android系统原理及开发要点详解

本书内容本书的各个章节及其组织方式如下所示。第1章“Android系统概述”，概述Android系统方面的内容，包括智能手机平台的发展历程、Android系统的特点、Android的3种开发工作，以及Android的2种不同的开发方式。第2章“Android系统开发综述”，介绍Android系统开发的综述性内容，包括工具使用、获得代码、编译系统、仿真器运行、SDK使用等。第3章“Android的Linux内核与驱动程序”，介绍Android内核的特点、Android中使用的专用驱动程序、Android系统可能使用的标准设备驱动。第4章“Android的底层库和程序”，介绍Android系统的基础程序，以本地程序为主。第5章“Android的Java虚拟机和Java环境”，这是介于本地和Java层之间的相关内容，主要介绍Android的Java虚拟机Dalvik的基本概念、Android Java程序的环境、JNI的使用方法，以及Java框架的启动流程等。第6章“Android的GUI系统”，包括Android GUI系统架构、底层的pixelflinger和libui库、Surface系统、Skia和2D图形系统、Android的OpenGL和3D图形系统等内容。第7章“Android的Audio系统”，主要是音频的输入输出环节，音频系统从驱动程序、本地框架到Java框架都具有内容。第8章“Android的Video输入输出系统”，介绍Android的Video输入输出系统，包括Overlay系统和Camera系统两个部分，前者只有本地的内容，后者各个层次均有内容。第9章“Android的多媒体系统”，介绍Android的多媒体系统的核心部分，包括Android中多媒体系统的业务、结构、多媒体系统的核心框架、OpenCore系统结构和使用等内容。第10章“Android的电话部分”，介绍Android系统在电话方面的功能，Android是智能手机系统，电话是其核心部分。第11章“Android的连接部分”，主要包括WiFi、蓝牙及定位系统等，这些Android的连接部分也具有从驱动层到Java应用层的结构。第12章“Android的传感器系统”，传感器系统涉及Android的各个层次，具有完整的结构，相比其他系统，传感器系统的各个层次都比较简单。第6～12章分模块介绍Android的几个核心系统，主要是本地框架和Java框架方面的内容，兼顾应用程序和驱动层，这是本书的重点。第13章“Android应用程序概述及框架”，介绍Android应用程序层的基本概念和应用程序框架，这部分内容是Android自下而上的第4个层次，可以基于源代码或者SDK开发，它们之间的差别非常小。第14章“Android应用程序的主要方面”，介绍Android应用程序层开发的各个方面，基本上是横向内容，包括应用程序的基本控制、各种UI元素的使用、图形API使用3个方面的内容。第15章“Android应用程序的设计思想”，本章的内容是基于通用的应用程序和GUI程序的通用设计思想，结合Android系统自身的特点，提出一些值得注意的问题和设计方法。本书读者本书适应广大的读者群，力求在Android的系统移植、应用程序开发、系统框架改进方面给读者全面的支持。不同的读者在学习本书时，应该使用不同的方法。 　　Android初级开发者：在本书指引下阅读代码，搭建系统开发环境，对于Android应用程序的开发者，重点关注后3章的内容。 　　Android中、高级开发者：通过本书的引导，学习系统架构，关注开发要点，并尽量使用手机系统的通用设计思想、软件工程思想、系统工程思想来指导Android系统学习。嵌入式Linux系统学习者：将Android作为一个集Linux核心和应用层程序于一体的系统进行学习，并可以利用Android的仿真环境运行和调试程序。读者在学习本书的过程中，应尽量对照本书的框图和手头的Android源代码，这样可以达到事半功倍的效果。本书在重点代码中加上大量的注释，帮助读者阅读，对于非重点的代码，不占用本书的篇幅，读者可以参考开放的源代码。可以采用顺序读和重点读相结合的方式学习本书，顺序读关注系统框架，重点读关注开发要点。本书作者本书在编写过程中提炼和综合Android早期开发者的经验、中国大陆Androidin社区的开发成果，以及各位专家的经验和技术，这是本书出版的知识源泉。本书主要由Androidin社区的两名核心技术专家韩超和梁泉领衔规划和编著，韩超统稿。总部设在南加州、专注于Android平台并提供其移动应用开发及解决方案的迈奔无线（mAPPn Inc.）也投入技术和人力参与了本书的工作。参与本书编写的还有于仕林、张宇、张超等人，赵家维、黄亮、沈桢、徐威特、杨钰等参与了审校工作。由于时间仓促，可能依然存在一些错误和问题，请读者见谅，欢迎读者讨论和指点。