Android驅(qū)動開發(fā)與移植實戰(zhàn)詳解

Android驅(qū)動開發(fā)與移植實戰(zhàn)詳解注：因內(nèi)容過長上傳受限制，本文檔只顯示部分內(nèi)容，完整版文檔請下載此文檔后留言謝謝。目錄\h第1章迅猛發(fā)展的Android系統(tǒng)\h1.1智能手機世界\h1.1.1何謂智能手機\h1.1.2當前主流智能手機系統(tǒng)\h1.2Android的自身優(yōu)勢\h1.2.1開源\h1.2.2強大的開發(fā)團隊支持\h1.2.3實行獎勵機制\h1.3認識驅(qū)動\h1.4分析Android架構(gòu)\h1.4.1操作系統(tǒng)層（OS）\h1.4.2各種庫和Android運行環(huán)境\h1.4.3應用程序\h1.4.4應用程序框架\h1.5開源的問題\h1.5.1霧里看花的開源\h1.5.2從選擇Java開始談為什么不開源驅(qū)動程序\h1.5.3對驅(qū)動開發(fā)者的影響\h第2章簡要分析Linux內(nèi)核\h2.1Linux基礎\h2.1.1Linux歷史簡介\h2.1.2主要版本\h2.1.3Linux的發(fā)展機遇\h2.2Android和Linux的關系\h2.2.1Android繼承于Linux\h2.2.2Android和Linux內(nèi)核的區(qū)別\h2.3Linux內(nèi)核簡介\h2.3.1內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)\h2.3.2和Android相關的Linux內(nèi)核知識\h2.4分析Linux內(nèi)核源碼\h2.4.1源碼目錄結(jié)構(gòu)\h2.4.2瀏覽源碼的工具\h2.4.3用匯編語言編寫內(nèi)核代碼\h2.4.4Linux內(nèi)核的顯著特性\h2.4.5學習Linux內(nèi)核的過程\h第3章開始分析Android源碼\h3.1搭建Linux開發(fā)環(huán)境和工具\h3.1.1搭建Linux開發(fā)環(huán)境\h3.1.2設置環(huán)境變量\h3.1.3安裝編譯工具\h3.2獲取Android源碼\h3.3分析Android源碼結(jié)構(gòu)\h3.4編譯Android源碼\h3.5運行Android源碼\h3.6實踐演練——演示兩種編譯Android程序的方法\h3.6.1編譯NativeC的helloworld模塊\h3.6.2手工編譯C模塊\h3.7編譯AndroidKernel\h3.7.1獲取Goldfish內(nèi)核代碼\h3.7.2獲取MSM內(nèi)核代碼\h3.7.3獲取OMAP內(nèi)核代碼\h3.7.4編譯Android的Linux內(nèi)核\h3.8運行模擬器\h3.8.1Linux環(huán)境下運行模擬器的方法\h3.8.2模擬器輔助工具——ADB\h第4章驅(qū)動移植\h4.1Android移植\h4.1.1移植的任務\h4.1.2移植的內(nèi)容\h4.1.3驅(qū)動開發(fā)需要做的工作\h4.2Android對Linux的改造\h4.2.1Android的核心驅(qū)動\h4.2.2為Android構(gòu)建Linux操作系統(tǒng)\h4.3內(nèi)核空間和用戶空間接口\h4.3.1實現(xiàn)系統(tǒng)和硬件之間的交互\h4.3.2實現(xiàn)內(nèi)核到用戶空間的數(shù)據(jù)傳輸\h4.4三類驅(qū)動程序\h4.4.1字符設備驅(qū)動\h4.4.2塊設備驅(qū)動\h4.4.3網(wǎng)絡設備驅(qū)動\h第5章深入詳解HAL層\h5.1初識HAL層\h5.1.1HAL層簡介\h5.1.2比較HAL_legacy和HAL\h5.2分析HAL層源碼\h5.2.1分析HALmodule\h5.2.2分析mokoid工程\h5.3Sensor在HAL層的表現(xiàn)\h5.3.1HAL層的Sensor代碼\h5.3.2總結(jié)Sensor編程的流程\h5.4移植總結(jié)\h5.4.1移植各個Android部件的方式\h5.4.2輔助工作\h第6章常見的驅(qū)動平臺\h6.1專用驅(qū)動\h6.1.1Binder驅(qū)動程序\h6.1.2Logger驅(qū)動\h6.1.3組件Lowmemorykiller\h6.1.4TimedOutput驅(qū)動程序\h6.1.5TimedGpio驅(qū)動程序\h6.1.6喚醒和休眠\h6.1.7Ashmem驅(qū)動程序\h6.1.8Pmem驅(qū)動程序\h6.1.9Alarm驅(qū)動程序\h6.1.10USBGadget驅(qū)動程序\h6.1.11AndroidParanoid驅(qū)動程序\h6.2Goldfish設備驅(qū)動\h6.3MSM內(nèi)核和驅(qū)動\h6.3.1MSM基礎\h6.3.2移植MSM內(nèi)核\h6.3.3移植MSM\h6.3.4高通特有的組件\h6.4OMAP內(nèi)核和驅(qū)動\h6.4.1OMAP基礎\h6.4.2OMAP內(nèi)核\h6.4.3移植OMAP體系結(jié)構(gòu)\h6.4.4移植Android專用驅(qū)動和組件\h6.4.5OMAP的設備驅(qū)動\h第7章輸入系統(tǒng)驅(qū)動\h7.1輸入系統(tǒng)介紹\h7.1.1Android輸入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)元素介紹\h7.1.2Android輸入系統(tǒng)驅(qū)動\h7.1.3Input系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)\h7.1.4移植工作\h7.2Input驅(qū)動源碼分析\h7.2.1文件input.h\h7.2.2文件KeycodeLabels.h\h7.2.3文件KeyCharacterMap.h\h7.2.4Kl格式文件\h7.2.5kcm格式文件\h7.2.6文件EventHub.cpp\h7.3Input設備的運作過程\h7.3.1Input設備的注冊（硬件驅(qū)動層）\h7.3.2Input子系統(tǒng)的加載過程（子系統(tǒng)核心層）\h7.3.3Input子系統(tǒng)的事件處理（事件處理層）\h7.4模擬器的輸入驅(qū)動\h7.5高通平臺的輸入驅(qū)動實現(xiàn)\h7.5.1觸摸屏驅(qū)動\h7.5.2按鍵和軌跡球驅(qū)動\h7.6OMAP處理器中的輸入驅(qū)動實現(xiàn)\h7.6.1觸摸屏驅(qū)動程序\h7.6.2鍵盤驅(qū)動程序\h第8章電話系統(tǒng)驅(qū)動\h8.1電話系統(tǒng)基礎\h8.1.1Android電話系統(tǒng)簡介\h8.1.2深入分析電話系統(tǒng)的實現(xiàn)文件\h8.1.3電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)\h8.2移植Modem驅(qū)動和RIL硬件抽象層\h8.3移植和調(diào)試\h8.3.1驅(qū)動程序\h8.3.2RIL接口\h8.4實現(xiàn)電話系統(tǒng)驅(qū)動\h8.4.1RIL中消息隊列的建立\h8.4.2與底層Modem通信\h8.5深入分析實現(xiàn)Android電話系統(tǒng)的流程\h8.5.1初始啟動流程\h8.5.2接收信息流程\h8.5.3等待硬件響應\h第9章顯示系統(tǒng)驅(qū)動\h9.1顯示系統(tǒng)基礎\h9.1.1Android的版本\h9.1.2不同的顯示系統(tǒng)\h9.1.3FrameBuffer驅(qū)動的使用基礎\h9.2移植Android顯示系統(tǒng)\h9.2.1FrameBuffer驅(qū)動程序\h9.2.2硬件抽象層\h9.3實現(xiàn)顯示系統(tǒng)的驅(qū)動程序\h9.3.1Goldfish中的FrameBuffer驅(qū)動程序\h9.3.2使用Gralloc模塊的驅(qū)動程序\h9.4MSM中顯示驅(qū)動的實現(xiàn)\h9.4.1MSM中的FrameBuffer驅(qū)動程序\h9.4.2MSM中的Gralloc驅(qū)動程序\h9.5OMAP中顯示驅(qū)動的實現(xiàn)\h9.5.1文件omapfb-main.c\h9.5.2文件omapfb.h\h9.66416中FrameBuffer的工作原理\h第10章音頻系統(tǒng)驅(qū)動\h10.1音頻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)\h10.2音頻系統(tǒng)的層次\h10.2.1層次說明\h10.2.2Media庫中的Audio框架\h10.2.3本地代碼\h10.2.4JNI代碼\h10.2.5Java代碼\h10.3移植工作\h10.3.1兩個任務\h10.3.2Audio的硬件抽象層\h10.3.3實現(xiàn)