本章主要內(nèi)容

• 本章簡(jiǎn)單介紹Android系統(tǒng)架構(gòu)、編譯環(huán)境的搭建以及一些工具的使用。

1.1 ?系統(tǒng)架構(gòu)

1.1.1 ?Android系統(tǒng)架構(gòu)

Android是Google公司推出的一款手機(jī)開發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)本身是基于Linux內(nèi)核的，圖1-1展示了這個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/deep-android-v1/images/chapter1/001.png" alt="image" />

圖1-1? Android系統(tǒng)架構(gòu)

從上圖中可以看出，Android系統(tǒng)大體可分為四層，從下往上依次是：

• Linux內(nèi)核層，目前Android2.2（代號(hào)為Froyo）基于Linux內(nèi)核2.6版本。
• Libraries層，這一層提供動(dòng)態(tài)庫(kù)（也叫共享庫(kù)）、Android運(yùn)行時(shí)庫(kù)、Dalvik虛擬機(jī)等。從編程語(yǔ)言上來說，這一層大部分都是用C或C++寫的，所以也可以簡(jiǎn)單地把它看成是Native層。
• Libraries層之上是Framework層，這一層大部分用Java語(yǔ)言編寫。它是Android平臺(tái)上Java世界的基石。
• Framework層之上就是Applications層了，和用戶直接交互的就是這些應(yīng)用程序，它們都是用Java開發(fā)的。

從上面的介紹可看出，Android最大的特點(diǎn)之一，恐怕就是搭建了一個(gè)被廣大Java開發(fā)者熱捧的Java世界了。但該世界并不是空中樓閣，它的運(yùn)轉(zhuǎn)依賴另一個(gè)被Google極力隱藏的Native世界。兩個(gè)世界的交互關(guān)系可用圖1-2來表示：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/deep-android-v1/images/chapter1/002.png" alt="image" />

圖1-2? Java世界和Native世界交互

從上圖可知：

• Java雖具有和平臺(tái)無關(guān)的特性，但Java和具體平臺(tái)之間的隔離卻是由JNI層來做到的。Java是通過JNI層調(diào)用Linux OS中的系統(tǒng)調(diào)用來完成對(duì)應(yīng)的功能的。例如創(chuàng)建一個(gè)文件、創(chuàng)建一個(gè)Socket等。
• 除了Java世界外，還有一個(gè)核心的Native世界，它為整個(gè)系統(tǒng)高效和平穩(wěn)的運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的支持。一般而言，Java世界經(jīng)由JNI層通過IPC方式和Native世界交互。而Android平臺(tái)上最為神秘的IPC方法就是Binder了。在第六章將詳細(xì)介紹Binder。除此之外，Socket也是常用的IPC方式。這些內(nèi)容在后面的代碼分析中都會(huì)見到。

1.1.2? 本書的架構(gòu)

本書所分析的模塊也將遵循Android系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1-3所示：

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圖1-3? 本書的架構(gòu)圖

從上圖可知，本書所分析的各個(gè)模塊除未涉及Kernel外，其他三層均有所涉足，它們分別是：

• Native層包括init、Audio系統(tǒng)（包括AudioTrack、AudioFlinger和AudioPolicyService）、Surface系統(tǒng)（包括Surface和SurfaceFlinger）、常用類（包括RefBase、sp、wp等）、Vold和Rild。
• Java Framework層包括Zygote、System_server以及Java中的常用類（包括Handler、Looper等）。
• Java Application層，包括MediaProvider和Phone。

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1.2 ?搭建開發(fā)環(huán)境

本節(jié)，將介紹如何搭建Android源碼開發(fā)環(huán)境。

首先，需要一個(gè)Linux系統(tǒng)，我本人推薦安裝Ubuntu10.04（32位版本）。讀者可從網(wǎng)上下載該版本的系統(tǒng)。Windows用戶可使用VMWare或VirtualBox作為虛擬機(jī)，來安裝Ubuntu10.04。我本人推薦VMWare，因?yàn)樗墓δ芴珡?qiáng)大了！