编辑本段目录第1章Android系统概述1 　　1.1基础知识1 　　1.1.1 Android开发系统的由来1 　　1.1.2移动电话系统开发模式2 　　1.1.3未来移动电话的功能及Android的优势4 　　1.2 Android的开发工作6 　　1.2.1 Android移植开发6 　　1.2.2 Android应用开发8 　　1.2.3 Android系统开发9 　　1.3 Android的SDK与源代码10 　　1.3.1基于SDK的Android开发10 　　1.3.2基于源代码SDK Android开发11第2章Android系统开发综述13 　　2.1 Android的系统架构13 　　2.1.1软件结构13 　　2.1.2 Android的工具16 　　2.2 Android源代码的开发环境18 　　2.2.1 Android源代码的获取和提交18 　　2.2.2 Android源代码结构21 　　2.2.3编译24 　　2.2.4系统的运行25 　　2.3 Android SDK的开发环境32 　　2.3.1 SDK的结构32 　　2.3.2 Windows环境SDK开发33 　　2.3.3 Linux环境SDK开发42第3章Android的Linux内核与驱动程序44 　　3.1 Linux核心与驱动44 　　3.2 Android专用驱动45 　　3.2.1 Ashmem 45 　　3.2.2 Binder 45 　　3.2.3 Logger 46 　　3.3 Android使用的设备驱动46 　　3.3.1 Framebuffer显示驱动46 　　3.3.2 Event输入设备驱动48 　　3.3.3 v4l2摄像头——视频驱动50 　　3.3.4 OSS音频驱动53 　　3.3.5 ALSA音频驱动54 　　3.3.6 MTD驱动56 　　3.3.7蓝牙驱动57 　　3.3.8 Wlan驱动58第4章Android的底层库和程序60 　　4.1底层库和程序的结构60 　　4.1.1本地实现的基本结构60 　　4.1.2增加本地程序和库的方法61 　　4.2标准C/C++库bionic 64 　　4.3 C语言工具库libcutils 65 　　4.4 init可执行程序66 　　4.5 Shell工具72 　　4.6 C++工具库libutils 75 　　4.6.1 libutils的基本内容75 　　4.6.2 Binder 76 　　4.6.3 libutils中的其他内容82 　　4.7 Android的系统进程85 　　4.7.1 servicemanager 85 　　4.7.2 zygote 87第5章Android的Java虚拟机和Java环境88 　　5.1 Dalvik虚拟机和核心库88 　　5.1.1 dex工具库和虚拟机的实现89 　　5.1.2核心库90 　　5.1.3 nativehelper库91 　　5.2 Android的Java程序环境91 　　5.2.1 Java类的层次结构91 　　5.2.2 Android Java类的代码92 　　5.2.3 Android系统API 92 　　5.3 JNI的使用96 　　5.3.1 JNI的架构和实现方式97 　　5.3.2 JNI的实现方式97 　　5.3.3在应用程序中使用JNI 99 　　5.4系统服务的Java部分101 　　5.4.1 Binder 102 　　5.4.2 ServiceManager 103 　　5.4.3系统进程103第6章Android的GUI系统106 　　6.1 Android GUI系统综述106 　　6.2 pixelflinger和libui库108 　　6.2.1 pixelflinger 108 　　6.2.2 libui 108 　　6.2.3输出/输入与硬件的接口109 　　6.3 Surface系统113 　　6.3.1 Surface系统本地接口113 　　6.3.2 SurfaceFlinger本地代码115 　　6.3.3 Surface的Java和JNI代码119 　　6.4 Skia和2D图形系统121 　　6.4.1 Skia底层库121 　　6.4.2 Android图形系统的JNI接口124 　　6.4.3 Android的图形包（graphics） 125 　　6.5 Android的OpenGL系统与3D图形系统125 　　6.5.1 OpenGL的本地代码125 　　6.5.2 OpenGL的JNI代码130 　　6.5.3 OpenGL的Java类130第7章Android的Audio系统132 　　7.1 Audio系统综述132 　　7.2 Audio系统和上层接口134 　　7.2.1 Audio系统的各个层次134 　　7.2.2 media库中的Audio框架部分135 　　7.2.3 AudioFlinger本地代码138 　　7.2.4 Audio系统的JNI代码140 　　7.2.5 