深入理解Android核心設計思想第2版(上下冊)

深入理解Android核心設計思想第2版(上下冊)

《深入理解Android核心設計思想第2版(上下冊)》是2020年3月人民郵電出版社出版的圖書,作者是林學森。

基本介紹

  • 書名:深入理解Android核心設計思想第2版(上下冊)
  • 作者:林學森
  • ISBN:9787115452634
  • 頁數:996頁
  • 定價:158元
  • 出版社:人民郵電出版社
  • 出版時間:2020年3月
  • 裝幀:平裝
  • 開本:16開
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

全書從作業系統的基礎知識入手,全面剖析進程/執行緒、記憶體管理、Binder機制、GUI顯示系統、多媒體管理、輸入系統、虛擬機等核心技術在Android中的實現原理。書中講述的知識點大部分來源於工程項目研發,因而具有較強的實用性,希望可以讓讀者“知其然,更知其所以然”。本書分為編譯篇、系統原理篇、套用原理篇、系統工具篇,共4篇25章,基本涵蓋了參與Android開發所需具備的知識,並通過大量圖片與實例來引導讀者學習,以求儘量在源碼分析外為讀者提供更易於理解的思維方式。
本書既適合Android系統工程師,也適合於套用開發工程師來閱讀,從而提升Android開發能力。讀者可以在本書潛移默化的學習過程中更深刻地理解Android系統,並將所學知識自然地套用到實際開發難題的解決中。

圖書目錄

第 1篇 Android編譯篇
第 1章 Android系統簡介 2
1.1 Android系統發展歷程 2
1.2 Android系統特點 4
1.3 Android系統框架 8
第 2章 Android源碼下載及編譯 11
2.1 Android源碼下載指南 11
2.1.1 基於Repo和Git的
版本管理 11
2.1.2 Android源碼下載流程 12
2.2 原生Android系統編譯指南 16
2.2.1 建立編譯環境 16
2.2.2 編譯流程 19
2.3 定製產品的編譯與燒錄 22
2.3.1 定製新產品 22
2.3.2 Linux核心編譯 26
2.3.3 燒錄/升級系統 27
2.4 Android Multilib Build 28
2.5 Android系統映像檔案 31
2.5.1 boot.img 32
2.5.2 ramdisk.img 34
2.5.3 system.img 35
2.5.4 Verified Boot 35
2.6 ODEX流程 37
2.7 OTA系統升級 39
2.7.1 生成升級包 39
2.7.2 獲取升級包 40
2.7.3 OTA升級—Recovery
模式 41
2.8 Android反編譯 44
2.9 NDK Build 46
2.10 第三方ROM的移植 48
第3章 Android編譯系統 50
3.1 Makefile入門 50
3.2 Android編譯系統 52
3.2.1 Makefile依賴樹的概念 53
3.2.2 Android編譯系統抽象
模型 53
3.2.3 樹根節點droid 54
3.2.4 main.mk解析 55
3.2.5 droidcore節點 59
3.2.6 dist_files 61
3.2.7 Android.mk的編寫規則 61
3.3 Jack Toolchain 64
3.4 SDK的編譯過程 68
3.4.1 envsetup.sh 68
3.4.2 lunch sdk-eng 70
3.4.3 make sdk 75
3.5 Android系統GDB調試 85
第 2篇 Android原理篇
第4章 作業系統基礎 90
4.1 計算機體系結構
(Computer Architecture) 90
4.1.1 馮 諾依曼結構 90
4.1.2 哈佛結構 90
4.2 什麼是作業系統 91
4.3 進程間通信的經典實現 93
4.3.1 共享記憶體
(Shared Memory) 94
4.3.2 管道(Pipe) 95
4.3.3 UNIX Domain Socket 97
4.3.4 RPC(Remote Procedure Calls) 99
4.4 同步機制的經典實現 100
4.4.1 信號量(Semaphore) 100
4.4.2 Mutex 101
4.4.3 管程(Monitor) 101
4.4.4 Linux Futex 102
4.4.5 同步範例 103
4.5 Android中的同步機制 104
4.5.1 進程間同步——Mutex 104
4.5.2 條件判斷——Condition 105
4.5.3 “柵欄、障礙”
——Barrier 107
4.5.4 加解鎖的自動化操作
——Autolock 108
4.5.5 讀寫鎖——Reader
WriterMutex 109
4.6 作業系統記憶體管理基礎 110
4.6.1 虛擬記憶體
(Virtual Memory) 110
4.6.2 記憶體保護
(Memory Protection) 113
4.6.3 記憶體分配與回收 113
4.6.4 進程間通信——mmap 114
4.6.5 寫時拷貝技術
(Copy on Write) 115
