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应用程序框架三大篇。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。

前言 Android系统自2008年9月发布第一个版本1.0以来,截至2015年9月发布最新版本6.0,一共存在十多个版本。本书2012年10月发布第一版时，选择了Android 2.3的源代码来分析Android系统的实现，主要是因为就当时而言，它的基础架构是最稳定的，而且也是使用最广泛的。 本书的特点是通过情景分析来分析Android源码，目标是让读者阅读了本书之后，能够自已去阅读和分析Android源码。自第一版发布以来，本书经历了6次复印，得到了读者的热烈反馈和建议。基于这些反馈和建议，本应根据Android最新发布版本6.0对本书进行升级，但是思虑再三，我们还是选择了原来的Android 2.3来修订本书，原因如下所示： 1. Android版本更新很快。即使根据当前的最新发布版本更新本书，等到本书发布时，内容也会落后最新发布版本的一到两个版本左右。 2. 本书涉及到的内容都是Android系统的核心基础架构。这些内容在后来的版本中，都是灵魂般地稳定存在。例如，智能指针、HAL、Binder IPC和四大组件管理等。 3. 技术发展日新月异，但是万变不离其宗。掌握了本书的内容，可以更好地学习和理解Android系统的其它模块。笔者就是在本书内容的基础上对UI系统、Dalvik虚拟机、构建系统、SEAndroid安全机制、ART虚拟机和Chromium浏览器进行研究的（http://blog.csdn.net/luoshengyang），起到的效果是事半功倍的。 基于上述原因，我们根据读者的52个反馈和建议（http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/8116866），重新修订了本书，希望本书能够继续有志于深入研究Android的读者服务。同时也非常读者的反馈和建议，你们的支持是笔者持续研究和分享Android系统技术的动力所在。由于提供反馈和建议的读者众多，这里不能一一列出，具体可以参考上述反馈和建议链接，笔者由衷地感谢！ 本书内容 全书分为初识Android系统篇、Android专用驱动系统篇和Android应用程序框架篇三个部分。 初识Android系统篇包含三个章节的内容,主要介绍Android系统的基础知识。第1章介绍与Android系统有关的参考书籍，以及Android源代码工程环境的搭建方法；第2章介绍Android系统的硬件抽象层；第3章介绍Android系统的智能指针。读者可能会觉得奇怪，为什么一开始就介绍Android系统的硬件抽象层呢？因为涉及硬件，它似乎是一个深奥的知识点。其实不然，Android系统的硬件抽象层无论是从实现上，还是从使用上，它的层次都是非常清晰的，而且从下到上涵盖了整个Android系统，包括Android系统在用户空间和内核空间的实现。内核空间主要涉及硬件驱动程序的编写方法，而用户空间涉及运行时库层、应用程序框架层及应用程序层。因此，尽早学习Android系统的硬件抽象层，有助于我们从整体上去认识Android系统，以便后面可以更好地分析它的源代码。在分析Android系统源代码的过程中，经常会碰到智能指针，第3章我们就重点分析Android系统智能指针的实现原理，也是为了后面可以更好地分析Android系统源代码。 Android专用驱动系统篇包含三个章节的内容。我们知道，Android系统是基于Linux内核来开发的，但是由于移动设备的CPU和内存配置都要比PC低，因此，Android系统并不是完全在Linux内核上开发的，而是在Linux内核里面添加了一些专用的驱动模块来使它更适合于移动设备。这些专用的驱动模块同时也形成了Android系统的坚实基础，尤其是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，它们在Android系统中被广泛地使用。在此篇中，我们分别在第4章、第5章和第6章分析Logger日志系统、Binder进程间通信系统和Ashmem共享内存系统的实现原理，为后面深入分析Android应用程序的框架打下良好的基础。 Android应用程序框架篇包含十个章节的内容。我们知道，在移动平台中,Android系统和iOS系统比的是谁的应用程序更丰富、质量更高、用户体验更好, 谁就能取得最终的胜利。因此，每个平台都在尽最大努力吸引第三方开发者来为其开发应用程序。这就要求平台必须提供良好的应用程序架构，以便第三方开发者可以将更多的精力集中在应用程序的业务逻辑上，从而开发出数量更多、质量更高和用户体验更好的应用程序。在此篇中，我们将从组件、进程、消息和安装四个维度来分析Android应用程序的实现框架。第7章到第10章分析Android应用程序四大组件Activity、Service、Broadcast Receiver和Content Provider的实现原理；第11章和第12章分析Android应用程序进程的启动过程；第13章到第15章分析Android应用程序的消息处理机制；第16章分析Android应用程序的安装和显示过程。学习了这些知识之后，我们就可以掌握Android系统的精髓了。 本书特点 本书从初学者的角度出发，结合具体的使用情景，在纵向和横向上对Android系统的源代码进行了全面、深入、细致的分析。在纵向上，采用从下到上的方式，分析的源代码涉及了Android系统的内核层(Linux Kernel)、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)，这有利于读者从整体上掌握Android系统的架构。在横向上，从Android应用程序的组件、进程、消息以及安装四个角度出发，全面地剖析Android系统的应用程序框架层，这有利于读者深入地理解Android应用程序的架构以及运行原理。