Audio系统的Java代码142 　　7.3 Audio的硬件抽象层142 　　7.3.1 Audio硬件抽象层的接口定义142 　　7.3.2 AudioFlinger中自带Audio硬件抽象层实现144 　　7.3.3 Audio硬件抽象层的真正实现150第8章Android的Video输入输出系统151 　　8.1 Video输入输出系统综述151 　　8.1.1 Android的Overlay系统结构152 　　8.1.2 Android的Camera系统结构153 　　8.2 Overlay系统155 　　8.2.1 Overlay系统的框架部分定义156 　　8.2.2 SurfaceFlinger系统的Overlay部分158 　　8.3 Overlay的硬件抽象层161 　　8.3.1 Overlay系统硬件抽象层的接口161 　　8.3.2 Overlay系统硬件实现框架164 　　8.3.3 Overlay系统硬件实现的注意事项166 　　8.4 Camera系统与上层接口169 　　8.4.1 Camera本地代码框架169 　　8.4.2 CameraService 176 　　8.4.3 Camera的JNI代码179 　　8.4.4 Camera的Java代码182 　　8.5 Camera的硬件抽象层182 　　8.5.1 Camera硬件抽象层的接口定义182 　　8.5.2 Camera硬件抽象层的桩实现184 　　8.5.3 Camera硬件抽象层的硬件实现188第9章Android的多媒体系统190 　　9.1 Android多媒体系统的结构和业务190 　　9.1.1多媒体系统的宏观结构190 　　9.1.2多媒体的各种业务192 　　9.2多媒体系统的各个层次199 　　9.2.1 libmedia的框架部分199 　　9.2.2多媒体服务208 　　9.2.3多媒体部分的JNI代码213 　　9.2.4多媒体部分的Java框架代码215 　　9.2.5 android.widget.VideoView类216 　　9.3多媒体实现的核心部分OpenCore 216 　　9.3.1 OpenCore概述216 　　9.3.2 OpenCore的层次结构217 　　9.3.3 OpenCore的OSCL部分219 　　9.3.4 OpenCore的文件格式和编解码部分221 　　9.3.5 OpenCore的Node 222 　　9.3.6 OpenCore的功能扩展223 　　9.3.7 OpenCore的Player 226 　　9.3.8 OpenCore的Author 236第10章Android的电话部分243 　　10.1 Android电话部分综述243 　　10.2 Modem驱动243 　　10.3本地的RIL代码245 　　10.3.1简介245 　　10.3.2 RILD守护进程246 　　10.3.3 libril库247 　　10.3.4 RIL的实现库Reference RIL 247 　　10.3.5 Request（请求）流程248 　　10.3.6 Response（响应）流程249 　　10.3.7 RIL的移植工作251 　　10.4 Java框架及应用251 　　10.4.1基本架构252 　　10.4.2呼叫255 　　10.4.3短信256 　　10.4.4数据连接257 　　10.4.5其他框架部分及其他应用258第11章Android的连接部分259 　　11.1 WiFi部分259 　　11.1.1 WiFi基本架构259 　　11.1.2 WiFi本地实现260 　　11.1.3 WiFi的Java和JNI 263 　　11.1.4 Settings中的WiFi设置265 　　11.1.5 WiFi工作流程实例265 　　11.2蓝牙部分267 　　11.2.1蓝牙基本架构268 　　11.2.2蓝牙用户空间库bluez 269 　　11.2.3 bluez适配层272 　　11.2.4蓝牙的JNI和Java部分272 　　11.3 GPS和定位部分280 　　11.3.1定位系统基本架构281 　　11.3.2定位系统驱动层281 　　11.3.3 GPS本地实现282 　　11.3.4 GPS JNI实现283 　　11.3.5定位系统Java实现284第12章Android的传感器系统286 　　12.1传感器系统综述286 　　12.2传感器系统层次结构288 　　12.2.1传感器系统的各个层次288 　　12.2.2传感器系统的JNI 288 　　12.2.3传感器系统的Java代码290 　　12.3传感器系统的硬件抽象层291 　　12.3.1传感器系统硬件抽象层的接口定义291 　　12.3.2传感器系统硬件抽象层的示例实现293 　　12.3.3传感器系统硬件抽象层的实现要点296 　　12.4 Sensor的使用296