Android 框架简介

这篇文章写的挺好的，适合有一定编程基础的人学习Android，遂转之！

 

======================= 第一节 ===========================

这里简单的介绍了Android的java环境基础，在后面一节中会结合具体的实例来理解这一节的内容。

一、Dalvik虚拟机

Dalvik是Android的程序的java虚拟机，代码在dalvik/下，

./
|-- Android.mk 
|-- CleanSpec.mk
|-- MODULE_LICENSE_APACHE2
|-- NOTICE

|-- README.txt 
|-- dalvikvm 虚拟机的实现库     
|-- dexdump     
|-- dexlist 
|-- dexopt 
|-- docs 
|-- dvz 
|-- dx 
|-- hit 
|-- libcore 
|-- libcore-disabled 
|-- libdex 
|-- libnativehelper 使用JNI调用本地代码时用到这个库 
|-- run-core-tests.sh 
|-- tests 
|-- tools 
`-- vm

二、Android的java框架

Android层次中第3层是java框架，第四层就是java应用程序。

Android的java类代码，主要是在frameworks/base/core/java/下，

./
|-- Android
|-- com
|-- jarjar-rules.txt
`-- overview.html

我们再看一下frameworks/base/目录

./
|-- Android.mk
|-- CleanSpec.mk
|-- MODULE_LICENSE_APACHE2
|-- NOTICE
|-- api
|-- awt
|-- build
|-- camera
|-- cmds
|-- common
|-- core
|-- data
|-- docs
|-- graphics
|-- include
|-- keystore
|-- libs
|-- location
|-- media
|-- native
|-- obex
|-- opengl
|-- packages
|-- preloaded-classes
|-- sax
|-- services
|-- telephony
|-- test-runner
|-- tests
|-- tools
|-- vpn
`-- wifi

这里也有Android的java框架代码。

三、JNI

在Android中，通过JNI，java可以调用C写的代码，主要的实现是在frameworks/base/core/jni，通过查看Android.mk，我们可以看到最后生成了libandroid_runtime.so，具体实现JNI功能需要上面我们介绍的libnativehelper.so，

四、系统服务之java

1、binder，提供Android的IPC功能

2、servicemanager，服务管理的服务器端

3、系统进程zygote，负责孵化所有的新应用

======================= 第二节 ==========================

在我平时工作中主要是进行linux网络子系统的模块开发、linux应用程序（C/C++）开发。在学习和从事驱动模块开发的过程中，如果你对linux系统本身，包括应用程序开发都不了解，那么读内核代码就如同天书，毫无意义，所以我分析框架也是从基本系统api开始的，当然也不会太多涉及到应用程序开发。

好，开始这节主要是讲一个简单的adnroid应用程序，从应用程序出发，到框架代码。

分析的应用程序我们也奉行拿来主义:froyo/development/samples/HelloActivity

./
|-- Android.mk
|-- AndroidManifest.xml
|-- res
|-- src
`-- tests

其他的就多说了，看代码

[java]  view plain copy

1. /*  
2.  * Copyright (C) 2007 The Android Open Source Project  
3.  *  
4.  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");  
5.  * you may not use this file except in compliance with the License.  
6.  * You may obtain a copy of the License at  
7.  *  
8.  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0  
9.  *  
10.  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software  
11.  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,  
12.  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.  
13.  * See the License for the specific language governing permissions and  
14.  * limitations under the License.  
15.  */    
16. package com.example.Android.helloactivity;    
17. import Android.app.Activity;    
18. import Android.os.Bundle;    
19. /**  
20.  * A minimal "Hello, World!" application.  
21.  */    
22. public class HelloActivity extends Activity {    
23.     public HelloActivity() {    
24.     }    
25.     /**  
26.      * Called with the activity is first created.  
27.      */    
28.     @Override    
29.     public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {    
30.         super.onCreate(savedInstanceState);    
31.         // Set the layout for this activity.  You can find it     
32.         // in res/layout/hello_activity.xml     
33.         setContentView(R.layout.hello_activity);    
34.     }    
35. }     

每一个写过Android程序的人都应该是从这个代码起步的吧？那好，那么我们研究android框架也从这里启航。

首先是

[java]  view plain copy

1. import Android.app.Activity;    
2. import Android.os.Bundle;    

