Android Framework初步认识

首先,简单介绍一下Android的体系结构

Android  API

LINUX KERNEL:Linux核心,Android系统是基于Linux系统修改过来的,Android底层都是Linux的东西,大多都是操作硬件的一些驱动,如Display�Driver、Audio�Drivers等等。

LIBRARIES:用C语言编写的完成Android核心功能的一些类库,如:OpenGL|ES(图形图像引擎简化版)、WebKit(浏览器内核)、SQLite(轻量级数据库)、Surface�Manager(界面管理器)、Media�Framework(多媒体框架)、FreeType(字体类库)、SGL(另一个图形图像引擎)、SSL(基于TCP的安全协议)、libc(零散的类库)。

APPLICATION FRAMEWORK:应用框架层,全部是用Java语言编写的,供开发人员调用。

APPLICATIONS:应用层,我们安装的所有应用都属于这一层,如,微信,植物大战僵尸。

ANDROID RUNTIME :Core�Libraries:核心类库。��������Dalvik�Virtual�Machine:Android底层是Linux系统,使用C、C++语言编写的,所以Android程序(Java语言编写)要在Linux上运行就需要虚拟机,也就是DVM。

举例:闹钟应用。

闹钟应用的功能实际上就是定时播放音乐。闹钟应用调用APPLICATION�FRAMEWORK层的MediaPlayer,MeidaPlayer访问LIBRARIES层中的Media�Framework,Media�Framework再使用C语言操作Andio�Drivers去播放音乐。


接下来,重点认识Framework层

一、framework功能

Framework其实可以简单的理解为一些API的库房,android开发人员将一些基本功能实现,通过接口提供给上层调用,可以重复的调用我们可以称Framework层才真正是Java语言实现的层,在这层里定义的API都是用Java语言编写。但是又因为它包含了JNI的方法,JNI用C/C++编写接口,根据函数表查询调用核心库层里的底层方法,最终访问到Linux内核。那么Framework层的作用就有2个。

1.用Java语言编写一些规范化的模块封装成框架,供APP层开发者调用开发出具有特殊业务的手机应用。

2.用Java Native Interface调用core lib层的本地方法,JNI的库是在Dalvik虚拟机启动时加载进去的,Dalvik会直接去寻址这个JNI方法,然后去调用。

两种方式的结合达到了Java方法和操作系统的相互通信。Android为什么要用Java编写Framework层呢?直接用C或C++不是更好?有关专家给出了如下解释:

C/C++过于底层,开发者要花很多的经历对C/C++的语言研究清楚,例如C/C++的内存机制,如果稍不注意,就会忘了开启或者释放。而Java的GC会自动处理这些,省去了很多的时间让开发者专注于自己的业务。所以才会从C/C++的底层慢慢向上变成了JAVA的开发语言,该层通过JNI和核心运行库层进行交互。

Activity Manager : 用来管理应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能。

Window Manager:提供一些我们访问手机屏幕的方法。屏幕的透明度、亮度、背景。

Content Providers:使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据(如联系人数据库), 或者共享它们自己的数据。

View System:可以用来构建应用程序, 它包括列表(Lists),网格(Grids),文本框(Textboxes),按钮(Buttons), 甚至可嵌入的web浏览器。

Notification Manager:使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息。

Package Manager:提供对系统的安装包的访问。包括安装、卸载应用,查询permission相关信息,查询Application相关信息等。

Telephony Manager :主要提供了一系列用于访问与手机通讯相关的状态和信息的方法,查询电信网络状态信息,sim卡的信息等。

Resource Manager:提供非代码资源的访问,如本地字符串,图形,和布局文件(Layout files )。

Location Manager:提供设备的地址位置的获取方式。很显然,GPS导航肯定能用到位置服务。

XMPP:可扩展通讯和表示协议。前身为Jabber,提供即时通信服务。例如推送功能,Google Talk。

Framework层提供的服务还有很多,就不一一列出啦。

二、Activity Framework结构及运行框架

1.Activity的创建会创建PhoneWindow,PhoneWindow会创建DocerView,DocerView会创建View和ViewGroup。

2.应用程序在Activity中添加和删除窗口,是通过调用WindowManager类的addView和RemoveView函数达成,具体实现是通过桥接模式实现的WindowManagerImpl来实现。进而转向调用ViewRoot类的setView和removeViewLocked,然后通过IPC机制调用到WMS中的addWindow和removeWindow来完成。