4.7 Android中的Low
Memory Killer 115
4.8 Android匿名共享記憶體
(Anonymous Shared Memory) 118
4.8.1 Ashmem設備 118
4.8.2 Ashmem套用實例 122
4.9 JNI 127
4.9.1 Java函式的本地實現 127
4.9.2 本地代碼訪問JVM 130
4.10 Java中的反射機制 132
4.11 學習Android系統的兩條線索 133
第5章 Android進程/執行緒和
程式記憶體最佳化 134
5.1 Android進程和執行緒 134
5.2 Handler, MessageQueue,
Runnable與Looper 140
5.3 UI主執行緒——ActivityThread 147
5.4 Thread類 150
5.4.1 Thread類的內部原理 150
5.4.2 Thread休眠和喚醒 151
5.4.3 Thread實例 155
5.5 Android應用程式如何利用
CPU的多核處理能力 157
5.6 Android應用程式的典型啟
動流程 157
5.7 Android程式的記憶體管理與最佳化 159
5.7.1 Android系統對記憶體使用
的限制 159
5.7.2 Android中的記憶體泄露與
記憶體監測 160
第6章 進程間通信 — Binder 166
6.1 智慧型指針 169
6.1.1 智慧型指針的設計理念 169
6.1.2 強指針sp 172
6.1.3 弱指針wp 173
6.2 進程間的數據傳遞載體
——Parcel 179
6.3 Binder驅動與協定 187
6.3.1 打開Binder驅動
——binder_open 188
6.3.2 binder_mmap 189
6.3.3 binder_ioctl 192
6.4 “DNS”伺服器——Service
Manager(Binder Server) 193
6.4.1 ServiceManager的啟動 193
6.4.2 ServiceManager的構建 194
6.4.3 獲取ServiceManager服
務—設計思考 199
6.4.4 ServiceManagerProxy 203
6.4.5 IBinder和BpBinder 205
6.4.6 ProcessState和IPCThreadState 207
6.5 Binder客戶端——Binder Client 237
6.6 Android接口描述語言——AIDL 242
6.7 匿名Binder Server 254
第7章 Android啟動過程 257
7.1 第 一個系統進程(init) 257
7.1.1 init.rc語法 257
7.1.2 init.rc實例分析 260
7.2 系統關鍵服務的啟動簡析 261
7.2.1 Android的“DNS伺服器”
——ServiceManager 261
7.2.2 “孕育”新的執行緒和進程
——Zygote 261
7.2.3 Android的“系統服務”
——SystemServer 274
7.2.4 Vold和External Storage
存儲設備 276
7.3 多用戶管理 282
第8章 管理Activity和組件運行狀
態的系統進程——Activity ManagerService(AMS) 284
8.1 AMS功能概述 284
8.2 管理當前系統中Activity
狀態——Activity Stack 286
8.3 startActivity流程 288
8.4 完成同一任務的“集合”——Activity Task 296
8.4.1 “後進先出”——Last In,First Out 297
8.4.2 管理Activity Task 298
8.5 Instrumentation機制 300
第9章 GUI系統 — SurfaceFlinger 305
9.1 OpenGL ES與EGL 305
9.2 Android的硬體接口——HAL 307
9.3 Android終端顯示設備的“化身”
——Gralloc與Framebuffer 309
9.4 Android中的本地視窗 313
9.4.1 FramebufferNativeWindow 315
9.4.2 應用程式端的本地視窗——Surface 321
9.5 BufferQueue詳解 325
9.5.1 BufferQueue的內部原理 325
9.5.2 BufferQueue中的緩衝區
分配 328
9.5.3 應用程式的典型繪圖
流程 333
9.5.4 應用程式與BufferQueue
的關係 339
9.6 SurfaceFlinger 343
9.6.1 “黃油計畫”——Project Butter 343
9.6.2 SurfaceFlinger的啟動 347
9.6.3 接口的服務端——Client 351
9.7 VSync的產生和處理 355
9.7.1 VSync信號的產生和
分發 355
9.7.2 VSync信號的處理 361
9.7.3 handleMessageTransaction 363
9.7.4 “界面已經過時/無效,需要重
新繪製”——handleMessage Invalidate 367