记住，我们这里不是讲JAVA，我们要讲的是Android.app.Activity，回顾上节的内容，android的JAVA框架代码放在froyo/frameworks/base/，

其中Activity的代码放在框架代码的core/java/Android/app/Activity.java，大概看一下

[java]  view plain copy

1. public class Activity extends ContextThemeWrapper    
2.         implements LayoutInflater.Factory,    
3.         Window.Callback, KeyEvent.Callback,    
4.         OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks {    
5.     private static final String TAG = "Activity";    
6.     /** Standard activity result: operation canceled. */    
7.     public static final int RESULT_CANCELED    = 0;    
8.     /** Standard activity result: operation succeeded. */    
9.     public static final int RESULT_OK           = -1;    
10.     /** Start of user-defined activity results. */    
11.     public static final int RESULT_FIRST_USER   = 1;    
12.     private static long sInstanceCount = 0;    

同样的Bundle的代码core/java/Android/os/Bundle.java

[java]  view plain copy

1. public final class Bundle implements Parcelable, Cloneable {    
2.     private static final String LOG_TAG = "Bundle";    
3.     public static final Bundle EMPTY;    

呵呵，其实写多应用程序，然后看看这些代码，会有更加豁然开朗的感觉，所以列出以上目录给大家参考，所有的java框架代码都在那个目录下，到这里今天要讨论的第一个问题就到这里了。

我所在的公司是网络设备供应商，其实和Android本身不搭边，android只是平时的爱好而已，所以很多地方如果写错了敬请原谅，当然也计划去做做android系统开发，例如驱动或者是框架开发，这是后话。

======================== 第三节 ========================

上节讲到了JAVA框架代码和应用程序的关系，那么框架代码和驱动层是怎么联系的呢？这就是这一节的内容：JNI

java使用一种叫做jni的技术来支持对C/C++代码的调用，在anroid中jni的代码放在froyo/frameworks/base/core/jni下，当然在java框架代码的目录下还有其他地方也多多少少放了jni代码，大家可以打开源码来看看。