3.当AMS(ActivityManagerService)通知ActivityThread销毁某个Activity时,ActivityThread会直接调用WindowManager的removeView方法删除窗口,实现在WindowManagerImpl类。

4.AMS调用WMS(WindowManagerService),一般情况是告诉WMS一些消息,比如某个新的Activity要启动了,从而WMS会保存一个该Activity记录的引用,有时也会直接调用WMS的接口,比如切换窗口时,启动切换窗口是直接调用WMS的setAppStartingWindow。

5.WMS内部是全权接管了输入消息的处理和屏幕的绘制,输入消息的处理是借助于InputManager类完成,InputManger类会生成两个线程InuptReaderThread和InputDispatcherThread,InuptReaderThread循环地从EventHub读取输入消息,对于非大数据是通过channel方式(InputChannel会生成serverChannel和ClientChannel)派发消息,对应大数据则是通过共享缓存ShareMemory分发消息;InputDispatcherThread会从Channel或者ShareMemory获取消息并派发,派发是通过InputPublisher,应用层客户端通过InputConsumer不断从Channel或者ShareMemory获取派发的消息,进而交由ViewRoot处理。其中InputPublisher,InputPublisher和InputConsumer是由InputMoniter生成。

所以InuptReaderThread和EventHub是生产者,InputDispatcherThread是消费者,InputMoniter是消费渠道,ViewRoot是消费者和生产者的桥梁,WMS和AMS是家庭夫妻双管家。

三、FrameWork启动流程

Android启动过程包含从Linux内核加载到Home应用程序启动的整个过程。整体流程如下:

Android是基于Linux内核的系统平台。启动时,首先通过bootloader(系统加载器),加载Linux内核。在Linux加载启动时,与普通的Linux启动过程相同,先初始化内核,然后调用init进程。

Init进程启动zygote:解析配置文件:init.rc(系统配置文件)及initXXX.rc(与硬件平台相关的文件)的内容执行一系列的命令,包括创建mount目录,安装文件系统,设置属性,启动属性服务器,启动Socket服务端口-》加载preload-classes和preload-resources(Framework大部分类及资源)-》fork启动新的进程Zygote(其实是由fork和execv共同创建)。

Zygnote孵化第一个进程SystemServer,SystemServer启动各种系统服务线程。SystemServer进程在Android的运行环境中扮演了"神经中枢"的作用,APK应用中能够直接交互的大部分系统服务都在该进程中运行,常见的比如WMS、AMS、PackageManagerServer(PmS)等,这些系统服务都是以一个线程的方式存在于SystemServer进程中。SystemServer的main()函数首先调用的是init1()函数,这是一个native函数,内部会进行一些与Dalvik虚拟机相关的初始化工作。该函数执行完毕后,其内部会调用Java端的init2()函数,该函数首先创建了一个ServerThread对象,该对象是一个线程,然后直接运行该线程,于是,从ServerThread的run()方法内部开始真正启动各种服务线程。

基本上每个服务都有对应的Java类,从编码规范的角度来看,启动这些服务的模式可归类为三种:模式一是指直接使用构造函数构造一个服务,由于大多数服务都对应一个线程,因此,在构造函数内部就会创建一个线程并自动运行。模式二是指服务类会提供一个getInstance()方法,通过该方法获取该服务对象,这样的好处是保证系统中仅包含一个该服务对象。模式三是指从服务类的main()函数中开始执行。无论以上何种模式,当创建了服务对象后,有时可能还需要调用该服务类的init()或者systemReady()函数以完成该对象的启动

当以上服务线程都启动后,AMS以systemReady调用完成最后启动,mMainStack.resumeTopActivityLocked(null)-》mService.startHomeActivityLocked启动第一个Activity。至此,FrameWorkd启动完成。

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