AudioFlinger中的Audio硬件抽象層\h10.3.4真正實現(xiàn)Audio硬件抽象層\h10.4MSM平臺實現(xiàn)Audio驅(qū)動系統(tǒng)\h10.4.1實現(xiàn)Audio驅(qū)動程序\h10.4.2實現(xiàn)硬件抽象層\h10.5OSS平臺實現(xiàn)Audio驅(qū)動系統(tǒng)\h10.5.1OSS驅(qū)動程序介紹\h10.5.2mixer\h10.6ALSA平臺實現(xiàn)Audio系統(tǒng)\h10.6.1ALSA基礎\h10.6.2注冊音頻設備和音頻驅(qū)動\h10.6.3ALSA的底層接口\h10.6.4放音流程\h10.6.5錄音流程\h10.6.6在Android中使用ALSA聲卡\h10.6.7在OMAP平臺移植Android的ALSA聲卡驅(qū)動\h10.76410中的ALSA驅(qū)動\h10.7.1ALSA的設備文件\h10.7.2創(chuàng)建聲卡和PCM設備\h第11章視頻輸出系統(tǒng)驅(qū)動\h11.1視頻輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)\h11.2移植的內(nèi)容\h11.3分析硬件抽象層\h11.3.1Overlay系統(tǒng)硬件抽象層的接口\h11.3.2實現(xiàn)硬件抽象層\h11.3.3實現(xiàn)接口\h11.4實現(xiàn)Overlay硬件抽象層\h11.5在OMAP平臺實現(xiàn)Overlay系統(tǒng)\h11.5.1實現(xiàn)輸出視頻驅(qū)動程序\h11.5.2實現(xiàn)Overlay硬件抽象層\h11.6系統(tǒng)層調(diào)用Overlay模塊\h11.6.1測試文件\h11.6.2在Android系統(tǒng)中創(chuàng)建Overlay\h11.6.3管理OverlayHAL模塊\h11.7抽象層實現(xiàn)（V4l2驅(qū)動實現(xiàn)方式）\h第12章振動器系統(tǒng)驅(qū)動\h12.1振動器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)\h12.1.1硬件抽象層\h12.1.2JNI框架部分\h12.2開始移植\h12.2.1移植振動器驅(qū)動程序\h12.2.2實現(xiàn)硬件抽象層\h12.3在MSM平臺實現(xiàn)振動器驅(qū)動\h第13章Android多媒體插件框架\h13.1Android多媒體插件\h13.2需要移植的內(nèi)容\h13.3OpenCore引擎詳解\h13.3.1OpenCore的層次結(jié)構(gòu)\h13.3.2OpenCore的代碼結(jié)構(gòu)\h13.3.3OpenCore的編譯結(jié)構(gòu)\h13.3.4OpenCoreOSCL\h13.3.5實現(xiàn)OpenCore中的OpenMax部分\h13.3.6OpenCore的擴展\h13.4Stagefright引擎\h13.4.1代碼結(jié)構(gòu)\h13.4.2實現(xiàn)OpenMax接口\h13.4.3VideoBuffer傳輸流程\h第14章Camera照相機驅(qū)動\h14.1Camera系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)\h14.2移植的內(nèi)容\h14.2.1fimc驅(qū)動模塊的加載\h14.2.2V4l2驅(qū)動的用法\h14.3移植和調(diào)試\h14.3.1V4L2驅(qū)動程序\h14.3.2硬件抽象層\h14.4實現(xiàn)Camera系統(tǒng)的硬件抽象層\h14.4.1Java程序部分\h14.4.2Java本地調(diào)用部分\h14.4.3本地庫libui.so\h14.4.4Camera服務libcameraservice.so\h14.5實現(xiàn)Camera系統(tǒng)\h14.5.1在MSM平臺實現(xiàn)Camera系統(tǒng)\h14.5.2OMAP平臺實現(xiàn)Camera系統(tǒng)\h14.6借助Sensor驅(qū)動使用照相機系統(tǒng)\h第15章傳感器系統(tǒng)驅(qū)動\h15.1傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)\h15.2移植Sensor驅(qū)動\h15.2.1移植驅(qū)動程序\h15.2.2移植硬件抽象層\h15.2.3實現(xiàn)上層部分\h15.3實現(xiàn)傳感器\h第16章Wi-Fi系統(tǒng)、藍牙系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)\h16.1Wi-Fi系統(tǒng)的應用和移植\h16.1.1Wi-Fi系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)\h16.1.2移植的內(nèi)容\h16.1.3移植和調(diào)試\h16.1.4OMAP平臺實現(xiàn)Wi-Fi\h16.1.5配置Wi-Fi\h16.1.6SDIO設備的移植\h16.1.7移植Wi-Fi驅(qū)動的注意事項\h16.2藍牙系統(tǒng)的應用和移植\h16.2.1藍牙結(jié)構(gòu)\h16.2.2移植的內(nèi)容\h16.2.3具體移植\h16.2.4MSM平臺的藍牙驅(qū)動\h16.2.5本地適配器連接過程\h16.2.6遠程適配器連接過程\h16.2.7分析6410的藍牙驅(qū)動\h16.3定位系統(tǒng)\h16.3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)\h16.3.2移植的內(nèi)容\h16.3.3移植和調(diào)試\h16.3.4GPS的串口驅(qū)動和數(shù)據(jù)讀取\h第17章振動器驅(qū)動和警報器驅(qū)動\h17.1Alarm系統(tǒng)基礎\h17.1.1Alarm系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)\h17.1.2移植的內(nèi)容\h17.2移植和調(diào)試\h17.3實現(xiàn)Alarm驅(qū)動\h17.4MSM平臺實現(xiàn)Alarm\h第18章光系統(tǒng)驅(qū)動和電池系統(tǒng)驅(qū)動\h18.1Lights光系統(tǒng)的應用和移植\h18.1.1Lights系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)\h18.1.2移植的內(nèi)容\h18.1.3移植和調(diào)試\h18.1.4MSM平臺實現(xiàn)光系統(tǒng)\h18.1.5深入分析Android的光系統(tǒng)\h18.2Battery電池系統(tǒng)的應用和移植\h18.2.1Battery系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)\h18.2.2移植的內(nèi)容\h18.2.3移植和調(diào)試\h18.2.4模擬器中實現(xiàn)電池系統(tǒng)第1章迅猛發(fā)展的Android系統(tǒng)Android（安卓）是IT巨頭谷歌公司推出的一款手機系統(tǒng)，是建立在Linux內(nèi)核基礎之上的，能夠迅速建立手機軟件的解決方案。Android的功能十分強大，作為一個新興的熱點，已經(jīng)成為了軟件行業(yè)中的一股新興力量。據(jù)市場數(shù)據(jù)統(tǒng)計，Android系統(tǒng)已經(jīng)成為當今市場占有率第一位的智能手機系統(tǒng)。本章將簡單介紹Android的發(fā)展歷程和背景，讓讀者了解Android的輝煌之路。1.1智能手機世界智能手機是指具有像個人電腦那樣獨立的操作系統(tǒng)，用戶可以在上面安裝自己需要的第三方軟件或游戲程序，并且可以通過移動通信網(wǎng)絡接入無線網(wǎng)絡。在Android系統(tǒng)誕生之前已經(jīng)有很多優(yōu)秀的智能手機產(chǎn)品，例如家喻戶曉的Symbian（塞班）系列和微軟的WindowsMobile系列等。1.1.1何謂智能手機當今公認的智能手機必須具備下面的功能標準：（1）操作系統(tǒng)必須支持新應用的安裝；（2）高速度處理芯片；（3）支持播放式的手機電視；（4）大存儲芯片和存儲擴展能力；（5）支持GPS導航。后來手機聯(lián)盟制定了一個標準，在該標準中列出了智能手機的如下主要特點：（1）具備普通手機的全部功能，例如可以進行正常的通話和發(fā)短信等手機應用；（2）是一個開放性的操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)平臺上可以安裝更多的應用程序，從而實現(xiàn)功能的無限擴充；（3）具備上網(wǎng)功能；（4）具備PDA的功能，實現(xiàn)個人信息管理、日程記事、任務安排、多媒體應用、瀏覽網(wǎng)頁；（5）可以根據(jù)個人需要擴展機器的功能；（6）擴展性能強，并且可以支持很多第三方軟件。