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前言
目前,互联网行业正在朝着移动互联网方向强劲地发展,而移动互联网的发展离不开背后的移动平台的支撑; 众所周知,如今在移动平台市场上,苹果的iOS、谷歌的Android和微软的Windows Phone系统已经形成了三足鼎立的形势,而Android系统的市场占有率是最高的
Android系统之所以能够在市场上占据着第一的位置,一来是因为它依托着谷歌的品德效应和技术实力,二来是因为它是开放的,任何人都可以得到它的源代码,并且能够自由地使用它; 既然Android系统是开放的,作为一个移动平台开发人员来说,当然希望能够深入地去分析和研究它的源代码了,然而,Android系统的源代码非常庞大,我们需要循序渐进地去学习
工欲善其事,必先利其器; 为了全面、深入地理解Android系统的源代码,在正式进入Android系统源代码的世界前,我们需要准备实验环境;此外,还需要了解Android系统的架构知识
硬件环境要求
1、编译环境
按照官方的说法,编译Android 2.3.x及以上版本的系统源码需要64位的系统运行环境来支持,而编译2.3.x以下的版本则需要32位的系统运行环境
2、硬盘空间
官方建议最好预留100G的磁盘空间来下载源码,150G的磁盘空间用来编译源码,如果使用了ccache(一个高速编译缓存工具,可以大幅加快gcc的编译速度),那么则需要更大的空间来支持
所以尽可能地保证自己的磁盘空间够大吧,之前就因为磁盘空间预留不够导致源码编译过程中空间不足,狠狠地把自己坑了一把
3、内存空间
如果你是在虚拟机上跑Linux,官方建议至少需要16G的内存空间,我的机器只有8G的内存空间跑虚拟机,目前跑起来也没太大问题,就是编译源码的过程非常漫长,不知道是否跟内存大小有关
软件环境要求
1、操作系统
Android系统的源码的编译支持 Linux 跟 Mac OS 两种操作系统; 一般情况下,Android系统源码都是在Linux Ubuntu系统上进行开发与测试的,所以如果你准备使用Linux系统来进行源码编译,那一般推荐安装Ubuntu版本的Linux
下面列出了各Android版本与编译系统版本的对应关系:
Linux:
Mac OS:
2、JDK 版本要求
不同的Android版本编译也需要对应的JDK环境,这里列出了各版本之间的对应关系
环境搭建
开发Android应用程序可以在两种环境下进行; 一是在Android SDK环境下进行,一般是集成在Eclipse里面进行开发,二是在Android源代码工程环境下进行,在这种环境进行开发的好处是可以使用一些在SDK中不公开的接口
但是如果我们要修改Android系统的源代码,或者为Android系统增加新的功能接口,那么就只能在Android源代码工程环境下进行了; 由于我们的目的是对Android系统源代码进行分析,因此,我们在开发Android应用程序时,也在Android源代码环境下进行;这样,我们就需要搭建一套Android源代码工程环境了
目前,Android源代码工程环境只能在Linux平台上使用,而Linux系统的发行版本比较多,这里我们推荐Ubuntu系统; Ubuntu系统是免费的,而且非常易于使用,安装和更新应用程序也非常方便
安装好Ubuntu系统之后,我们就可以在上面下载、编译和安装Android源代码了
Android系统的源代码工程默认是不包含Linux内核源代码的; 如果我们需要修改Android系统的内核或者在里面增加新的模块,那么就要把Android内核源代码一起下载、编译和安装了
Android源代码工程环境搭建好了之后,我们就可以在里面开发新的应用程序或者修改系统代码了; 增加了新的应用程序或者修改了系统的代码之后,不需要重新编译整个源代码工程,只要单独编译有改动的模块就可以了
对于已经开发好的应用程序或者系统功能; 如果想把当作Demo展示给客户来体验时,我们既可以在真机上面运行,也可以在模拟器(Android源代码工程环境或者Android SDK环境都集成了模拟器)上面运行
当我们手头上没有真机,而且我们又不想把整个Android源代码工程环境或者Android SDK环境带去展示我们的Demo时,就可以考虑把模拟器这两个环境中独立出来了
系统架构
Android系统是按层次、分模块来设计的; 在我们着手对Android系统的源代码进行分析前,需要对Android系统的架构有一个总体的认识,这样我们就能够快速地知道哪些代码位于哪个层次上的哪个模块中,节省搜索代码的时间,把更多的精力投入在源代码的分析上去
整个系统划分内核空间和用户空间两部分; 内核空间包含了进程管理、内存管理以及设备驱动程序模块等,其中Android专用驱动Binder、Logger和Ashmem就是在内核空间实现的
用户空间包含了硬件抽象层(HAL)、外部库和运行时库层(External Libraries & Android Runtime)、应用程序框架层(Application Framework)和应用程序层(Applications)四个层次; 我们应该如何去掌握这个层次结构呢?最好的方法就是从学习Android的硬件抽象层作为切入点了
可能大家会觉得比较奇怪,为什么要把Android系统的硬件抽象层作为学习Android系统架构的切入点呢?