9.7.5 合成前的準備工作
——preComposition 369
9.7.6 可見區域
——rebuildLayerStacks 371
9.7.7 為“Composition”搭建環境
——setUpHWComposer 375
9.7.8 doDebugFlashRegions 377
9.7.9 doComposition 377
第 10章 GUI系統之“視窗管理員”
—WMS 385
10.1 “視窗管理員”——WMS綜述 386
10.1.1 WMS的啟動 388
10.1.2 WMS的基礎功能 388
10.1.3 WMS的工作方式 389
10.1.4 WMS,AMS與Activity
間的聯繫 390
10.2 視窗屬性 392
10.2.1 視窗類型與層級 392
10.2.2 視窗策略
(Window Policy) 396
10.2.3 視窗屬性
(LayoutParams) 398
10.3 視窗的添加過程 400
10.3.1 系統視窗的添加過程 400
10.3.2 Activity視窗的添加
過程 409
10.3.3 視窗添加實例 412
10.4 Surface管理 416
10.4.1 Surface申請流程(relayout) 416
10.4.2 Surface的跨進程傳遞 420
10.4.3 Surface的業務操作 422
10.5 performLayoutAndPlace
SurfacesLockedInner 423
10.6 視窗大小的計算過程 424
10.7 啟動視窗的添加與銷毀 433
10.7.1 啟動視窗的添加 433
10.7.2 啟動視窗的銷毀 437
10.8 視窗動畫 438
10.8.1 視窗動畫類型 439
10.8.2 動畫流程跟蹤——Window
StateAnimator 440
10.8.3 AppWindowAnimator 444
10.8.4 動畫的執行過程 446
第 11章 讓你的界面炫彩起來的GUI
系統 — View體系 452
11.1 應用程式中的View框架 452
11.2 Activity中View Tree的
創建過程 455
11.3 在WMS中註冊視窗 461
11.4 ViewRoot的基本工作方式 463
11.5 View Tree的遍歷時機 464
11.6 View Tree的遍歷流程 468
11.7 View和ViewGroup屬性 477
11.7.1 View的基本屬性 477
11.7.2 ViewGroup的屬性 482
11.7.3 View、ViewGroup和
ViewParent 482
11.7.4 Callback接口 482
11.8 “作畫“工具集——Canvas 484
11.8.1 “繪製UI”——Skia 485
11.8.2 數據中介——Surface.
lockCanvas 486
11.8.3 解鎖並提交結果——unlock
CanvasAndPost 490
11.9 draw和onDraw 491
11.10 View中的訊息傳遞 497
11.10.1 View中TouchEvent
的投遞流程 497
11.10.2 ViewGoup中Touch-
Event的投遞流程 500
11.11 View動畫 504
11.12 UiAutomator 509
第 12章 “問渠哪得清如許,為有源頭
活水來”— InputManager
Service與輸入事件 514
12.1 事件的分類 514
12.2 事件的投遞流程 517
12.2.1 InputManagerService 518
12.2.2 InputReaderThread 519
12.2.3 InputDispatcherThread 519
12.2.4 ViewRootImpl對事件
的派發 523
12.3 事件注入 524
第 13章 套用不再同質化 — 音頻系統 526
13.1 音頻基礎 527
13.1.1 聲波 527
13.1.2 音頻的錄製、存儲
與回放 527
13.1.3 音頻採樣 528
13.1.4 Nyquist–Shannon採樣
定律 530
13.1.5 聲道和立體聲 530
13.1.6 聲音定級——Weber–
Fechner law 531
13.1.7 音頻檔案格式 532
13.2 音頻框架 532
13.2.1 Linux中的音頻框架 532
13.2.2 TinyAlsa 534
13.2.3 Android系統中的
音頻框架 536
13.3 音頻系統的核心——Audio-
Flinger 538
13.3.1 AudioFlinger服務的
啟動和運行 538
13.3.2 AudioFlinger對音頻
設備的管理 540
13.3.3 PlaybackThread的
循環主體 547
13.3.4 AudioMixer 551
13.4 策略的制定者——Audio-
PolicyService 553
13.4.1 AudioPolicyService
概述 554
13.4.2 AudioPolicyService
的啟動過程 556
13.4.3 AudioPolicyService
與音頻設備 558
13.5 音頻流的回放——AudioTrack 560
