制……………………………………………………………. 212

5.5.1注册死亡接收通知……………………………………………………………………… 213

5.5.2发送死亡接收通知………………………………………………………………. 216

5.5.3注销死亡接收通知……………………………………………………………. 221

5.6Service Manager的启动过程…………………………………………………………. 224

5.6.1打开和映射Binder设备文件……………………………………………………………. 226

5.6.2注册为Binder上下文管理者…………………………………………… 227

5.6.3循环等待Client进程请求……………………………………………………. 231

5.7Service Manager代理对象的获取过程………………………………………….. 238

5.8Service组件的启动过程…………………………………………………………… 244

5.8.1注册Service组件………………………………………………………….. 245

5.8.2启动Binder线程池………………………………………………………………. 289

5.9Service代理对象的获取过程…………………………………………………………… 291

5.10Binder进程间通信机制的Java接口……………………………………………………. 300

5.10.1Service Manager的Java代理对象的获取过程…………………………………………. 300

5.10.2Java服务接口的定义和解析………………………………………………………………. 310

5.10.3Java服务的启动过程…………………………………………………………………….. 313

5.10.4Java服务代理对象的获取过程………………………………………………………….. 320

5.10.5Java服务的调用过程……………………………………………………………………… 323

第6章Ashmem匿名共享内存系统……………………………………………………………… 327

6.1Ashmem驱动程序…………………………………………………………………………….. 328

6.1.1基础数据结构…………………………………………………………………………… 328

6.1.2匿名共享内存设备的初始化过程……………………………………………. 330

6.1.3匿名共享内存设备文件的打开过程………………………………………….. 332

6.1.4匿名共享内存设备文件的内存映射过程……………………………………….. 334

6.1.5匿名共享内存块的锁定和解锁过程……………………………………………… 336

6.1.6匿名共享内存块的回收过程……………………………………………………… 344

6.2运行时库cutils的匿名共享内存访问接口………………………………. 345

6.3匿名共享内存的C++访问接口……………………………………………. 349

6.3.1MemoryHeapBase……………………………………………………. 349

6.3.2MemoryBase…………………………………………………………………………. 359

6.3.3应用实例…………………………………………………………. 364

6.4匿名共享内存的Java访问接口………………………………………….. 370

6.4.1MemoryFile…………………………………………….. 370

6.4.2应用实例……………………………………………………………………. 375

6.5匿名共享内存的共享原理……………………………………………….. 386

第3篇 Android应用程序框架

第7章Activity组件的启动过程……………………………………………………………….. 392

7.1Activity组件应用实例…………………………………………………………………… 392

7.2根Activity组件的启动过程……………………………………………………………. 398

7.3子Activity组件在进程内的启动过程………………………………………………… 432

7.4子Activity组件在新进程中的启动过程…………………………………………………….. 440

第8章Service组件的启动过程…………………………………………………………….. 443

8.1Service组件应用实例…………………………………………………………………………. 443

8.2Service组件在新进程中的启动过程………………………………………………………… 451

8.3Service组件在进程内的绑定过程…………………………………………………….. 463

第9章Android系统广播机制……………………………………………………………. 486

9.1广播机制应用实例…………………………………………………………………………… 487

9.2广播接收者的注册过程…………………………………………………………………….. 493

9.3广播的发送过程………………………………………………………………………….. 501

第10章Content Provider组件的实现原理……………………………………………. 524

10.1Content Provider组件应用实例…………………………………………………………. 525

10.1.1ArticlesProvider………………………………………………………………… 525

10.1.2Article………………………………………………………………………………. 535

10.2Content Provider组件的启动过程…………………………………………………….. 550

10.3Content Provider组件的数据共享原理……………………………………….. 573

10.3.1数据共享模型…………………………………………………………………………….. 573

10.3.2数据传输过程…………………………………………………………………………….. 576

10.4Content Provider组件的数据更新通知机制…………………………………………… 596

10.4.1注册内容观察者…………………………………………………………………… 597

10.4.2发送数据更新通知……………………………………………………………. 603

第11章Zygote和System进程的启动过程………………………………………………………. 611

11.1Zygote进程的启动脚本……………………………………………………………………. 611

11.2Zygote进程的启动过程……………………………………………………………………… 614

11.3System进程的启动过程……………………………………………………………………… 622

第12章Android应用程序进程的启动过程……………………………………….. 630

12.1应用程序进程的创建过程……………………………………………………………….. 630

12.2Binder线程池的启动过程………………………………………………………. 639

12.3消息循环的创建过程………………………………………………………………. 641

第13章Android应用程序的消息处理机制…………………………………………… 645

13.1创建线程消息队列…………………………………………………………….. 645

13.2线程消息循环过程……………………………………………………………. 650

13.3线程消息发送过程…………………………………………………………………… 655

13.4线程消息处理过程…………………………………………………………………… 660

第14章Android应用程序的键盘消息处理机制…………………………………………… 667

14.1键盘消息处理模型……………………………………………………………… 667

14.2IntManager的启动过程……………………………………………………………. 670

14.2.1创建IntManager………………………………………………………………………….. 670

14.2.2启动IntManager……………………………………………………….. 673

14.2.3启动IntDispatcher……………………………………………………. 675

14.2.4启动IntReader………………………………………………………. 677

14.3IntChannel的注册过程………………………………………………………………. 688

14.3.1创建IntChannel………………………………………………………… 689

14.3.2注册Server端IntChannel………………………………………………………… 697

14.3.3注册系统当前激活的应用程序窗口……………………………………….. 701

14.3.4注册Client端IntChannel…………………………………………………………. 706

14.4键盘消息的分发过程……………………………………………………………………. 709

14.4.1IntReader获得键盘事件…………………………………………………………………. 710

14.4.2IntDispatcher分发键盘事件……………………………………………………… 717

14.4.3系统当前激活的应用程序窗口获得键盘消息……………………………………….. 727

14.4.4IntDispatcher获得键盘事件处理完成通知………………………………………….. 743

14.5IntChannel的注销过程………………………………………………………………….. 746

14.5.1销毁应用程序窗口………………………………………….. 747

14.5.2注销Client端IntChannel…………………………………………….. 756

14.5.3注销Server端IntChannel…………………………………………………………………… 758

第15章Android应用程序线程的消息循环模型…………………………………………………. 764

15.1应用程序主线程消息循环模型………………………………………………………………. 765

15.2与界面无关的应用程序子线程消息循环模型…………………………………………….. 766

15.3与界面相关的应用程序子线程消息循环模型…………………………………………….. 769

第16章Android应用程序的安装和显示过程………………………………………………. 778

16.1应用程序的安装过程 …………………………………………………………………….. 778

16.2应用程序的显示过程……………………………………………………………… 814

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