Android底层是如何实现高效性能与稳定性的？

Android底层

一、Android系统架构

Linux内核层

功能：提供核心系统服务，如进程管理、内存管理、网络协议栈、驱动模型等。

特点：增加了特定的驱动程序（如Binder IPC驱动、显示驱动、Wi-Fi驱动等），并对标准Linux内核进行了增强（如Low Memory Killer）。

硬件抽象层（HAL）

功能：为Android系统提供硬件驱动的抽象接口，使Android系统不必关心底层硬件的具体实现。

组件：包含多个库模块，每个模块为特定类型的硬件组件实现一组接口。

系统运行库层

功能：提供系统级的功能支持，包括图形渲染、音视频编解码、SQLite数据库等。

主要库：OpenGL ES、WebKit、SQLite、Libc、Bionic等。

应用框架层

功能：为开发者提供构建应用所需的API和服务，包括活动管理器（Activity Manager）、窗口管理器（Window Manager）、包管理器（Package Manager）等。

组件：Views（视图）、Content Providers（内容提供者）、Resource Manager（资源管理器）等。

应用层

功能：包含所有用户安装的应用，使用Java或Kotlin编写。

特点：直接调用应用框架层的API进行开发。

二、系统启动流程

Boot Loader阶段

功能：初始化硬件和加载引导程序。

步骤：

BootROM：从固化在ROM中的代码开始执行。

BootLoader：加载Android操作系统。

Kernel阶段

功能：启动Linux内核，初始化内核空间。

步骤：

swapper进程（pid=0）：初始化进程管理、内存管理等。

kthreadd进程（pid=2）：创建内核工作线程。

init.rc解析阶段

功能：解析init.rc脚本，启动各种守护进程。

步骤：

init进程孵化ueventd、logd、healthd等守护进程。

启动Binder服务管家（ServiceManager）、开机动画等。

Zygote阶段

功能：启动Zygote进程，孵化出System Server和后续的App进程。

步骤：

fork SystemServer进程：启动ActivityManager、WindowManager等服务。

fork MediaServer进程：启动AudioFlinger、Camera Service等服务。

Home进程启动阶段

功能：启动Launcher应用，让用户看到桌面并进行交互。

三、跨进程通信（IPC）

Binder机制

功能：提供高效的进程间通信。

原理：基于Client-Server模型，通过Binder驱动实现。

面试题解析：

如何更新UI？为什么子线程不能更新UI？

Handler和Looper的关系。

Binder面试题全解析。

其他IPC方式

AIDL（Android接口定义语言）：用于生成可序列化的接口。

Messenger：基于Handler的IPC方式。

Service端回调：通过AIDL实现。

四、Handler消息机制

Looper与Handler的关系

功能：消息循环机制，处理线程间的消息传递。

原理：Looper不断轮询消息队列，Handler负责发送和处理消息。

面试题解析：

Handler的工作机制。

Looper无限循环为何不会导致ANR（应用无响应）。

ThreadLocal原理

功能：提供线程局部存储，避免多线程竞争。

应用场景：在Looper中应用，确保每个线程有独立的Looper对象。

五、Framework核心服务解析

1. AMS（ActivityManagerService）

功能：管理系统中的Activity生命周期。

面试题解析：AMS启动过程及面试题。

2. WMS（WindowManagerService）

功能：管理系统的窗口策略和窗口操作。

面试题解析：WMS绘制原理及角色实例化过程。

3. PKMS（PackageManagerService）

功能：管理应用程序的安装、卸载和权限控制。

面试题解析：PKMS启动过程及权限扫描。

六、图形系统

SurfaceFlinger

功能：合成并显示各个应用的界面。

面试题解析：SurfaceFlinger的启动和VSyns机制。

Surface系统

功能：提供绘图的缓冲区管理和图像合成。

面试题解析：Surface系统的创建流程及软硬件绘制。

七、Input与Display系统

1. InputManagerService

功能：处理输入事件，如键盘、触摸屏事件。

面试题解析：输入事件处理流程。

2. DisplayManagerService

功能：管理系统的显示设备和显示配置。

面试题解析：DMS部分亮灭屏流程及亮度调节。

八、归纳与展望

掌握Android底层技术对于开发者来说至关重要，它不仅能帮助我们更全面地理解应用的行为，还能解决疑难杂症并进行性能优化，随着技术的不断发展，Android底层技术也将更加复杂和多样化，需要我们持续学习和探索，希望通过本文的介绍，能为大家在Framework的学习上提供强有力的帮助和支撑，共同迈向高级Android开发者之路。

以上就是关于“android底层”的问题，朋友们可以点击主页了解更多内容，希望可以够帮助大家!