假設(shè)讀者已經(jīng)安裝好了Ubuntu 10.04（32位版本），并且以root賬戶登錄到系統(tǒng)上了，接下來的工作是：

1.2.1 下載源碼

Android源碼采用Git①做版本管理工具，這個(gè)工具由Linux之父LinusTorvalds采用純C開發(fā)。關(guān)于Git為什么使用C語(yǔ)言開發(fā)的問題，還引發(fā)了一場(chǎng)關(guān)于C和C++孰好孰壞的大討論，不過Linus Torvalds顯然沒樹起“居廟堂之高，則憂其民”的形象。對(duì)于普通碼農(nóng)而言，用最合適的工具、最實(shí)用的辦法來完成好工作才是最重要的。所以C、C++、Java、Python等都僅僅是工具而已。

下面介紹如何下載源碼。

1. 設(shè)置軟件源

下載Android源碼前，有些下載工具需要從Ubuntu軟件源上下載。可以為Ubuntu系統(tǒng)指定一個(gè)軟件源。有些軟件源上有這些工具，有些卻沒有，而且各個(gè)軟件源的下載速度也不同，所以應(yīng)首先找到一個(gè)合適的軟件源。Ubuntu軟件源的設(shè)置界面如圖1-4所示：


圖1-4? Ubuntu軟件源設(shè)置

從上圖中可發(fā)現(xiàn)，將軟件源地址設(shè)置成了http://mirror.bjtu.edu.cn/ubuntu。每個(gè)人可根據(jù)自己的情況選擇合適的軟件源。

2. 下載Android源碼

下面開始下載Android源碼，工序比較簡(jiǎn)單，可一氣呵成。

• apt-get install git-core curl?? #先下載這兩個(gè)工具
• mkdir –p ~/android/froyo??????????? #在登錄用戶的目錄下新建android和froyo兩個(gè)目錄
• cd ~/android/froyo?????????????? #進(jìn)入這個(gè)目錄
• curl http://Android.git.kernel.org/repo > ./repo? #從源碼網(wǎng)站下載repo腳本，該腳本是Google為了方便源碼下載而提供的。通過該腳本可下載整套源碼。
• chmod a+x repo???? #設(shè)置該腳本為可執(zhí)行
• ?./repo init -u git://Android.git.kernel.org/platform/manifest.git –bfroyo?????? #初始化git庫(kù)
• ?./repo sync????? #下載源碼，大小為2個(gè)多GB，網(wǎng)速快估計(jì)得要2個(gè)多小時(shí)。

下載完后，該目錄中的內(nèi)容如圖1-5所示：


圖1-5? 源碼下載結(jié)果

注意，Kernel的代碼必須要單獨(dú)下載，下載方法如下：

git clone git://android.git.kernel.org/kernel/common.gitkernel

1.2.2 ?編譯源碼

1. 部署JDK

Froyo的編譯依賴JDK1.5，所以首先要做的就是下載JDK1.5。下載網(wǎng)址是http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/index-jdk5-jsp-142662.html。下載得到的文件為jdk-1_5_0_22-linux-i586.bin。把它放到一個(gè)目錄中，比如我本人，就將它放在了/develop中，然后在這個(gè)目錄中執(zhí)行：

這個(gè)命令其實(shí)就是解壓，解壓后的結(jié)果在/develop/jdk1.5.0_22目錄中?，F(xiàn)有了JDK，再按照下面的步驟部署它即可：

• 在~/.bashrc文件的末尾添加以下幾句話：

exportJAVA_HOME=/develop/jdk1.5.0_22 #設(shè)置為剛才解壓的目錄

exportJRE_HOME=JAVA_HOME/jre

exportCLASSPATH=$JAVA_HOME/lib:$JRE_HOME/lib:$CLASSPATH

exportPATH=$JAVA_HOME/bin:$JRE_HOME/bin:$PATH

• 重新登錄系統(tǒng)，這樣，JDK資源就能被正確找到了。

2. 編譯源碼

Android的編譯有自己的一套規(guī)則，主要利用的就是mk文件。網(wǎng)上有太多關(guān)于它的解說了，這里不再贅述，只簡(jiǎn)單介紹其編譯工序：

進(jìn)入源碼目錄（以我的開發(fā)環(huán)境為例），也就是 cd /develop/download_froyo

• 執(zhí)行 . build/envsetup.sh，這個(gè)腳本用來設(shè)置Android的編譯環(huán)境。
• 執(zhí)行choosecombo命令，這個(gè)命令用來選擇編譯目標(biāo)（如目標(biāo)硬件平臺(tái)、eng還是user等）。一般而言，手機(jī)廠商會(huì)設(shè)置自己特有的編譯選項(xiàng)。