1.1.2當前主流智能手機系統(tǒng)當今最主流的智能手機系統(tǒng)有微軟的WindowsPhone系列、塞班系列、PDA、黑莓、蘋果的iOS和本書的主角Android。1．微軟的WindowsMobileWindowsMobile是微軟公司的一款杰出產(chǎn)品，WindowsMobile將熟悉的Windows桌面擴展到了個人設備中。使用WindowsMobile操作系統(tǒng)的設備主要有PPC手機、PDA、隨身音樂播放器等。WindowsMobile操作系統(tǒng)有三種，分別是WindowsMobileStandard、WindowsMobileProfessional、WindowsMobileClassic。當前的最新版本是WindowsPhone7，WindowsPhone8也即將發(fā)布。2．塞班系統(tǒng)塞班系統(tǒng)Symbian是一款久負盛名的手機系統(tǒng)，最初是由諾基亞、索尼愛立信、摩托羅拉、西門子等幾家大型移動通信設備商共同出資組建的一個合資公司，職責是專門研發(fā)手機操作系統(tǒng)。Symbian有著良好的界面，采用內(nèi)核與界面分離技術(shù)，對硬件的要求比較低，支持C++、VisualBasic和J2ME。目前根據(jù)人機界面的不同，Symbian體系的UI（UserInterface，用戶界面）平臺分為Series60、Series80、Series90、UIQ等。其中Series60主要是給數(shù)字鍵盤手機用，Series80是為完整鍵盤所設計，Series90則是為觸控筆方式而設計。2010年9月，諾基亞宣布將從2011年4月起從Symbian基金會（SymbianFoundation）手中收回Symbian操作系統(tǒng)控制權(quán)。3．PalmPalm是流行的個人數(shù)字助理（PDA，又稱掌上電腦）的傳統(tǒng)名字。從廣義上講，Palm是PDA的一種，是Palm公司發(fā)明的。而從狹義上講，Palm是Palm公司生產(chǎn)的PDA產(chǎn)品，區(qū)別于SONY公司的Clie和Handspring公司的Visor/Treo等其他運行Palm操作系統(tǒng)的PDA產(chǎn)品。其顯著特點之一是寫入裝置輸入數(shù)據(jù)的方法，能夠點擊顯示器上的圖標選擇輸入的項目。2009年2月11日，Palm公司CEOEdColligan宣布以后將專注于WebOS和WindowsMobile的智能設備，而將不會再有基于“PalmOS”的智能設備推出，除了PalmCentro會在以后和其他運營商合作時繼續(xù)推出。4．黑莓BlackBerryBlackBerry是加拿大RIM公司推出的一種移動電子郵件系統(tǒng)終端，其特色是支持推動式電子郵件、手提電話、文字短信、互聯(lián)網(wǎng)傳真、網(wǎng)頁瀏覽及其他無線資訊服務，其最大優(yōu)勢在于收發(fā)郵件。5．iOSiOS是蘋果手機產(chǎn)品iPhone的操作系統(tǒng)，iPhone是一款手機產(chǎn)品，由蘋果公司在2007年1月9日舉行的Macworld宣布推出，并在2007年6月29日在美國上市。IPhone實現(xiàn)了將創(chuàng)新的移動電話、可觸摸寬屏iPod以及具有桌面級電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、搜索和地圖功能的突破性因特網(wǎng)通信設備這三種產(chǎn)品完美地融為一體。每一件iPhone產(chǎn)品都是一件藝術(shù)品，無論是外觀還是品質(zhì)和性能，都擁有超高的人氣。推出的每一款新iPhone，都馬上成為市面智能手機的標桿。在2011年10月4日推出了當前最新的iPhone4S。6．AndroidAndroid是本書的主角，是一款基于Linux內(nèi)核的開源手機操作系統(tǒng)的名稱，該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應用軟件組成，號稱是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件。1.2Android的自身優(yōu)勢Android采用了WebKit瀏覽器引擎，具備觸摸屏、高級圖形顯示和上網(wǎng)功能，用戶能夠在手機上查看電子郵件、搜索網(wǎng)址和觀看視頻節(jié)目等，同時Android還具有比iPhone等其他手機更強的搜索功能，可以說是一種融入全部Web應用的平臺。正是因為其特有的巨大優(yōu)勢，在2010年下半年，Android規(guī)模便超越了蘋果iPhone，大有一統(tǒng)手機系統(tǒng)之勢！并且終于在2011年超越了塞班，成為市場占有率最高的智能手機系統(tǒng)。1.2.1開源Android出身于Linux世家，是一款開源的手機操作系統(tǒng)。Android功成名就之后，各大手機聯(lián)盟紛紛加入，這個聯(lián)盟由包括中國移動、摩托羅拉、高通、宏達電子和T-Mobile在內(nèi)的30多家技術(shù)和無線應用的領軍企業(yè)組成。通過與運營商、設備制造商、開發(fā)商和其他有關各方結(jié)成深層次的合作伙伴關系，希望借助建立標準化、開放式的移動電話軟件平臺，在移動產(chǎn)業(yè)內(nèi)形成一個開放式的生態(tài)系統(tǒng)。1.2.2強大的開發(fā)團隊支持Android的研發(fā)隊伍陣容強大，包括摩托羅拉、Google、HTC（宏達電子）、PHILIPS、T-Mobile、高通、魅族、三星、LG以及中國移動在內(nèi)的34家企業(yè)。它們都將基于該平臺開發(fā)手機的新型業(yè)務，應用之間的通用性和互聯(lián)性將在最大程度上得到保持。并且還成立了手機開放聯(lián)盟，聯(lián)盟中的成員由手機制造商、半導體公司和軟件公司組成，具體名單如下。1．手機制造商臺灣宏達國際電子（HTC）（Palm等多款智能手機的代工廠），摩托羅拉（美國最大的手機制造商），韓國三星電子（僅次于諾基亞的全球第二大手機制造商），韓國LG電子，中國移動（全球最大的移動運營商），日本KDDI（2900萬用戶），日本NTTDoCoMo（5200萬用戶），美國SprintNextel（美國第三大移動運營商，5400萬用戶），意大利電信（TelecomItalia，意大利主要的移動運營商，3400萬用戶），西班牙Telefónica（在歐洲和拉美有1.5億用戶），T-Mobile（德意志電信旗下公司，在美國和歐洲有1.1億用戶）。2．半導體公司AudienceCorp（聲音處理器公司），BroadcomCorp（無線半導體主要提供商），英特爾（Intel），MarvellTechnologyGroup，Nvidia（圖形處理器公司），SiRF（GPS技術(shù)提供商），Synaptics（手機用戶界面技術(shù)），德州儀器（TexasInstruments），高通（Qualcomm），惠普HP（Hewlett-PackardDevelopmentCompany，L.P）。3．軟件公司Aplix，Ascender，eBay的Skype，Esmertec，LivingImage，NMSCommunications，NoserEngineeringAG，NuanceCommunications，PacketVideo，SkyPop，SonixNetwork，TAT-TheAstonishingTribe，WindRiverSystems。1.2.3實行獎勵機制安卓（Android）為了提高程序員的開發(fā)積極性，不但為其提供了一流硬件的設置，還提供了一流的軟件服務。并且采取了振奮人心的獎勵機制，定期召開比賽，創(chuàng)意和應用奪魁者將會得到重獎。1．開發(fā)Android平臺的應用在Android平臺上，程序員可以開發(fā)出各式各樣的應用。其中Android應用項目是通過Java語言開發(fā)的，只要具備Java開發(fā)基礎，就能很快地上手并掌握。作為單獨的Android開發(fā)，Java編程門檻并不高，即使沒有編程經(jīng)驗的門外漢，也可以在突擊學習Java之后而學會Android。另外，Android完全支持2D、3D和數(shù)據(jù)庫，并且和瀏覽器實現(xiàn)了集成。所以通過Android平臺，程序員可以迅速、高效地開發(fā)出絢麗多彩的應用，例如常見的工具、管理、互聯(lián)網(wǎng)和游戲等。2．獎金豐厚的Android大賽為了吸引更多的用戶使用Android開發(fā)，已經(jīng)成功舉辦了獎金為1000萬美元的開發(fā)者競賽。鼓勵開發(fā)人員創(chuàng)建出有創(chuàng)意的實用軟件。