13.5.1 AudioTrack套用實例 560
13.5.2 AudioPolicyService
的路由實現 567
13.6 音頻數據流 572
13.6.1 AudioTrack中的音頻流 573
13.6.2 AudioTrack和AudioFlinger
間的數據互動 576
13.6.3 AudioMixer中的
音頻流 582
13.7 音量控制 584
13.8 音頻系統的上層建築 588
13.8.1 從功能入手 588
13.8.2 MediaPlayer 589
13.8.3 MediaRecorder 592
13.8.4 一個典型的多媒體
錄製程式 595
13.8.5 MediaRecorder
源碼解析 596
13.8.6 MediaPlayerService簡析 598
13.9 Android支持的媒體格式 600
13.9.1 音頻格式 600
13.9.2 視頻格式 601
13.9.3 圖片格式 601
13.9.4 網路流媒體 602
13.10 ID3信息簡述 602
13.11 Android多媒體檔案管理 606
13.11.1 MediaStore 607
13.11.2 多媒體檔案信息的
存儲“倉庫”
——MediaProvider 608
13.11.3 多媒體檔案管理中
的“生產者”
—MediaScanner 611
第3篇 套用原理篇
第 14章 Intent的匹配規則 616
14.1 Intent屬性 616
14.2 Intent的匹配規則 618
14.3 Intent匹配源碼簡析 624
第 15章 APK應用程式的資源適配 628
15.1 資源類型 629
15.1.1 狀態顏色資源 630
15.1.2 圖形資源 631
15.1.3 布局資源 632
15.1.4 選單資源 633
15.1.5 字元串資源 633
15.1.6 樣式資源 634
15.1.7 其他資源 635
15.1.8 屬性資源 635
15.2 提供可選資源 638
15.3 **佳資源的匹配流程 642
15.4 螢幕適配 644
15.4.1 螢幕適配的重要參數 644
15.4.2 如何適配多螢幕 646
15.4.3 橫豎屏切換的處理 648
第 16章 Android字元編碼格式 650
16.1 字元編碼格式背景 650
16.2 ISO/IEC 8859 651
16.3 ISO/IEC 10646 651
16.4 Unicode 652
16.5 String類型 655
16.5.1 構建String 655
16.5.2 String對多種編碼
的兼容 656
第 17章 Android和OpenGL ES 660
17.1 3D圖形學基礎 661
17.1.1 計算機3D圖形 661
17.1.2 圖形管線 662
17.2 Android中的OpenGL ES簡介 664
17.3 圖形渲染API—EGL 665
17.3.1 EGL與OpenGL ES 665
17.3.2 egl.cfg 665
17.3.3 EGL接口解析 667
17.3.4 EGL實例 670
17.4 簡化OpenGL ES開發
—GLSurfaceView 670
17.5 OpenGL分析利器
—GLTracer 677
第 18章 “系統的UI”——SystemUI 685
18.1 SystemUI的組成元素 685
18.2 SystemUI的實現 687
18.3 Android壁紙資源
—WallpaperService 694
18.3.1 WallPaperManager-
Service 695
18.3.2 ImageWallpaper 697
第 19章 Android常用的工具
“小外掛程式”——Widget機制 700
19.1 “功能的提供者”——AppWidgetProvider 700
19.2 AppWidgetHost 702
第 20章 Android應用程式
的編譯和打包 707
20.1 “另闢蹊徑”採用第三方工具——Ant 707
20.2 通過命令行編譯和打包APK 708
20.3 APK編譯過程詳解 709
20.4 信息安全基礎概述 711
20.5 應用程式簽名 716
20.6 應用程式簽名源碼簡析 719
20.7 APK重簽名實例 724
第 21章 Android虛擬機 725
21.1 Android虛擬機基礎知識 725
21.1.1 Java虛擬機核心概念 725
21.1.2 LLVM編譯器框架 734
21.1.3 Android中的經典
垃圾回收算法 736
21.1.4 Art和Dalvik之爭 738
21.1.5 Art虛擬機整體框架 741
21.1.6 Android應用程式與
虛擬機 742
21.1.7 Procedure Call Standard
for Arm Architecture
(過程調用標準) 744
21.1.8 C++ 11標準中的新
特性 746
21.2 Android虛擬機核心檔案格式
—Dex位元組碼 749
21.3 Android虛擬機核心檔案格式
—執行檔的基石ELF 756
21.3.1 ELF檔案格式 756
21.3.2 Linux平台下ELF檔案的載入和動態連結過程 764
