写在最前
学习Framework有什么意义?
来到2023年,App开发岗位已经越来越少,做App开发的门槛越来越低,但目前市场的产业转型,Android的开发需求都转向了Framework的开发。因此今年开始Android的工程师又会有一大堆人尝试要越过Framework开发这道坎了。
Framework 的学习内容足够庞大,因此日后的工作面试,只要面试官愿意问,肯定能找到让你思考半天的。
Android Framework 涉及的行业相当广泛,可以是手机,汽车,手表,冰箱,微波炉,电视,机顶盒,空调等等设备。
Framework 学习门槛也较高,薪资也比大部分 App 开发岗位高出不少。如果能系统地学习 Framework ,不论从经济上还是个人职业发展上都是非常不错的选择。
这是一张经典的架构图
- Linux kernel 层,驱动程序
- HAL 层,封装驱动硬件操作,向 App 提供统一稳定的驱动操作接口
- Native层,C/C++ 库以及 Java 虚拟机
- Java 层, Java 库,系统服务等
- App 层,系统和三方APP
framework 大多数指的是中间三层的开发,即 Java层、Native层、HAL层
Android 系统启动过程
1.由 Boot Loader 引导开机
2.进入 -> Kernel
3.进入 -> Native
4.进入-> Framework
5.进入 -> App
- kernel 层主要向上提供了驱动,Hal 层加以封装后,向上提供驱动程序功能
- Native 层通过 init 进程启动了很多守护进程用于支持系统的运转
- Java 层通过 Zygote 孵化了 Java 守护进程,用于支持系统的运行和 App 的运行
Framework 能开发什么
- 添加自己的硬件、驱动、HAL和硬件系统服务,硬件的提供商可能会提供相应软件支持
- 定制系统 App,比如 Launcher Setting System UI Message Camera 等
- 开发厂商自己的系统 App,比如 音视频播放器 应用商店 主题 红外遥控等
- 个性化功能开发,比如软件多开,手机分身,语音变声,录屏,双卡双待等等
- 集成一些常用三方应用,比如 微信 淘宝 爱奇艺等
- 系统稳定性 性能 安全相关优化
- 系统裁剪
Framework 怎么学--学习路线分析
1. 基础知识
编程语言方面我们需要掌握:
- C/C++
- Java
- JNI
对一些工具类的语言有一定的了解:
- Python:源码下载工具 repo 使用 python 对 git 操作做了封装,以适应多个 git 仓库的操作
- Shell 编程:Android 编译系统包含了大量的 Shell 脚本
- go 语言,Android 编译系统中部分脚本使用 go 语言编写
早期 Android 编译系统使用 make 构建,后来逐步使用 Soong 进行替换,Android 的官方博客指出未来会使用 Bazel 来替换掉目前 make 和 Soong 混合的结构,鉴于 Android 代码量庞大,这些替换都是部分的逐步开展的。
对于 Linux 需要掌握三个方面:
- 熟悉 Linux 的基本使用,主要是常用的命令和常用服务搭建
- 熟悉 Linux 系统编程,Native 层使用了很多系统编程接口,熟悉 Linux 系统编程是读懂 Native 层的基础
- Linux 系统编程可能或多或少需要我们对 Linux 内核有基本的了解
另外在 Linux 的学习工程中兼顾一下操作系统基础的学习
2. AOSP 源码学习
了解一下系统源码的管理,掌握 repo 和 gerrit 的使用。
3. AOSP 源码编译系统
在上手了 AOSP 源码后,我们需要知道,我们的系统是怎么编译的,怎么烧录到手机上的。
4. Hal与硬件服务
- 完成一个简单字符驱动程序的编写
- 完成 Hal 层编写,首先掌握传统方式,再学习基于 HwBinder 的现代方式
- 最后就是在系统中添加硬件服务,写个简单的 App 访问我们的硬件服务
5. 基础组件
基础组件就是被使用的比较多的组件,主要包含了:
- Android 智能指针
- Android 属性系统
- Android 日志系统
- SeAndroid
- Android 权限系统
- 匿名共享内存
6. Binder
Binder 是 Android 最核心的基础,整个 Android 都是基于 Binder 搭建的,不夸张的讲,不懂 Binder 就不懂 Android。
Binder 涉及了内核驱动层,C 层,C++ 层,Java 层,涉及知识多,流程复杂,很多人学了一遍有一遍,还是没有掌握。
7. 系统启动过程分析
主要熟悉整个系统启动的流程:
重点掌握:
- init 的实现细节
- Zygote 的具体实现
- SystemServer 的内部实现
8. 应用层框架
主要搞懂:
- AMS/ATMS
- Handler 和 Looper
- PackageManagerService
9. 显示系统
在掌握了 Android 显示系统整体框架后,再逐步学习一下内容:
- Hal 层的 Gralloc 和 Hwcomposer
- Surfaceflinger
- WMS
- View 系统
10. Android 输入系统
输入系统主要三个方面来具体学习:
- 读取事件
- 分发事件
- 处理事件
11. 系统应用
对系统应用的开发要有所了解,主要学习一下几个 App:
- Calculator
- Setting
- Launcher
- SystemUI