這種大賽對于開發(fā)人員來說，不但能練習自己的開發(fā)水平，并且有機會獲得高額的獎金。3．在AndroidMarket上獲取收益AndroidMarket地址是http://www.A/market/。為了能讓Android平臺吸引更多的關注，谷歌開發(fā)了自己的Android軟件下載店AndroidMarket，允許開發(fā)人員將應用程序在上面發(fā)布，也允許Android用戶隨意下載獲取自己喜歡的程序。開發(fā)者需要申請開發(fā)者賬號，有賬號后才能將自己開發(fā)的作品上傳到AndroidMarket，并且可以對自己的軟件進行定價。只要開發(fā)的軟件作品足夠吸引人，就可以獲得好的金錢回報。1.3認識驅(qū)動驅(qū)動是硬件和軟件之間的媒介和載體，是計算機等電子產(chǎn)品運行的根本。生活中總會遇到這樣的場景：買了一個新USB鼠標，插在電腦上后會提示安裝新的驅(qū)動；買了一臺新的打印機，也需要安裝驅(qū)動后才能使用。驅(qū)動含有推動和發(fā)動之意，計算機領域中的驅(qū)動也含有推動之意。當我們在電腦中安裝新硬件時，總會被要求放入“這種硬件的驅(qū)動程序”。其實在Windows系統(tǒng)中，在安裝主板、光驅(qū)、顯卡、聲卡這些硬件產(chǎn)品時都對應著一套完整的驅(qū)動程序。如果需要外接別的硬件設備，也還需要安裝相應的驅(qū)動程序，例如外接游戲硬件要安裝手柄、方向盤、搖桿、跳舞毯等的驅(qū)動程序，外接打印機要安裝打印機驅(qū)動程序，上網(wǎng)或接入局域網(wǎng)要安裝網(wǎng)卡、Modem甚至ISDN、ADSL的驅(qū)動程序。和Windows系統(tǒng)一樣，在Android手機中也經(jīng)常需要使用一些外部硬件設備，例如藍牙耳機、存儲卡和攝像頭。要想使用這些外部輔助設備，也需要安裝對應的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序是添加到操作系統(tǒng)中的一段代碼，通常這段代碼比較簡短，但是在里面包含了和硬件相關的設備信息。有了這些信息，計算機就可以與設備進行通信，從而使用這些硬件。驅(qū)動程序是硬件廠商根據(jù)操作系統(tǒng)編寫的配置文件，可以說沒有驅(qū)動程序，計算機中的硬件就無法工作。操作系統(tǒng)不同，對應的硬件驅(qū)動程序也不同。硬件廠商為了保證硬件的兼容性及增強硬件的功能，會不斷更新、升級驅(qū)動程序，例如顯卡芯片公司Nvidia平均每個月會升級驅(qū)動程序2到3次。驅(qū)動程序是硬件的一個構(gòu)成部分，當我們安裝新的硬件時，也必須安裝對應的驅(qū)動程序。凡是安裝一個原本不屬于我們電腦中或手機中的硬件設備時，系統(tǒng)就會要求你安裝驅(qū)動程序，將新的硬件與電腦或手機系統(tǒng)連接起來。驅(qū)動程序在此扮演了一個溝通的角色，負責把硬件的功能告訴電腦系統(tǒng)，并且也將系統(tǒng)的指令傳達給硬件，讓它開始工作。手機中的驅(qū)動和電腦中的驅(qū)動一樣，當在手機中使用數(shù)據(jù)線、藍牙、紅外等連接方式連接電腦時，在一般情況下需要驅(qū)動程序。而且在一部分手機中，通過數(shù)據(jù)線、藍牙、紅外方式連接電腦后還需要軟件才能傳輸數(shù)據(jù)到電腦，或者傳輸數(shù)據(jù)到手機。此時可以使用購買手機時的隨機光盤中的驅(qū)動程序解決問題，驅(qū)動程序也可以在手機網(wǎng)站或論壇上下載。1.4分析Android架構(gòu)Android作為一個移動設備的平臺，其軟件層次結(jié)構(gòu)包括操作系統(tǒng)（OS）、中間件（MiddleWare）和應用程序（Application）。根據(jù)Android的軟件框圖，其軟件層次結(jié)構(gòu)自下而上分為以下4層。（1）操作系統(tǒng)層（OS）。（2）各種庫（Library）和Android運行環(huán)境（RunTime）。（3）應用程序框架（ApplicationFramework）。（4）應用程序（Application）。上述各個層的具體結(jié)構(gòu)如圖1-1所示?！鴪D1-1Android操作系統(tǒng)的組件結(jié)構(gòu)圖1.4.1操作系統(tǒng)層（OS）Android使用Linux2.6作為操作系統(tǒng)，Linux2.6是一種標準的技術(shù)，Linux也是一個開放的操作系統(tǒng)。Android對操作系統(tǒng)的使用包括核心和驅(qū)動程序兩部分，Android的Linux核心為標準的Linux2.6內(nèi)核，Android更多的是需要一些與移動設備相關的驅(qū)動程序。主要的驅(qū)動如下所示。●顯示驅(qū)動（DisplayDriver）：常用基于Linux的幀緩沖（FrameBuffer）驅(qū)動?！馞lash內(nèi)存驅(qū)動（FlashMemoryDriver）：是基于MTD的Flash驅(qū)動程序?！裾障鄼C驅(qū)動（CameraDriver）：常用基于Linux的v4l（VideoforLinux）驅(qū)動。●音頻驅(qū)動（AudioDriver）：常用基于ALSA（AdvancedLinuxSoundArchitecture，高級Linux聲音體系）驅(qū)動?！馱iFi驅(qū)動（CameraDriver）：基于IEEE801.31標準的驅(qū)動程序?！矜I盤驅(qū)動（KeyBoardDriver）：作為輸入設備的鍵盤驅(qū)動?！袼{牙驅(qū)動（BluetoothDriver）：基于IEEE801.35.1標準的無線傳輸技術(shù)。●BinderIPC驅(qū)動：Android一個特殊的驅(qū)動程序，具有單獨的設備節(jié)點，提供進程間通信的功能?！馪owerManagement（能源管理）：管理電池電量等信息。1.4.2各種庫和Android運行環(huán)境本層次對應一般嵌入式系統(tǒng)，相當于中間件層次。Android的本層次分成兩個部分，一個是各種庫（Library），另一個是Android運行環(huán)境（RunTime）。本層的內(nèi)容大多是使用C++實現(xiàn)的。其中包含的各種庫如下?！馛庫：C語言的標準庫，也是系統(tǒng)中一個最為底層的庫，C庫是通過Linux的系統(tǒng)調(diào)用來實現(xiàn)的?！穸嗝襟w框架（MediaFramework）：這部分內(nèi)容是Android多媒體的核心部分，基于PacketVideo（即PV）的OpenCORE，從功能上本庫一共分為兩大部分，一部分是音頻、視頻的回放（PlayBack），另一部分則是音視頻的紀錄（Recorder）?！馭GL：2D圖像引擎?！馭SL：即SecureSocketLayer，位于TCP/IP協(xié)議與各種應用層協(xié)議之間，為數(shù)據(jù)通信提供安全支持?！馩penGLES1.0：提供了對3D的支持?！窠缑婀芾砉ぞ撸⊿urfaceManagement）：提供了對管理顯示子系統(tǒng)等功能?！馭QLite：一個通用的嵌入式數(shù)據(jù)庫?！馱ebKit：網(wǎng)絡瀏覽器的核心?！馞reeType：位圖和矢量字體的功能。Android的各種庫一般是以系統(tǒng)中間件的形式提供的，它們均有的一個顯著特點就是與移動設備的平臺的應用密切相關。Android運行環(huán)境主要是指虛擬機技術(shù)——Dalvik。Dalvik虛擬機和一般JAVA虛擬機（JavaVM）不同，它執(zhí)行的不是JAVA標準的字節(jié)碼（Bytecode），而是Dalvik可執(zhí)行格式（.dex）中執(zhí)行文件。在執(zhí)行的過程中，每一個應用程序即一個進程（Linux的一個Process）。二者最大的區(qū)別在于JavaVM是基于棧的虛擬機（Stack-based），而Dalvik是基于寄存器的虛擬機（Register-based）。顯然，后者最大的好處在于可以根據(jù)硬件實現(xiàn)更大的優(yōu)化，這更適合移動設備的特點。1.4.3應用程序Android的應用程序（Application）主要是用戶界面（UserInterface）方面的，通常以Java程序編寫，其中還可以包含各種資源文件（放置在res目錄中）。Java程序及相關資源經(jīng)過編譯后，將生成一個APK包。Android本身提供了主屏幕（Home）、聯(lián)系人（Contact）、電話（Phone）、瀏覽器（Brower）等眾多的核心應用。同時應用程序的開發(fā)者還可以使用應用程序框架層的API實現(xiàn)自己的程序。這也是Android開源的巨大潛力的體現(xiàn)。1.4.4應用程序框架Android的應用程序框架（ApplicationFramework）為應用程序?qū)拥拈_發(fā)者提供API，它實際上是一個應用程序的框架。由于上層的應用程序是以Java構(gòu)建的，因此本層次提供的首先包含了UI程序中所需要的各種控件，例如View（視圖組件），其中又包括了List（列表）、Grid（柵格）、TextBox（文本框）、Button（按鈕）等，甚至一個嵌入式的Web瀏覽器。