21.3.3 Android Linker和
動態程式庫 771
21.3.4 Signal Handler和
Fault Manager 782
21.4 Android虛擬機核心檔案格式
——“主宰者”OAT 786
21.4.1 OAT檔案格式解析 786
21.4.2 OAT的兩個編譯時機 793
21.5 Android虛擬機的典型
啟動流程 806
21.6 堆管理器和堆空間釋義 815
21.7 Android虛擬機中的執行緒管理 823
21.7.1 Java執行緒的創建過程 823
21.7.2 執行緒的掛起過程 827
21.8 Art虛擬機中的代碼執行
方式綜述 829
21.9 Art虛擬機的“中樞系統”
——執行引擎之Interpreter 836
21.10 Art虛擬機的“中樞系統”——執行引擎之JIT 839
21.10.1 JIT重出江湖的契機 839
21.10.2 Android N版本中JIT
的設計目標及策略 840
21.10.3 Profile Guided Compilation
(追蹤技術) 842
21.10.4 AOT Compilation
Daemon 843
21.11 Art虛擬機的“中樞系統”
——執行引擎之本地代碼 844
21.12 Android x86版本兼容ARM二
進制代碼——Native Bridge 864
21.13 Android應用程式調試
原理解析 871
21.13.1 Java代碼調試與
JDWP協定 872
21.13.2 Native代碼調試 879
21.13.3 利用GDB調試
Android Art虛擬機 885
第 22章 Android安全機制透析 887
22.1 Android Security綜述 887
22.2 SELinux 889
22.2.1 DAC 889
22.2.2 MAC 890
22.2.3 基於MAC的SELinux 890
22.3 Android系統安全保護
的三重利劍 892
22.3.1 第 一劍:Permission
機制 893
22.3.2 加強劍:DAC(UGO)
保護 896
22.3.3 終 極劍:SEAndroid 898
22.4 SEAndroid剖析 899
22.4.1 SEAndroid的頂層模型 899
22.4.2 SEAndroid相關的核心
源碼 900
22.4.3 SEAndroid標籤和規則 901
22.4.4 如何在Android系統中
自定義SEAndroid 903
22.4.5 TE檔案的語法規則 905
22.4.6 SEAndroid中的核心
主體—init進程 907
22.4.7 SEAndroid中的客體 912
22.5 Android設備Root簡析 913
22.6 APK的加固保護分析 916
第4篇 Android系統工具
第 23章 IDE和Gradle 922
23.1 Gradle的核心要點 922
23.1.1 Groovy與Gradle 923
23.1.2 Gradle的生命周期 926
23.2 Gradle的Console語法 927
23.3 Gradle Wrapper和Cache 929
23.4 Android Studio和Gradle 931
23.4.1 Gradle外掛程式基礎知識 931
23.4.2 Android Studio中的
Gradle編譯腳本 932
第 24章 軟體版本管理 937
24.1 版本管理簡述 937
24.2 Git的安裝 937
24.2.1 Linux環境下安裝Git 938
24.2.2 Windows環境下
安裝Git 939
24.3 Git的使用 939
24.3.1 基礎配置 939
24.3.2 新建倉庫 940
24.3.3 檔案狀態 942
24.3.4 忽略某些檔案 943
24.3.5 提交更新 944
24.3.6 其他命令 944
24.4 Git原理簡析 945
24.4.1 分散式版本系統的特點 946
24.4.2 安全散列算法
—SHA-1 947
24.4.3 4個重要對象 948
24.4.4 三個區域 953
24.4.5 分支的概念與實例 954
第 25章 系統調試輔助工具 958
25.1 萬 能模擬器——Emulator 958
25.1.1 QEMU 958
25.1.2 Android工程中
的QEMU 963
25.1.3 模擬器控制台
(Emulator Console) 966
25.1.4 實例:為Android
模擬器添加串口功能 969
25.2 此Android非彼Android 970
25.3 快速建立與模擬器或真機的
通信渠道——ADB 972
25.3.1 ADB的使用方法 972
25.3.2 ADB的組成元素 975
25.3.3 ADB原始碼解析 976
25.3.4 ADB Protocol 981
25.4 SDK Layoutlib 984
25.5 TraceView和Dmtracedump 985
25.6 Systrace 987
25.7 代碼覆蓋率統計 992
25.8 模擬GPS位置 995

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