執(zhí)行完上面幾個(gè)步驟后，就可以編譯系統(tǒng)了。Android平臺(tái)提供了三個(gè)命令用于編譯，它們分別是make、mmm和mm，這三個(gè)命令的使用方法及其優(yōu)劣如下：

• make：不帶任何參數(shù)，它用于編譯整個(gè)系統(tǒng)，時(shí)間較長(zhǎng)，我本人不推薦這種做法，除非讀者想編譯整個(gè)系統(tǒng)。
• make MediaProvider ：下面幾個(gè)例子都以編譯MediaProvider為例。這種方式對(duì)應(yīng)于單個(gè)模塊編譯。它的優(yōu)點(diǎn)是，會(huì)把該模塊依賴的其他模塊也一起編譯。例如 make libmedia，就會(huì)把libmedia依賴的庫(kù)全編譯好。其缺點(diǎn)也很明顯，它需要搜索整個(gè)源碼來定義MediaProvider模塊所使用的Android.mk文件，并且還要判斷該模塊所依賴的其他模塊是否有修改。整體編譯時(shí)間較長(zhǎng)。
• mmm packages/providers/MediaProvider ：該命令將編譯指定目錄下的目標(biāo)模塊，而不編譯它所依賴的模塊。所以如果讀者是初次編譯，采用這種方式編譯一個(gè)模塊往往會(huì)報(bào)錯(cuò)。錯(cuò)誤的原因是因?yàn)樗蕾嚨哪K沒有被編譯。
• mm ：這種方式需要先cdpackages/providers/MediaProvider目錄，然后mm。該命令會(huì)編譯當(dāng)前目錄下的模塊。它和mmm一樣，只編譯目標(biāo)模塊。mm和mmm命令編譯的速度都很快。

從使用的角度來看，我本人有如下建議：

• 如果只知道目標(biāo)模塊名，則應(yīng)使用make 模塊名的方式來編譯目標(biāo)模塊。例如編譯libmedia，則直接使用make libmedia即可。另外，初次編譯時(shí)也要采用這種方法。
• 如果不知道目標(biāo)模塊名，而知道目標(biāo)模塊所處的目錄，則可使用mmm或mm命令來編譯。當(dāng)然，初次編譯還必須使用make命令。而以后的編譯就可使用mmm或mm了，這樣會(huì)節(jié)約不少時(shí)間。

Android的編譯工序比較簡(jiǎn)單，難點(diǎn)主要在Android.mk文件的編寫。讀者可上網(wǎng)搜索與此相關(guān)的學(xué)習(xí)資料。

3．本書各模塊的編譯目標(biāo)

本書各模塊的編譯目標(biāo)如表1-1所示，這里僅列出幾個(gè)有代表性的模塊：

表1-1? 本書各模塊編譯目標(biāo)

假設(shè)make framework，那么編譯完的結(jié)果則如圖1-6所示：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/deep-android-v1/images/chapter1/006.png" alt="image" />

圖1-6? make framework的結(jié)果

從上圖可看出，make命令編譯了framework-res.apk以及framework.jar兩個(gè)模塊。它們編譯的結(jié)果在out/target/product/generic/system/framework下。讀者利用adb 命令把這兩個(gè)文件push到手機(jī)的system/framework目錄，即可替換舊的文件。如想測(cè)試這個(gè)新模塊，則需要先殺掉所有使用該模塊的進(jìn)程，進(jìn)程重啟后會(huì)重新加載模塊，這時(shí)就能使用新的文件了。例如，想測(cè)試剛修改的libaudioflinger模塊，adb push上去后，先殺掉mediaserver進(jìn)程，因?yàn)閘ibaudioflinger庫(kù)目前只有該進(jìn)程使用。當(dāng)mediaserver重啟后，就會(huì)加載新push上來的libaudioflinger庫(kù)了。

1.3 ?工具介紹

本節(jié)介紹Android開發(fā)和源碼研究過程中兩件比較實(shí)用的工具。

1.3.1? Source Insight介紹

Source Insight是閱讀源碼的必備工具，是一個(gè)Windows下的軟件，在Linux平臺(tái)上可通過wine安裝。這里，就不講述如何安裝Source Insight了，相信讀者都會(huì)。下面介紹一下在Source Insight使用上的小技巧。