一個基本的Andoid應用程序，可以使用應用程序框架中的如下部分?！馎ctivity（活動）?！馚roadcastIntentReceiver（廣播意圖接收者）?！馭ervice（服務）?！馛ontentProvider（內(nèi)容提供者）。●IntentandIntentFilter（意圖和意圖過濾器）。1.5開源的問題我們都知道Android是基于Linux內(nèi)核的，因為一直以來Linux是開源的，所以基于Linux內(nèi)核的Android也號稱開源，所以一經(jīng)推出后就受到了廣大程序員和手機廠商的青睞。但是在開源方面Android“半遮半掩”，具體原因得從Android的發(fā)展歷史談起。1.5.1霧里看花的開源在Android剛被推出的時候，只能用Java語言開發(fā)應用程序，這就需要所有的應用程序都運行在一個巨大的虛擬機上。在2009年6月，Android發(fā)布了NDK工具包，這樣就可以支持C/C++語言編程，但是性能不如SKD工具包中的Java語言。2010年2月，LinuxKernel的維護者GregKroah-Hartman宣布，將Android代碼從LinuxKernel代碼庫中刪除，此事對于普通用戶可能并沒有什么影響，但對于開發(fā)者，尤其是開源社區(qū)的開發(fā)者來說，算是一顆重磅炸彈。消息公布以后，外界普遍覺得驚訝和可惜。好不容易，才有了一個這么受歡迎的開源手機系統(tǒng)，應該齊心協(xié)力共同開發(fā)才對，為什么要“窩里斗”呢？到底是什么矛盾，使得LinuxKernel小組剔除Android代碼呢？從Linux2.6.33版本開始，Google智能手機操作系統(tǒng)Android核心代碼全部被刪除。這是因為提倡開源的Android在Linux面前使用了霧里看花的把戲，它修改了Kernel內(nèi)核，但是又不提供修改的細節(jié)，這相當于自己搞了一個封閉的系統(tǒng)。盡管Android取得了空前的成功，但是Google也放棄了構(gòu)建一個真正開源的手機系統(tǒng)的機會，從而也就不能獲得由全世界程序員提供智慧、分享代碼和推動創(chuàng)新的好處。由此可見，是因為Android的不真正開源，所以才被從Linux體系中刪除。Android與Ubuntu、Debian、Redhat等傳統(tǒng)的Linux發(fā)行版相比，只有系統(tǒng)的底層結(jié)構(gòu)是一樣的，而其他東西在Android中都不一樣，尤其是程序員的編程接口是完全不同的。所以必須重新寫Android應用程序后才能使用，現(xiàn)存的Linux程序無法移植上去。由此可見，Android是一種全新的系統(tǒng)，它與Linux的距離有很遠。1.5.2從選擇Java開始談為什么不開源驅(qū)動程序（1）使用Java的好處。Android很好地解決了長期令手機制造商頭痛不已的問題：在業(yè)界缺乏一個開源的Java虛擬機和統(tǒng)一的應用程序接口。使用Android后，程序員只要編寫一次程序就可以用在各種手機硬件平臺之上。這就是Android應用程序使用Java語言開發(fā)的原因，因為如果不這樣做的話，無法讓程序?qū)崿F(xiàn)和硬件無關?？赡芎芏嗍熘狶inux的讀者會反問：傳統(tǒng)的Linux系統(tǒng)也不依賴特定的硬件，只要把源代碼根據(jù)不同的平臺分別編譯，同一個程序就可以在不同的硬件架構(gòu)、不同的Linux發(fā)行版中使用。那么Android只采用Kernel、只允許用Java編程的真正原因到底是什么呢？（2）為什么驅(qū)動不開源。LinuxKernel的版權(quán)是GPL。在此版本下，硬件廠商都希望自己的硬件能在LinuxKernel下運行，此時就必須使用驅(qū)動程序。但是如果把驅(qū)動程序的源碼公開，就等于公開硬件規(guī)格，這是廣大硬件廠商所不能接受的。所以硬件廠商只提供編好的驅(qū)動程序，而不提供原始碼。Android的重點是商業(yè)應用，為了解決上述驅(qū)動開源的問題，Google采用了自己的方法來繞過這個問題。Google把驅(qū)動程序移到“userspace”中，即讓驅(qū)動程序在LinuxKernel上面運行，而不是一起運行，這樣就可以避過GPL規(guī)則。然后在Kernel開一個小門，讓本來不能直接控制到硬件的“userspace”程序也可以碰得到，此時只需公布這個開的“小門”程序源碼即可。由此可見，Google在Kernel和應用程序之間設計了一個中間層，這樣既不違反GPL許可，又能不讓外界看到廠商的硬件驅(qū)動和應用程序的源碼。（3）帶來的問題。但是Google的上述做法隨之帶來了一個問題，Kernel和Android采取不同的許可證，Kernel采用GPL許可證，而Android采用ApacheSoftwareLicense（簡稱ASL）許可證。在GPL許可證中規(guī)定，對源碼的任何修改都必須開源，所以Android需要開源，因為它修改了Kernel。而在ASL許可證中規(guī)定，用戶可以隨意使用源碼而不必開源，所以建立在Android之上的硬件驅(qū)動和應用程序都可以保持封閉。這種封閉得到了更多硬件廠商的支持，Google特意修改了Kernel，使得原本應該包括在Kernel中的某些功能都被轉(zhuǎn)移到了“userspace”中，所以就避開了開源。（4）影響。Google的上述行為有利于推廣Android，并且可以吸引更多廠商和軟件開發(fā)商的加入，但是同時也宣布放棄了構(gòu)建一個真正開源的手機系統(tǒng)的機會。所有為Android寫的硬件驅(qū)動都不能合并到Kernel中，因為它們只在Google的代碼里才有效，而在Kernel里根本沒法用。1.5.3對驅(qū)動開發(fā)者的影響所有為Android寫的硬件驅(qū)動都不能合并到Kernel中。這些驅(qū)動程序只能在Google代碼中有效，而在Kernel中根本沒法用。正是因為這個原因，Google從不把大量的硬件驅(qū)動程序和平臺源碼提交給Kernel。既然硬件廠商都不開源驅(qū)動代碼，對于我們生存在Android底層的開發(fā)人員，特別是從事驅(qū)動開發(fā)的成員來說，就帶來了巨大的就業(yè)機會。我們可以為硬件廠商開發(fā)不開源的驅(qū)動程序而獲得報酬，為此隨著Android的異?；鸨忻嫔嫌泻芏嗥髽I(yè)在招聘Android驅(qū)動開發(fā)人員。由此可見，驅(qū)動的不開源給我們的學習帶來了難題，但同樣也為以后的就業(yè)機會增加了砝碼。第2章簡要分析Linux內(nèi)核Android系統(tǒng)是基于Linux內(nèi)核的，所以在學習Android底層開發(fā)之前，很有必要了解一些Linux內(nèi)核的基本知識。在本章將簡要講解Linux內(nèi)核的基礎知識，特別是和Android系統(tǒng)密切相關的知識，為讀者步入本書后面高級知識的學習打下基礎。2.1Linux基礎Linux是一類Unix計算機操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱，Linux操作系統(tǒng)也是自由軟件和開放源代碼發(fā)展中最著名的例子。嚴格來講，Linux一詞本身只表示Linux內(nèi)核，但實際上人們已經(jīng)習慣了用Linux來形容整個基于Linux內(nèi)核，并且使用GNU工程各種工具和數(shù)據(jù)庫的操作系統(tǒng)。2.1.1Linux歷史簡介Linux最早是由一位名叫LinusTorvalds的計算機業(yè)余愛好者設計的，當時他是芬蘭赫爾辛基大學的學生。他的目標是想設計一個代替Minix（是由一位名叫AndrewTannebaum的計算機教授編寫的一個操作系統(tǒng)示教程序）的操作系統(tǒng)，這個操作系統(tǒng)可用于386、486或奔騰處理器的個人計算機上，并且具有Unix操作系統(tǒng)的全部功能，由此開始了Linux雛形的設計。1983年，理查德·馬修·斯托曼（RichardStallman）創(chuàng)立了GNU計劃（GNUProject）。這個計劃的其中一個目標是為了發(fā)展一個完全免費自由的Unix-like操作系統(tǒng)。自20世紀90年代發(fā)起這個計劃以來，GNU開始大量地產(chǎn)生或收集各種系統(tǒng)所必備的元件，像函式庫（library）、編譯器（compiler）、偵錯工具（debugger）、文字編輯器（texteditor）、網(wǎng)頁服務器（webserver），以及一個Unix的使用者接口（Unixshell）。1990年，GNU計劃開始在馬赫微核（Machmicrokernel）的架構(gòu)之上開發(fā)系統(tǒng)核心，也就是所謂的GNUHurd，但是這個基于Mach的設計異常復雜，發(fā)展進度相對緩慢。