写给Android App开发人员看的Android底层知识(1)

这个系列的文章一共8篇,我酝酿了很多年,参考了很多资源,查看了很多源码,直到今天把它写出来,也是战战兢兢,生怕什么地方写错了,贻笑大方。

(一)引言

早在我还是Android菜鸟的时候,有很多技术我都不太明白,也都找不到答案,比如apk是怎么安装的,比如资源是怎么加载的。

再比如说,每本书都会讲AIDL,但我却从来没用过。四大组件也是这个问题,我只用过Activity,其它三个组件,不但没用过,甚至连它们是做什么的,都不是很清楚。

之所以这样,是因为我一直从事的是电商类App开发工作,对于这类App,基本就是由列表页和详情页组成的,所以我们每天面对的是Activity,会写这两类页面,把网络底层封装的足够强大就够了。

绝大多数App开发人员,都是如此。

但直到接触Android的插件化编程和热修复技术,才发现只掌握上述这些技术是远远不够的。

(二)还是引言

市场上有很多介绍Android底层的书籍,网上也有很多文章,但大都是给ROM开发人员看的,动辄贴出几页代码,不适合App开发人员去阅读学习。

我曾经在微信中问过老罗和老邓,你们写的书为什么我们App开发人员看不懂啊,他们就呵呵了,跟我说,他们的书就是写给ROM开发人员看的。

于是,这几年来,我一直在寻找这样一类知识,App开发人员看了能有助于他们更好的编写App程序,而又不需要知道太多这门技术底层的代码实现。

这类知识分为两种。

一种是知道概念即可,就比如说Zygote,其实App开发人员是不需要了解Zygote的,知道有这么个东西是"孕育天地"的就够了,类似的还有SurfaceFlinger、WMS这些概念。

还有一种是需要知道内部原理,就比如说Binder。关于Binder的介绍铺天盖地,但对于我们App开发人员,需要了解的是它的架构模型,只要有Client和Server,以及SM就足够了。

四大组件的底层通信机制都是基于Binder的,我们需要知道每个组件中,分别是哪些类扮演了Binder Client,哪些类扮演了Binder Server。知道这些概念,有助于我们App开发人员进行插件化编程。

(三)目录

我这个系列的文章,已经写好了下面的内容,会在接下来的每天发布一篇,共计8篇,看了这8篇文章,就可以迈进Android插件化的大门了。

  • Binder
  • AIDL
  • AMS
  • Activity
  • Service
  • ContentProvider
  • 匿名共享内存
  • BroadcastReceiver
  • PMS及App安装过程

Android底层知识,还应该包括以下内容,但是和插件化关系不大,也不是我擅长的领域,所以我只列出了大纲,没有继续写下去:

  • View和ViewGroup
  • Message、Looper和Handler
  • 权限管理
  • Android SDK工具内部原理

有兴趣的同学,可以按照我这个思路继续写下去,记得,一,少贴代码。多画图,二,一定要有趣。

接下来就详细讲那些App开发人员需要知道的Android底层知识。

(三)Binder

Binder是为了解决跨进程通信。

关于Binder的文章实在是太多了,每篇文章都能从Java层讲到C++层,App开发人员其实是没必要了解这么多内容的。我们看对App开发有用的几个点:

1)首先,Binder分为Client和Server两个进程。

注意,Client和Server是相对的。谁发消息,谁就是Client,谁接收消息,谁就是Server。

举个例子,两个进程A和B之间使用Binder通信,进程A发消息给进程B,那么这时候A是Binder Client,B是Binder Server;进程B发消息给进程A,那么这时候B是Binder Client,A是Binder Server——其实这么说虽然简单了,但还是不太严谨,我们先这么理解着。

2)其次,我们看下面这个图(摘自田维术的博客),基本说明白了Binder的组成解构:

图中的IPC就是进程间通信的意思。

图中的ServiceManager,负责把Binder Server注册到一个容器中。

有人把ServiceManager比喻成电话局,存储着每个住宅的座机电话,还是很恰当的。张三给李四打电话,拨打电话号码,会先转接到电话局,电话局的接线员查到这个电话号码的地址,因为李四的电话号码之前在电话局注册过,所以就能拨通;没注册,就会提示该号码不存在。

对照着Android Binder机制,对着上面这图,张三就是Binder Client,李四就是Binder Server,电话局就是ServiceManager,电话局的接线员在这个过程中做了很多事情,对应着图中的Binder驱动

3)接下来我们看Binder通信的过程,还是摘自田维术博客的一张图:

注:图中的SM也就是ServiceManager。

我们看到,Client想要直接调用Server的add方法,是不可以的,因为它们在不同的进程中,这时候就需要Binder来帮忙了。

1. 首先是Server在SM这个容器中注册。
 2. 其次,Client想要调用Server的add方法,就需要先获取Server对象, 但是SM不会把真正的Server对象返回给Client,而是把Server的一个代理对象返回给Client,也就是Proxy。
 3. 然后,Client调用Proxy的add方法,SM会帮他去调用Server的add方法,并把结果返回给Client。

以上这3步,Binder驱动出了很多力,但我们不需要知道Binder驱动的底层实现,涉及到C++的代码了——把有限的时间去做更有意义的事情。

App开发人员对Binder的掌握,这些内容就足够了。

是时候总结一波了:

1. 学习Binder,是为了更好的理解AIDL,基于AIDL模型,进而了解四大组件的原理。
 2. 理解了Binder,再看AMS和四大组件的关系,就像是Binder的两个进程Server和Client通信。

(四)AIDL

AIDL是Binder的延伸。一定要先看懂我前面介绍的Binder,再来看AIDL。要按顺序阅读。

Android系统中很多系统服务都是aidl,比如说剪切板。举这个例子,是为了让App开发人员知道AIDL无处不在,和我们距离非常近。

AIDL中需要知道下面几个类:

  • IBinder
  • IInterface
  • Binder
  • Proxy
  • Stub

当我们自定义一个aidl文件时(比如MyAidl.aidl,里面有一个sum方法),Android Studio会帮我们生成一个类文件MyAidl.java,如下图所示:

MyAidl.java这个生成文件中,包括MyAidl接口,以及Stub和Proxy两个实现了MyAidl接口的类,其中Stub是定义在MyAidl接口中的,而Proxy则定义在Stub类中。

我曾经很不理解,为什么不是生成3个文件,一个接口,两个类,清晰明了。都放在一个文件中,这是导致很多人看不懂AIDL的一个门槛。其实Android这么设计是有道理的。当有多个AIDL类的时候,Stub和Proxy类就会重名,把它们放在各自的AIDL接口中,就必须MyAidl.Stub这样去使用,就区分开了。

对照这张图,我们继续来分析,Stub的sum方法是怎么调用到Proxy的sum方法?然后又调用另一个进程的sum方法的?

起决定意义的是Stub的asInterface方法和onTransact方法。其实这个图没有画全,把完整的Binder Server也画上,就应该是这样:

1)先从Client看起,对于AIDL的使用者,我们这么写程序:

MyAidl.Stub.asInterface(某IBinder对象).sum(1, 2); //最好在执行sum方法前判空。

asInterface方法的作用是判断参数——也就是IBinder对象,和自己是否在同一个进程:

  • 是,则直接转换、直接使用,接下来就跟Binder跨进程通信无关啦;
  • 否,则把这个IBinder参数包装成一个Proxy对象,这时调用Stub的sum方法,间接调用Proxy的sum方法。

return new MyAidl.Stub.Proxy(obj);

2)Proxy在自己的sum方法中,会使用Parcelable来准备数据,把函数名称、函数参数都写入_data,让_reply接收函数返回值。最后使用IBinder的transact方法,把数据就传给Binder的Server端了。

mRemote.transact(Stub.TRANSACTION_addBook, _data, _reply, 0); //这里的mRemote就是asInterface方法传过来的obj参数

———————我是Binder分界线—————

3)Server则是通过onTransact方法接收Client进程传过来的数据,包括函数名称、函数参数,找到对应的函数,这里是sum,把参数喂进去,得到结果,返回。

所以onTransact函数经历了读数据-->执行要调用的函数-->把执行结果再写数据的过程。

下一篇文章要介绍的四大组件的原理,我们都可以对照着AIDL的这张图来看,比如说,四大组件的启动和后续流程,都是在和ActivityManagerService(简称AMS)来来回回的通信,四大组件给AMS发消息,四大组件就是Binder Client,而AMS就是Binder Server;AMS发消息通知四大组件,那么角色就互换。

那么四大组件中,比如说Activity,又是哪个类扮演了Stub的角色,哪个类扮演了Proxy的角色呢?这也是我下一篇文章要介绍的,包括AMS、四大组件各自的运行原理。

好戏即将开始。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,271评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,275评论 2 380
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,151评论 0 336
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,550评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,553评论 5 365
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,559评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,924评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,580评论 0 257
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,826评论 1 297
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,578评论 2 320
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,661评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,363评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,940评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,926评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,156评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,872评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,391评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容