整体关系如下图：

| java应用程序

--------------------------------------- Android系统api

| java框架

    ｜本地接口声明

--------------------------------------

| JNI
--------------------------------------

| C/C++代码

继续拿来主义，C/C++中调试用printf，内核调试用printk，呵呵，Android调试用log，那么我们就分析log的实现。

log的java代码froyo/frameworks/base/core/java/Android/util/Log.java，

[java]  view plain copy

1. /**  
2.  * Copyright (C) 2006 The Android Open Source Project  
3.  *  
4.  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");  
5.  * you may not use this file except in compliance with the License.  
6.  * You may obtain a copy of the License at  
7.  *  
8.  *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0  
9.  *  
10.  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software  
11.  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,  
12.  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.  
13.  * See the License for the specific language governing permissions and  
14.  * limitations under the License.  
15.  */    
16. package Android.util;    
17. import com.Android.internal.os.RuntimeInit;    
18. import java.io.PrintWriter;    
19. import java.io.StringWriter;    
20. /**  
21.  * API for sending log output.  
22.  *  
23.  * <p>Generally, use the Log.v() Log.d() Log.i() Log.w() and Log.e()  
24.  * methods.  
25.  *  
26.  * <p>The order in terms of verbosity, from least to most is  
27.  * ERROR, WARN, INFO, DEBUG, VERBOSE.  Verbose should never be compiled  
28.  * into an application except during development.  Debug logs are compiled  
29.  * in but stripped at runtime.  Error, warning and info logs are always kept.  
30.  *  
31.  * <p><b>Tip:</b> A good convention is to declare a <code>TAG</code> constant  
32.  * in your class:  
33.  *  
34.  * <pre>private static final String TAG = "MyActivity";</pre>  
35.  *  
36.  * and use that in subsequent calls to the log methods.  
37.  * </p>  
38.  *  
39.  * <p><b>Tip:</b> Don't forget that when you make a call like  
40.  * <pre>Log.v(TAG, "index=" + i);</pre>  
41.  * that when you're building the string to pass into Log.d, the compiler uses a  
42.  * StringBuilder and at least three allocations occur: the StringBuilder  
43.  * itself, the buffer, and the String object.  Realistically, there is also  
44.  * another buffer allocation and copy, and even more pressure on the gc.  
45.  * That means that if your log message is filtered out, you might be doing  
46.  * significant work and incurring significant overhead.  
47.  */    
48. public final class Log {    
49.     /**  
50.      * Priority constant for the println method; use Log.v.  
51.      */    
52.     public static final int VERBOSE = 2;    
53.     /**  
54.      * Priority constant for the println method; use Log.d.  
55.      */    
56.     public static final int DEBUG = 3;    
57.     /**  
58.      * Priority constant for the println method; use Log.i.  
59.      */    
60.     public static final int INFO = 4;    
61.     /**  
62.      * Priority constant for the println method; use Log.w.  
63.      */    
64.     public static final int WARN = 5;    
65.     /**  
66.      * Priority constant for the println method; use Log.e.  
67.      */    
68.     public static final int ERROR = 6;    
69.     /**  
70.      * Priority constant for the println method.  
71.      */    
72.     public static final int ASSERT = 7;    
73.     /**  
74.      * Exception class used to capture a stack trace in {@link #wtf()}.  
75.      */    
76.     private static class TerribleFailure extends Exception {    
77.         TerribleFailure(String msg, Throwable cause) { super(msg, cause); }    
78.     }    
79.     private Log() {    
80.     }    
81.     /**  
82.      * Send a {@link #VERBOSE} log message.  
83.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
84.      *        the class or activity where the log call occurs.  
85.      * @param msg The message you would like logged.  
86.      */    
87.     public static int v(String tag, String msg) {    
88.         return println_native(LOG_ID_MAIN, VERBOSE, tag, msg);    
89.     }    
90.     /**  
91.      * Send a {@link #VERBOSE} log message and log the exception.  
92.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
93.      *        the class or activity where the log call occurs.  
94.      * @param msg The message you would like logged.  
95.      * @param tr An exception to log  
96.      */    
97.     public static int v(String tag, String msg, Throwable tr) {    
98.         return println_native(LOG_ID_MAIN, VERBOSE, tag, msg + '/n' + getStackTraceString(tr));    
99.     }    
100.     /**  
101.      * Send a {@link #DEBUG} log message.  
102.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
103.      *        the class or activity where the log call occurs.  
104.      * @param msg The message you would like logged.  
105.      */    
106.     public static int d(String tag, String msg) {    
107.         return println_native(LOG_ID_MAIN, DEBUG, tag, msg);    
108.     }    
109.     /**  
110.      * Send a {@link #DEBUG} log message and log the exception.  
111.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
112.      *        the class or activity where the log call occurs.  
113.      * @param msg The message you would like logged.  
114.      * @param tr An exception to log  
115.      */    
116.     public static int d(String tag, String msg, Throwable tr) {    
117.         return println_native(LOG_ID_MAIN, DEBUG, tag, msg + '/n' + getStackTraceString(tr));    
118.     }    
119.     /**  
120.      * Send an {@link #INFO} log message.  
121.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
122.      *        the class or activity where the log call occurs.  
123.      * @param msg The message you would like logged.  
124.      */    
125.     public static int i(String tag, String msg) {    
126.         return println_native(LOG_ID_MAIN, INFO, tag, msg);    
127.     }    
128.     /**  
129.      * Send a {@link #INFO} log message and log the exception.  
130.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
131.      *        the class or activity where the log call occurs.  
132.      * @param msg The message you would like logged.  
133.      * @param tr An exception to log  
134.      */    
135.     public static int i(String tag, String msg, Throwable tr) {    
136.         return println_native(LOG_ID_MAIN, INFO, tag, msg + '/n' + getStackTraceString(tr));    
137.     }    
138.     /**  
139.      * Send a {@link #WARN} log message.  
140.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