2.1.2主要版本在當前市面中的主流Linux發(fā)行版本有Asianux，ArchLinux，B2DLinux，ConectivaLinux，DebianGNU/Linux，F(xiàn)edoraCore，GentooLinux，KnoppixLinux，LinuxFromScratch，MagicLinux，MandrivaLinux，RedHatLinux，SlackwareLinux，StanixLiveCD，SUSELinux，TurboLinux，UbuntuLinux.IPCop，NUtyx，DEFT，NETbsd，turbolinux。在國內(nèi)主流的Linux發(fā)行版本有紅旗Linux（RedflagLinux），QomoLinux，沖浪Linux（XteamLinux），藍點Linux，新華Linux，共創(chuàng)Linux，百資Linux，veket，lucky8k-veket.OpenDesktop，HiweedGNU/Linux，MagicLinux，EngineeringComputingGNU/Linux，kylin，中標普華Linux，中軟Linux，新華華鐳Linux（RaysLX），CDLinux，MCLinux，即時Linux（Thizlinux），b2dlinux，IBOX，MCLOS，F(xiàn)ANX，Everest，酷博linux，新氧Linux，Hiweed，雨林木風，DeepinLinux，宏碁Linux，PUDGNU/Linux。2.1.3Linux的發(fā)展機遇長久以來，在計算機操作系統(tǒng)領域，Windows、Netware和UNIX一直占據(jù)主導地位。但是最近幾年發(fā)生了一些變化，以自由標榜自己的Linux越來越顯示出其咄咄逼人的氣勢，正日益成為一個令人生畏的對手。據(jù)估計現(xiàn)在全球已有1000多萬Linux用戶，有31%的互聯(lián)網(wǎng)服務器采用了Linux系統(tǒng)。Linux正在發(fā)起一項產(chǎn)業(yè)革命，逐漸吞噬著傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的市場份額。請回頭看一看，看看我們平常使用的技術(shù)：嵌入式系統(tǒng)、移動計算、移動互聯(lián)網(wǎng)工具、服務器、超級計算。在幾乎每個技術(shù)領域，Linux正在展現(xiàn)出作為未來主導平臺的勢頭。隨著SaaS、云計算、虛擬化、移動平臺、企業(yè)2.0等新興技術(shù)的發(fā)展，Linux事業(yè)正面臨巨大發(fā)展機遇。主要體現(xiàn)在如下3個方面。（1）向企業(yè)級核心應用邁進。Linux的采用已由網(wǎng)絡領域逐步轉(zhuǎn)向了關鍵業(yè)務應用，企業(yè)關鍵任務成為IBM的增長領域，比如ERP軟件。同時，隨著IT決策逐步從IT主管下放給IT管理人員，這些管理者對Linux顯示了強烈的支持，但同時對安全、可用性與服務提出了更高的需求。盡管很多用戶仍將Unix視為關鍵任務的平臺，但隨著Linux開發(fā)者逐步縮小兩者的功能性差距，有越來越多的用戶開始將關鍵業(yè)務部署在Linux之上。（2）Linux將主導移動平臺。Linux進入到移動終端操作系統(tǒng)后，很快就以其開放源代碼的優(yōu)勢吸引了越來越多的終端廠商和運營商對它的關注，包括摩托羅拉和NTTDoCoMo等知名的廠商。已經(jīng)開發(fā)出的基于Linux的手機有摩托羅拉的zn5、V8、A1210、A810、A760、A768、A780、e680i、e680、e2、e680g、E6、E8、em30、CEC的e2800、三星的i519等。Linux與其他操作系統(tǒng)相比是個后來者，但Linux具有兩個其他操作系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢。其一，Linux具有開放的源代碼，能夠大大降低成本。其二，既滿足了手機制造商根據(jù)實際情況有針對性地開發(fā)自己的Linux手機操作系統(tǒng)的要求，又吸引了眾多軟件開發(fā)商對內(nèi)容應用軟件的開發(fā)，豐富了第三方應用。（3）新技術(shù)為Linux加速。在目前的企業(yè)級計算領域，云計算、SaaS、虛擬化是熱門技術(shù)話題。在這些領域，Linux同樣大有可為。云計算將全部使用Linux，Linux也是一款未來運行數(shù)據(jù)中心虛擬機的理想操作系統(tǒng)。2.2Android和Linux的關系Linux和Android之間的關系密切，具體說來主要有如下3點。（1）Android采用Linux作為內(nèi)核。（2）Android對Linux內(nèi)核做了修改，目的是適應其在移動設備上的應用。（3）Andorid開始是作為Linux的一個分支，后來由于無法并入Linux的主開發(fā)樹，已被Linux內(nèi)核組從開發(fā)樹中刪除。2.2.1Android繼承于LinuxAndroid是在Linux2.6的內(nèi)核基礎之上運行的，提供的核心系統(tǒng)服務包括安全、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡組和驅(qū)動模型等內(nèi)容。內(nèi)核部分還相當于介于硬件層和系統(tǒng)中其他軟件組之間的一個抽象層次。但是嚴格來說它不算是Linux操作系統(tǒng)。因為Android內(nèi)核是由標準的Linux內(nèi)核修改而來的，所以很自然地繼承了Linux內(nèi)核的很多優(yōu)點，并且保留了Linux內(nèi)核的主題架構(gòu)。Android本身有了很大的創(chuàng)新，按照移動設備的需求在文件系統(tǒng)、內(nèi)存管理、進程間通信機制和電源管理方面進行了修改，根據(jù)需要添加了很多相關的驅(qū)動程序和必要的新功能?？偠灾珹ndroid很大程度地保留了Linux的基本架構(gòu)，也正因為如此，Android的應用性和擴展性更強。當前Android版本對應的Linux內(nèi)核版本如下所示?！馎ndroid1.5：Linux-2.6.27?！馎ndroid1.6：Linux-2.6.29?！馎ndroid2.0,2.1：Linux-2.6.29?！馎ndroid2.2：Linux-?！馎ndroid2.2：Linux-2.6.36。2.2.2Android和Linux內(nèi)核的區(qū)別Android系統(tǒng)的系統(tǒng)層面的底層是基于Linux內(nèi)核，中間加上了一個叫做Dalvik的Java虛擬機，表面層上面是Android運行庫。每個Android應用都運行在自己的進程上，享有Dalvik虛擬機為它分配的專有實例。為了支持多個虛擬機在同一個設備上高效運行，Dalvik被谷歌工程師們改寫了。Dalvik虛擬機執(zhí)行的是Dalvik格式的可執(zhí)行文件.dex。該格式經(jīng)過了專門的優(yōu)化處理，目的是將內(nèi)存耗用降到最低。Java編譯器將Java源文件轉(zhuǎn)為class文件，class文件又被內(nèi)置的dx工具轉(zhuǎn)化為dex格式文件，這種文件在Dalvik虛擬機上注冊并運行。由此可見，Android系統(tǒng)的應用軟件都是運行在Dalvik之上的Java軟件，而Dalvik是運行在Linux中的，在一些底層功能——比如線程和低內(nèi)存管理方面，Dalvik虛擬機是依賴Linux內(nèi)核的。綜上所述可以得出一個結(jié)論：Android是運行在Linux之上的操作系統(tǒng)，但是它本身不能算是Linux的某個版本。Android內(nèi)核和Linux內(nèi)核的差別主要體現(xiàn)在下面的11個方面。（1）AndroidBinder。AndroidBinder是基于OpenBinder框架的一個驅(qū)動，用于提供Android平臺的進程間通信（IPC，inter-processcommunication）。原來的Linux系統(tǒng)上層應用的進程間通信主要是D-bus（desktopbus），采用消息總線的方式來進行IPC。其源代碼位于drivers/staging/android/binder.c。（2）Android電源管理（PM）。Android電源管理是一個基于標準Linux電源管理系統(tǒng)的輕量級的Android電源管理驅(qū)動，針對嵌入式設備做了很多優(yōu)化。利用鎖和定時器來切換系統(tǒng)狀態(tài)，控制設備在不同狀態(tài)下的功耗，以達到節(jié)能的目的。其源代碼分別位于如下文件?！駅ernel/power/earlysuspend.c?！駅ernel/power/consoleearlysuspend.c?！駅ernel/power/fbearlysuspend.c。●kernel/power/wakelock.c。●kernel/power/userwakelock.c。（3）低內(nèi)存管理器（LowMemoryKiller）。