目　　录 第1篇 初识Android系统 第1章　准备知识.................................................................................................................................................... 2 1.1　Linux内核参考书籍..................................................................................................................................... 2 1.2　Android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　开发第一个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 VI Android系统源代码情景分析 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专用驱动系统 第４章　Logger日志系统................................................................................................................................ 74 4.1　Logger日志格式.......................................................................................................................................... 75 4.2　Logger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 4.4　C/C++日志写入接口................................................................................................................................ 100 4.5　Java日志写入接口................................................................................................................................... 104 4.6　Logcat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 5.1　Binder驱动程序........................................................................................................................................ 145 5.1.1　基础数据结构................................................................................................................................. 146 5.1.2　Binder设备的初始化过程................................................................................................................ 164 5.1.3　Binder设备文件的打开过程............................................................................................................. 165 5.1.4　Binder设备文件的内存映射过程..................................................................................................... 166 5.1.5　内核缓冲区管理.............................................................................................................................. 173 5.2　Binder进程间通信库................................................................................................................................ 183 5.3　Binder进程间通信应用实例................................................................................................................... 188 5.4　Binder对象引用计数技术....................................................................................................................... 196 5.4.1　Binder本地对象的生命周期............................................................................................................. 197 5.4.2　Binder实体对象的生命周期............................................................................................................. 201 5.4.3　Binder引用对象的生命周期............................................................................................................. 204 5.4.4　Binder代理对象的生命周期............................................................................................................. 209 目　录 VII 5.5　Binder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 5.6　Service 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 5.7　Service Manager代理对象的获取过程.................................................................................................... 238 5.8　Service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 5.9　Service代理对象的获取过程................................................................................................................... 291 5.10　Binder进程间通信机制的Java接口...................................................................................................... 300 5.10.1　Service Manager的Java代理对象的获取过程................................................................................... 300 5.10.2　Java服务接口的定义和解析........................................................................................................... 310 5.10.3　Java服务的启动过程...................................................................................................................... 313 5.10.4　Java服务代理对象的获取过程....................................................................................................... 320 5.10.5　Java服务的调用过程...................................................................................................................... 323 第６章　Ashmem匿名共享内存系统....................................................................................................... 327 6.1　Ashmem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 6.3.1　MemoryHeapBase............................................................................................................................ 349 6.3.2　MemoryBase.................................................................................................................................... 359 6.3.3　应用实例......................................................................................................................................... 364 6.4　匿名共享内存的Java访问接口............................................................................................................... 370 6.4.1　MemoryFile..................................................................................................................................... 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 7.1　Activity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 VIII Android系统源代码情景分析 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 8.1　Service组件应用实例............................................................................................................................... 443 8.2　Service组件在新进程中的启动过程...................................................................................................... 451 8.3　Service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 10.1　Content Provider组件应用实例.............................................................................................................. 525 10.1.1　ArticlesProvider.............................................................................................................................. 525 10.1.2　Article............................................................................................................................................ 535 10.2　Content Provider组件的启动过程.......................................................................................................... 550 10.3　Content 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 10.4　Content 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 11.1　Zygote进程的启动脚本.......................................................................................................................... 611 11.2　Zygote进程的启动过程.......................................................................................................................... 614 11.3　System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 12.2　Binder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 14.2　InputManager的启动过程...................................................................................................................... 670 14.2.1　创建InputManager.......................................................................................................................... 670 14.2.2　启动InputManager.......................................................................................................................... 673 14.2.3　启动InputDispatcher....................................................................................................................... 675 目　录 IX 14.2.4　启动InputReader............................................................................................................................ 677 14.3　InputChannel的注册过程....................................................................................................................... 688 14.3.1　创建InputChannel.......................................................................................................................... 689 14.3.2　注册Server端InputChannel............................................................................................................. 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InputChannel............................................................................................................. 706 14.4　键盘消息的分发过程............................................................................................................................ 709 14.4.1　InputReader获得键盘事件............................................................................................................. 710 14.4.2　InputDispatcher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 14.4.4　InputDispatcher获得键盘事件处理完成通知.................................................................................. 743 14.5　InputChannel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InputChannel............................................................................................................. 756 14.5.3　注销Server端InputChannel............................................................................................................. 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

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。