141.      *        the class or activity where the log call occurs.  
142.      * @param msg The message you would like logged.  
143.      */    
144.     public static int w(String tag, String msg) {    
145.         return println_native(LOG_ID_MAIN, WARN, tag, msg);    
146.     }    
147.     /**  
148.      * Send a {@link #WARN} log message and log the exception.  
149.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
150.      *        the class or activity where the log call occurs.  
151.      * @param msg The message you would like logged.  
152.      * @param tr An exception to log  
153.      */    
154.     public static int w(String tag, String msg, Throwable tr) {    
155.         return println_native(LOG_ID_MAIN, WARN, tag, msg + '/n' + getStackTraceString(tr));    
156.     }    
157.     /**  
158.      * Checks to see whether or not a log for the specified tag is loggable at the specified level.  
159.      *  
160.      *  The default level of any tag is set to INFO. This means that any level above and including  
161.      *  INFO will be logged. Before you make any calls to a logging method you should check to see  
162.      *  if your tag should be logged. You can change the default level by setting a system property:  
163.      *      'setprop log.tag.<YOUR_LOG_TAG> <LEVEL>'  
164.      *  Where level is either VERBOSE, DEBUG, INFO, WARN, ERROR, ASSERT, or SUPPRESS. SUPPRESS will  
165.      *  turn off all logging for your tag. You can also create a local.prop file that with the  
166.      *  following in it:  
167.      *      'log.tag.<YOUR_LOG_TAG>=<LEVEL>'  
168.      *  and place that in /data/local.prop.  
169.      *  
170.      * @param tag The tag to check.  
171.      * @param level The level to check.  
172.      * @return Whether or not that this is allowed to be logged.  
173.      * @throws IllegalArgumentException is thrown if the tag.length() > 23.  
174.      */    
175.     public static native boolean isLoggable(String tag, int level);    
176.     /**  
177.      * Send a {@link #WARN} log message and log the exception.  
178.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
179.      *        the class or activity where the log call occurs.  
180.      * @param tr An exception to log  
181.      */    
182.     public static int w(String tag, Throwable tr) {    
183.         return println_native(LOG_ID_MAIN, WARN, tag, getStackTraceString(tr));    
184.     }    
185.     /**  
186.      * Send an {@link #ERROR} log message.  
187.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
188.      *        the class or activity where the log call occurs.  
189.      * @param msg The message you would like logged.  
190.      */    
191.     public static int e(String tag, String msg) {    
192.         return println_native(LOG_ID_MAIN, ERROR, tag, msg);    
193.     }    
194.     /**  
195.      * Send a {@link #ERROR} log message and log the exception.  
196.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
197.      *        the class or activity where the log call occurs.  
198.      * @param msg The message you would like logged.  
199.      * @param tr An exception to log  
200.      */    
201.     public static int e(String tag, String msg, Throwable tr) {    
202.         return println_native(LOG_ID_MAIN, ERROR, tag, msg + '/n' + getStackTraceString(tr));    
203.     }    
204.     /**  
205.      * What a Terrible Failure: Report a condition that should never happen.  
206.      * The error will always be logged at level ASSERT with the call stack.  
207.      * Depending on system configuration, a report may be added to the  
208.      * {@link Android.os.DropBoxManager} and/or the process may be terminated  
209.      * immediately with an error dialog.  
210.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  
211.      * @param msg The message you would like logged.  
212.      */    
213.     public static int wtf(String tag, String msg) {    
214.         return wtf(tag, msg, null);    
215.     }    
216.     /**  
217.      * What a Terrible Failure: Report an exception that should never happen.  
218.      * Similar to {@link #wtf(String, String)}, with an exception to log.  
219.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  
220.      * @param tr An exception to log.  
221.      */    
222.     public static int wtf(String tag, Throwable tr) {    
223.         return wtf(tag, tr.getMessage(), tr);    
224.     }    
225.     /**  
226.      * What a Terrible Failure: Report an exception that should never happen.  
227.      * Similar to {@link #wtf(String, Throwable)}, with a message as well.  
228.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  
229.      * @param msg The message you would like logged.  
230.      * @param tr An exception to log.  May be null.  
231.      */    
232.     public static int wtf(String tag, String msg, Throwable tr) {    
233.         tr = new TerribleFailure(msg, tr);    
234.         int bytes = println_native(LOG_ID_MAIN, ASSERT, tag, getStackTraceString(tr));    
235.         RuntimeInit.wtf(tag, tr);    
236.         return bytes;    
237.     }    
238.     /**  
239.      * Handy function to get a loggable stack trace from a Throwable  
240.      * @param tr An exception to log  
241.      */    
242.     public static String getStackTraceString(Throwable tr) {    
243.         if (tr == null) {    
244.             return "";    
245.         }    
246.         StringWriter sw = new StringWriter();    
247.         PrintWriter pw = new PrintWriter(sw);    
248.         tr.printStackTrace(pw);    
249.         return sw.toString();    
250.     }    
251.     /**  
252.      * Low-level logging call.  
253.      * @param priority The priority/type of this log message  
254.      * @param tag Used to identify the source of a log message.  It usually identifies  
255.      *        the class or activity where the log call occurs.  
256.      * @param msg The message you would like logged.  
257.      * @return The number of bytes written.  
258.      */    
259.     public static int println(int priority, String tag, String msg) {    
260.         return println_native(LOG_ID_MAIN, priority, tag, msg);    
261.     }    
262.     /** @hide */ public static final int LOG_ID_MAIN = 0;    
263.     /** @hide */ public static final int LOG_ID_RADIO = 1;    
264.     /** @hide */ public static final int LOG_ID_EVENTS = 2;    
265.     /** @hide */ public static final int LOG_ID_SYSTEM = 3;    
266.     /** @hide */ public static native int println_native(int bufID,    
267.             int priority, String tag, String msg);    
268. }    