其实是这个层次因为涉及到硬件,看起来这是一个比较复杂和深奥的知识点; 实则不然,Android系统的硬件抽象层在实现和使用上,层次都是非常清晰的,它从上到下涵盖了Android系统的用户空间和内核空间
内核空间主要就是涉及到硬件驱动程序,而用户空间就涉及到了Android系统应用程序层、应用程序框架层和系统运行时库层的相关知识; 因此,学习Android系统的硬件抽象层,可以使大家快速地认识整个Android系统,从而对Android系统得到一个感性的认识,为后面深入分析Android系统的源代码打下良好的基础
学会了编写基本的Android应用程序并且对Android系统的整体架构有一个大概的了解之后,我们就可以去分析Android系统的源代码了
在分析Android源代码的过程中,我们经常进入到应用程序框架层去分析它的源代码; 而在应用程序框架层中,有一部分代码是使用C++来实现的,这时候就会经常碰到智能指针,因此,我们把Android系统中的智能指针也作为一个基础知识点来学习
相信使用过C++语言来做开发的读者对智能指针不会感到陌生; 用C++来写代码最容易出错的地方就是指针了,一旦使用不当,轻则造成内存泄漏,重则造成系统崩溃,因此,系统为我们提供了智能指针,避免出现上述问题
在Android系统中,提供了三种类型的智能指针,分别是轻量级指针、强指针和弱指针,它们都是基于对象引用计数技术来实现的;
轻量级指针的计数技术比较简单,只要对象的引用计数值为0,它就会被释放
强指针和弱指针的计数技术相对比较复杂; 一个对象可以同时被强指针和弱指针引用,但是这个对象的生命周期一般只受强指针的控制,即当这个对象的强引用计数为0的时候,这个对象就被释放了,即使这时候这个对象的弱引用计数不为0
引进强指针和弱指针这种复杂的引用计数技术是为了解决垃圾收集(Garbage Collection)问题而提出的; 考虑这样的一个场景,系统中有两个对象A和B,在对象A的内部引用了对象B,而在对象B的内部也引用了对象A
当两个对象A和B都不再使用时,垃圾收集系统会发现无法回收这两个对象的所占据的内存的; 因为系统一次只能收集一个对象,而无论系统决定要收回对象A还是要收回对象B时,都会发现这个对象被其它的对象所引用,因而就都回收不了,这样就造成了内存泄漏
如果采用强指针和弱指针技术,这个问题就迎刃而解了,即A和B都用弱指针来引用对方
尾述
文章基本上就到这里,文章只是对 Android 源码做了一些个人理解的东西,如有地方不对或者有不同理解的可以提出来
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最后我想说:
对于程序员来说,要学习的知识内容、技术有太多太多,要想不被环境淘汰就只有不断提升自己,从来都是我们去适应环境,而不是环境来适应我们
当程序员容易,当一个优秀的程序员是需要不断学习的; 从初级程序员到高级程序员,从初级架构师到资深架构师,或者走向管理,从技术经理到技术总监,每个阶段都需要掌握不同的能力。早早确定自己的职业方向,才能在工作和能力提升中甩开同龄人
技术是无止境的,你需要对自己提交的每一行代码、使用的每一个工具负责,不断挖掘其底层原理,才能使自己的技术升华到更高的层面
Android 架构师之路还很漫长,与君共勉
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