1. Source Insight工作減負(fù)

使用Source Insight時(shí)，需要新建一個(gè)源碼工程，通過菜單項(xiàng)Project→New Project，可指定源碼的目錄。在工作中發(fā)現(xiàn)，很多同事常一股腦把Android所有源代碼都加到工程中，從而導(dǎo)致了Source Insight運(yùn)行速度非常慢。實(shí)際上，只需要將當(dāng)前分析的源碼目錄加到工程即可。例如，新建一個(gè)Source Insight工程后，只把源碼/framework/base目錄加進(jìn)去了。另外，當(dāng)一個(gè)目錄下的源碼分析完后，可以通過Project→Add and Remove Project Files選項(xiàng)把無須再分析的目錄從工程中去掉。如圖1-7所示：

http://wiki.jikexueyuan.com/project/deep-android-v1/images/chapter1/007.png" alt="image" />

圖1-7? 添加或刪除工程中的目錄

從圖中的框線我們可以發(fā)現(xiàn)：

• Source Insight支持動(dòng)態(tài)添加或刪除目錄。通過這種方式可極大減少Source Insight的工作負(fù)擔(dān)。

2. 調(diào)節(jié)字體

Source Insight默認(rèn)的字體比較小，看著很費(fèi)眼。怎么辦？

選擇工具欄上Options→Document options菜單，彈出Document Options對(duì)話框，其中左上部分有個(gè)Screen Fonts，然后會(huì)彈出一個(gè)字體對(duì)話框，在那里可選擇大字體，例如四號(hào)，五號(hào)字體等。如圖1-8所示：


圖1-8? 字體調(diào)節(jié)

3. 快速定位文件

工程建立好后，須通過Project→Rebuild Project選項(xiàng)來解析源碼。另外，在研究源碼時(shí)常常會(huì)只記得源碼文件名，而不記得是在哪個(gè)目錄下。沒關(guān)系，Source Insight支持在源碼中快速定位文件。使用方法如圖1-9所示：


圖1-9? 快速定位文件

使用方法是：

• 先選擇圖1-9中左下角的那個(gè)按鈕。
• 然后在左上角那個(gè)輸入框中輸入源碼文件名，例如app_process。然后結(jié)果欄中就會(huì)把對(duì)應(yīng)文件列出。

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1.3.3???Busybox的使用

Busybox，號(hào)稱Linux平臺(tái)上的“瑞士軍刀”，它提供了很多常用的工具，例如grep、find等。這些工具在標(biāo)準(zhǔn)Linux上都有，但Android系統(tǒng)卻去掉了其中的大多數(shù)工具。這導(dǎo)致了我們?cè)谡{(diào)試程序、研究Android系統(tǒng)時(shí)步履維艱，所以就需要在手機(jī)上安裝Busybox。

1. 下載Busybox

我們可從下面這個(gè)網(wǎng)站中下載已編譯好的Busybox，如圖1-10所示：

http://www.busybox.net/downloads/binaries/1.18.4/

http://wiki.jikexueyuan.com/project/deep-android-v1/images/chapter1/010.png" alt="image" />

圖1-10? Busybox下載

注意該網(wǎng)站已經(jīng)根據(jù)不同平臺(tái)編譯好了對(duì)應(yīng)的Busybox，我們可根據(jù)自己手機(jī)的情況下載對(duì)應(yīng)的文件。例如HTC G7的CPU支持armv7l，所以我下載了最接近的busybox-armv6l。

2. 安裝和使用Busybox

下載完busybox后，需將它push到手機(jī)上。如：

Busybox安裝完了，如執(zhí)行busybox命令，就會(huì)打印如圖1-11的輸出。

http://wiki.jikexueyuan.com/project/deep-android-v1/images/chapter1/011.png" alt="image" />

圖1-11? busybox提供的工具

從上圖中可看出，busybox提供了不少的工具，這樣，我們?cè)谘芯緼ndroid系統(tǒng)時(shí)就如虎添翼了。

1.4? 本章小結(jié)

本章對(duì)Android系統(tǒng)、源碼搭建、研究工具等做了部分介紹，相信讀者現(xiàn)在已是迫不及待，躍躍欲試了吧？馬上開始我們的源碼征程！