Android中的低內(nèi)存管理器和Linux標準的OOM（OutOfMemory）相比，其機制更加靈活，它可以根據(jù)需要殺死進程來釋放需要的內(nèi)存。低內(nèi)存管理器的代碼很簡單，關鍵的一個函數(shù)是Lowmem_shrinker。作為一個模塊在初始化時調(diào)用register_shrinke注冊了一個lowmem_shrinker，它會被vm在內(nèi)存緊張的情況下調(diào)用。Lowmem_shrinker完成具體操作。簡單說就是尋找一個最合適的進程殺死，從而釋放它占用的內(nèi)存。其源代碼位于drivers/staging/android/lowmemorykiller.c。（4）匿名共享內(nèi)存（Ashmem）。匿名共享內(nèi)存為進程間提供大塊共享內(nèi)存，同時為內(nèi)核提供回收和管理這個內(nèi)存的機制。如果一個程序嘗試訪問Kernel釋放的一個共享內(nèi)存塊，它將會收到一個錯誤提示，然后重新分配內(nèi)存并重載數(shù)據(jù)。其源代碼位于mm/ashmem.c。（5）AndroidPMEM（Physical）。PMEM用于向用戶空間提供連續(xù)的物理內(nèi)存區(qū)域，DSP和某些設備只能工作在連續(xù)的物理內(nèi)存上。驅(qū)動中提供了mmap，open，release和ioctl等接口。源代碼位于drivers/misc/pmem.c。（6）AndroidLogger。AndroidLogger是一個輕量級的日志設備，用于抓取Android系統(tǒng)的各種日志，是Linux所沒有的。其源代碼位于drivers/staging/android/logger.c。（7）AndroidAlarm。AndroidAlarm提供了一個定時器用于把設備從睡眠狀態(tài)喚醒，同時它也提供了一個即使在設備睡眠時也會運行的時鐘基準。其源代碼位于下面的兩個文件?！馾rivers/rtc/alarm.c?！馾rivers/rtc/alarm-dev.c。（8）USBGadget驅(qū)動。此驅(qū)動是一個基于標準LinuxUSBgadget驅(qū)動框架的設備驅(qū)動，Android的USB驅(qū)動是基于gadget框架的。其源代碼位于如下文件。●drivers/usb/gadget/android.c?！馾rivers/usb/gadget/f_adb.c。●drivers/usb/gadget/f_mass_storage.c。（9）AndroidRamConsole。為了提供調(diào)試功能，Android允許將調(diào)試日志信息寫入一個被稱為RAMConsole的設備里，它是一個基于RAM的Buffer。其源代碼位于drivers/staging/android/ram_console.c。（10）Androidtimeddevice。Androidtimeddevice提供了對設備進行定時控制功能，目前僅僅支持vibrator和LED設備。其源代碼位于drivers/staging/android/timed_output.c（timed_gpio.c）。（11）Yaffs2文件系統(tǒng)。在Android系統(tǒng)中，采用Yaffs2作為MTDnandflash文件系統(tǒng)。Yaffs2是一個快速穩(wěn)定的應用于NAND和NORFlash的跨平臺的嵌入式設備文件系統(tǒng)。同其他Flash文件系統(tǒng)相比，Yaffs2使用更小的內(nèi)存來保存其運行狀態(tài)，因此它占用內(nèi)存小；Yaffs2的垃圾回收非常簡單而且快速，因此能達到更好的性能；Yaffs2在大容量的NANDFlash上性能表現(xiàn)尤為明顯，非常適合大容量的Flash存儲。其源代碼位于fs/yaffs2/目錄下。Android是在Linux2.6的內(nèi)核基礎之上運行的，提供的核心系統(tǒng)服務包括安全、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡組和驅(qū)動模型等內(nèi)容。內(nèi)核部分還相當于介于硬件層和系統(tǒng)中其他軟件組之間的一個抽象層次。但是嚴格來說它不算是Linux操作系統(tǒng)。2.3Linux內(nèi)核簡介既然Android內(nèi)核與Linux內(nèi)核有密切的聯(lián)系，所以在學習Android底層驅(qū)動開發(fā)之前，很有必要了解Linux內(nèi)核的基本知識。本節(jié)將簡要介紹Linux內(nèi)核的基本應用知識，為讀者步入本書后面高級知識的學習打下基礎。2.3.1內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)圖2-1顯示了一個完整Linux系統(tǒng)的最基本的視圖，由此可見內(nèi)核的作用就是將應用程序和硬件分離開來。▲圖2-1Linux操作系統(tǒng)的基本視圖內(nèi)核的主要任務是負責與計算機硬件進行交互，實現(xiàn)對硬件的編程控制和接口操作，調(diào)度對硬件資源的訪問。內(nèi)核為用戶應用程序提供了一個高級的執(zhí)行環(huán)境和訪問硬件的虛擬接口。提供硬件的兼容性是內(nèi)核的設計目標，幾乎所有的硬件都可以得到Linux的支持，只要不是為其他操作系統(tǒng)所定制的就可以。與硬件兼容性相關的是可移植性，即在不同的硬件平臺上運行Linux的能力。從最初只支持標準IBM兼容機上的IntelX86架構(gòu)到現(xiàn)在可以支持Alpha、ARM、MIPS、PowerPC等硬件平臺。再看圖2-2所示的Linux操作系統(tǒng)的基本視圖?！鴪D2-2Linux操作系統(tǒng)的基本視圖由圖2-2可以得出Linux內(nèi)核分為如下兩部分。（1）體系相關部分：這部分內(nèi)核為體系結(jié)構(gòu)和硬件所特有。（2）體系無關部分：這部分內(nèi)核是可移植的。體系無關部分通常會定義與體系相關部分的接口，這樣，內(nèi)核向新的體系結(jié)構(gòu)移植的過程就變成確認這些接口的特性并將它們加以實現(xiàn)的過程。用戶應用程序和內(nèi)核之間的聯(lián)系是通過標準C庫來實現(xiàn)，標準C庫是應用程序和內(nèi)核之間的中間層。標準C庫函數(shù)是建立在內(nèi)核提供的系統(tǒng)調(diào)用基礎之上的，通過此C庫以及內(nèi)核體系無關部分與體系相關部分的接口，使用戶應用程序和部分內(nèi)核都成為可移植的。根據(jù)上述描述，可以得出Linux操作系統(tǒng)的標準視圖。具體如圖2-3所示。▲圖2-3Linux系統(tǒng)的標準視圖上述視圖中的主要構(gòu)成模塊的具體說明如下所示。（1）系統(tǒng)調(diào)用接口。為了與用戶應用程序進行交互，內(nèi)核提供了一組系統(tǒng)調(diào)用接口，通過這組接口，應用程序可以訪問系統(tǒng)硬件和各種操作系統(tǒng)資源。系統(tǒng)調(diào)用接口層在用戶應用程序和內(nèi)核之間添加了一個中間層，形象地說，它扮演了一個函數(shù)調(diào)用多路復用和多路分解器的角色。（2）進程管理。進程管理負責創(chuàng)建和銷毀進程，并處理它們之間的互相聯(lián)系（進程間通信），同時負責安排調(diào)度它們?nèi)シ窒鞢PU。進程管理部分實現(xiàn)了一個進程世界的抽象，這個進程世界類似于我們的人類世界，只不過我們?nèi)祟愂澜缋锏膫€體是人，而在進程世界里則是一個一個的進程，人與人之間通過書信、手機、網(wǎng)絡等進行交互，而各個進程之間則是通過不同方式的進程間通信，我們所有人都在分享同一個地球，而所有進程都在分享一個或多個CPU。（3）內(nèi)存管理。在進程世界里，內(nèi)存是重要的資源之一，就好比我們的土地。因此，管理內(nèi)存的策略與方式是決定系統(tǒng)性能的一個關鍵因素。內(nèi)核的內(nèi)存管理部分根據(jù)不同的需要，提供了包括malloc/free在內(nèi)的許多簡單或者復雜的接口，并為每個進程都提供了一個虛擬的地址空間，基本上實現(xiàn)虛擬內(nèi)存對進程的按需分配。（4）虛擬文件系統(tǒng)。虛擬文件系統(tǒng)為用戶空間提供了文件系統(tǒng)接口，同時又為各個具體的文件系統(tǒng)提供了通用的接口抽象。在VFS上面，是對諸如open、close、read和write之類函數(shù)的一個通用API抽象，在VFS下面則是具體的文件系統(tǒng)，它們定義了上層函數(shù)的實現(xiàn)方式。通過虛擬文件系統(tǒng)，我們可以利用標準的Linux文件系統(tǒng)調(diào)用對不同介質(zhì)上的不同文件系統(tǒng)進行操作。應該說，VFS是內(nèi)核在各種具體的文件系統(tǒng)上建立的一個抽象層，它提供了一個通用的文件系統(tǒng)模型，而該模型囊括了我們所能想到的所有文件系統(tǒng)的行為。（5）網(wǎng)絡功能。