我们看到所有代码都是调用public static native int println_native(int bufID,
            int priority, String tag, String msg);来实现输出的，这个函数的实现就是C++，调用的方式就是JNI

我们看一下对应的jni代码froyo/frameworks/base/core/jni/Android_util_Log.cpp，最终调用的输出函数是

[java]  view plain copy

1. /*  
2.  * In class Android.util.Log:  
3.  *  public static native int println_native(int buffer, int priority, String tag, String msg)  
4.  */    
5. static jint Android_util_Log_println_native(JNIEnv* env, jobject clazz,    
6.         jint bufID, jint priority, jstring tagObj, jstring msgObj)    
7. {    
8.     const char* tag = NULL;    
9.     const char* msg = NULL;    
10.     if (msgObj == NULL) {    
11.         jclass npeClazz;    
12.         npeClazz = env->FindClass("java/lang/NullPointerException");    
13.         assert(npeClazz != NULL);    
14.         env->ThrowNew(npeClazz, "println needs a message");    
15.         return -1;    
16.     }    
17.     if (bufID < 0 || bufID >= LOG_ID_MAX) {    
18.         jclass npeClazz;    
19.         npeClazz = env->FindClass("java/lang/NullPointerException");    
20.         assert(npeClazz != NULL);    
21.         env->ThrowNew(npeClazz, "bad bufID");    
22.         return -1;    
23.     }    
24.     if (tagObj != NULL)    
25.         tag = env->GetStringUTFChars(tagObj, NULL);    
26.     msg = env->GetStringUTFChars(msgObj, NULL);    
27.     int res = __Android_log_buf_write(bufID, (android_LogPriority)priority, tag, msg);    
28.     if (tag != NULL)    
29.         env->ReleaseStringUTFChars(tagObj, tag);    
30.     env->ReleaseStringUTFChars(msgObj, msg);    
31.     return res;    
32. }    

当然我们发现最终输出是

[java]  view plain copy

1. int res = __Android_log_buf_write(bufID, (android_LogPriority)priority, tag, msg);    

用力grep了一下代码，结果如下

[java]  view plain copy

1. ./system/core/include/cutils/log.h:int __Android_log_buf_write(int bufID, int prio, const char *tag, const char *text);  
2. ./system/core/liblog/logd_write.c:int __Android_log_buf_write(int bufID, int prio, const char *tag, const char *msg)  
3. ./system/core/liblog/logd_write.c:    return __Android_log_buf_write(bufID, prio, tag, buf);  

这个就是和Android专用驱动进行通信的方式，这个分析下去就有点深了，后面分析。

以上三个小节分析了Android的JAVA环境，我这里都是简单的抛砖引玉，希望能给大家一点大体的指引，其他修行靠大家了，能成为是一个android程序员是多么幸福的事情，各位已经在幸福中了，我什么时候也可以幸福一把？？