網(wǎng)絡子系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)包的收集、標識、分發(fā)，路由和地址的解析等所有網(wǎng)絡有關的操作。socket層是網(wǎng)絡子系統(tǒng)的標準API，它為各種網(wǎng)絡協(xié)議提供了一個用戶接口。（6）設備驅(qū)動程序。操作系統(tǒng)的目的是為用戶提供一種方便訪問硬件的途徑，因此，幾乎每一個系統(tǒng)操作最終都會映射到物理的硬件設備上。除了CPU、內(nèi)存等有限的幾個對象，所有設備的訪問控制操作都要由相關的代碼來完成，這些代碼就是所謂的設備驅(qū)動程序。（7）代碼。這里的代碼需要依賴體系結(jié)構(gòu)，因為部分內(nèi)核代碼是體系相關的，在“./linux/arch”子目錄中定義了內(nèi)核源代碼中依賴于體系結(jié)構(gòu)的部分，其中包含了對應各種特定體系結(jié)構(gòu)的子目錄。比如，對于一個典型的桌面系統(tǒng)來說，使用的是i386目錄。每個特定體系結(jié)構(gòu)對應的子目錄又包含了很多下級子目錄，分別關注內(nèi)核中的一個特定方面，比如引導、內(nèi)核、內(nèi)存管理等。2.3.2和Android相關的Linux內(nèi)核知識我們知道，Android是建立在Linux2.6的內(nèi)核基礎之上運行的，提供的核心系統(tǒng)服務包括安全、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡組和驅(qū)動模型等內(nèi)容。接下來將簡要講解上述核心系統(tǒng)服務的基本知識。1．安全關于Linux安全的知識主要涉及用戶權(quán)限問題和目錄權(quán)限問題。（1）Linux系統(tǒng)中用戶和權(quán)限。Linux系統(tǒng)中的每個文件和目錄都有訪問權(quán)限，用它來確定誰可以通過何種方式對文件和目錄進行訪問和操作。Linux系統(tǒng)中規(guī)定了文件3種不同類型的用戶：文件擁有者用戶（user）、同組用戶（group）、可以訪問系統(tǒng)的其他用戶（others）。并規(guī)定3種訪問文件或目錄的方式：讀（r）、寫（w）、可執(zhí)行或查找（x）。（2）文件及目錄權(quán)限的功能。讀權(quán)限（r）表示只允許指定用戶讀取相應文件的內(nèi)容，禁止對它做任何的更改操作，如目錄讀權(quán)限表示可以列出存儲在該目錄下的文件，即讀目錄內(nèi)容。寫權(quán)限（w）表示允許指定用戶打開并修改文件，如目錄寫表示允許你從目錄中刪除或創(chuàng)建文件或目錄。執(zhí)行權(quán)限（x）表示允許指定用戶將該文件作為一個程序執(zhí)行，如對目錄表示允許你在目錄中查找，并能用cd命令將工作目錄切換到該目錄。Linux系統(tǒng)在創(chuàng)建文件的時候會自動把該文件的讀寫權(quán)限分配給其屬主，使用戶能夠顯示和修改該文件。也可以將這些權(quán)限改變?yōu)槠渌慕M合形式。一個文件若有執(zhí)行權(quán)限，則允許它作為一個程序被執(zhí)行。2．內(nèi)存管理內(nèi)存管理是計算機編程最為基本的領域之一。在很多腳本語言中，我們不必擔心內(nèi)存是如何管理的，這并不能使內(nèi)存管理的重要性有一點點降低。對實際編程來說，理解內(nèi)存管理器的能力與局限性至關重要。在大部分系統(tǒng)語言中必須進行內(nèi)存管理，例如C和C++。追溯到在AppleII上進行匯編語言編程的時代，那時內(nèi)存管理還不是個大問題。實際上在運行整個系統(tǒng)，系統(tǒng)有多少內(nèi)存我們就有多少內(nèi)存。我們甚至不必費心思去弄明白它有多少內(nèi)存，因為每一臺機器的內(nèi)存數(shù)量都相同。所以，如果內(nèi)存需要非常固定，那么您只需要選擇一個內(nèi)存范圍并使用它即可。但是即使是在這樣一個簡單的計算機中也會有問題，尤其是當我們不知道程序的每個部分將需要多少內(nèi)存時。如果我們的空間有限，而內(nèi)存需求是變化的，那么需要用一些方法來滿足下面的需求。（1）確定您是否有足夠的內(nèi)存來處理數(shù)據(jù)。（2）從可用的內(nèi)存中獲取一部分內(nèi)存。（3）向可用內(nèi)存池（pool）中返回部分內(nèi)存，以使其可以由程序的其他部分或者其他程序使用。實現(xiàn)上述需求的程序庫稱為分配程序（allocator），因為它們負責分配和回收內(nèi)存。程序的動態(tài)性越強，內(nèi)存管理就越重要，您的內(nèi)存分配程序的選擇也就更重要。讓我們來了解可用于內(nèi)存管理的不同方法，它們的好處與不足，以及它們最適用的情形。3．進程管理在Linux操作系統(tǒng)中包括了三種不同類型的進程，分別是交互進程、批處理進程和守護進程。每種進程都有自己的特點和屬性。交互進程是由一個Shell啟動的進程。交互進程既可以在前臺運行，也可以在后臺運行。批處理進程和終端沒有聯(lián)系，是一個進程序列。系統(tǒng)守護進程是Linux系統(tǒng)啟動時啟動的進程，并在后臺運行。Linux管理進程的最好方法就是使用命令行下的系統(tǒng)命令。Linux下面的進程涉及的命令有如ps、kill、pgrep等工具。（1）父進程和子進程。父進程和子進程的關系是管理和被管理的關系，當父進程終止時，子進程也隨之而終止。但子進程終止，父進程并不一定終止。比如httpd服務器運行時，我們可以殺掉其子進程，父進程并不會因為子進程的終止而終止。在進程管理中，當我們發(fā)現(xiàn)占用資源過多，或無法控制的進程時，應該殺死它，以保護系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。（2）進程命令。在Linux中，通過命令來管理和操作進程，其中常用的命令可以分為如下幾類。監(jiān)視進程命令?！駊s（processstatus命令）用于顯示瞬間進程（process）的動態(tài)，其使用方式如下所示。ps的參數(shù)非常多，常用參數(shù)的具體說明如下所示。-A：列出所有的進程。-w：顯示加寬，可以顯示較多的資訊。-au：顯示較詳細的資訊。-aux：顯示所有包含其他使用者的進程?！駊stree命令，其功能是將所有進程以樹狀圖顯示，樹狀圖將會以pid（如果有指定）或是以init這個基本進程為根（root），如果有指定使用者id，則樹狀圖會只顯示該使用者所擁有的進程。其使用方式如下所示。常用參數(shù)的具體說明如下所示。-a：顯示該進程的完整指令及參數(shù)，如果是被記憶體置換出去的進程則會加上括號。-c：如果有重覆的進程名，則分開列出（預設值時會在前面加上*）。●rop命令用于實時顯示process的動態(tài)，其使用方式如下所示。常用參數(shù)的具體說明如下所示。d：改變顯示的更新速度，或是在交談式指令列（interactivecommand）按s。q：沒有任何延遲的顯示速度，如果使用者是有superuser的權(quán)限，則top將會以最高的優(yōu)先序執(zhí)行。c：切換顯示模式，共有兩種模式，一種是只顯示執(zhí)行檔的名稱，另一種是顯示完整的路徑與名稱。S：累積模式，會將已完成或消失的子進程（deadchildprocess）的CPUtime累積起來。s：安全模式，將交談式指令取消，避免潛在的危機。i：不顯示任何閑置（idle）或無用（zombie）的進程。n：更新的次數(shù)，完成后將會退出top。b：批次檔模式，搭配“n”參數(shù)一起使用，可以用來將top的結(jié)果輸出到檔案內(nèi)。控制進程命令。向Linux系統(tǒng)的內(nèi)核發(fā)送一個系統(tǒng)操作信號和某個程序的進程標識號，系統(tǒng)內(nèi)核就可以對進程標識號指定的進程進行操作。例如在top命令中會看到系統(tǒng)運行的許多進程，有時就需要使用kill中止某些進程來提高系統(tǒng)資源。在安裝和登錄命令中使用多個虛擬控制臺的作用是，當一個程序出錯造成系統(tǒng)死鎖時可以切換到其他虛擬控制臺工作關閉這個程序。此時使用的命令就是kill，因為kill是大多數(shù)Shell內(nèi)部命令可以直接調(diào)用的。在Linux系統(tǒng)中，使用kill命令來控制進程。kill可以刪除執(zhí)行中的程序或工作，可以將指定的信息送至程序，預設的信息為SIGTERM（15），可將指定程序終止。若仍無法終止該程序，可使用SIGKILL（9）信息嘗試強制刪除程序。程序或工作的編號可利用ps指令或jobs指令查看。有如下兩種使用kill命令的方式。各個參數(shù)的具體說明如下所示。-l<信息編號>：如果不加<信息編號>選項，則-l參數(shù)會列出全部的信息名稱。-s<信息名稱或編號>：指定要送出的信息。注意進程是Linux系統(tǒng)中一個非常重要的概念。Linux是一個多任務的操作系統(tǒng)，系統(tǒng)上經(jīng)常同時運行著多個進程。我們不關心這些進程究竟是如何分配的，或者是內(nèi)核如何管理分配