深入解析Android 5.0系统

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第 1章 建立Android系统开发环境 1

1.1 安装操作系统 1

1.1.1 安装方式的选择 1

1.1.2 下载和安装Ubuntu 1

1.1.3 使用Ubuntu遇到的问题 2

1.2 安装开发包 3

1.2.1 安装JDK 1.6 3

1.2.2 安装OpenJDK 1.7 4

1.2.3 安装编译需要的开发包 4

1.3 安装一些有用的工具 4

1.3.1 安装Android SDK 4

1.3.2 安装Android Studio 4

1.3.3 安装Source Insight 5

1.3.4 安装比较工具Meld 5

1.4 下载源码 5

1.4.1 Git and Repo简介 5

1.4.2 源码版本历史 6

1.4.3 下载Android源码 7

1.4.4 下载Kernel源码 8

第 2章 Android的编译环境——

Build系统 10

2.1 Android Build系统核心 10

2.1.1 编译环境的建立 11

2.1.2 Build相关的环境变量 14

2.1.3 Build系统的层次关系 15

2.1.4 分析main.mk文件 17

2.1.5 Build系统的编译目标

介绍 20

2.1.6 分析config.mk文件 22

2.1.7 分析product_config.mk

文件 24

2.1.8 Android 5.0中的64位

编译 26

2.2 Android的产品配置文件 27

2.2.1 分析hammerhead的配置

文件 27

2.2.2 编译类型eng、user和

userdebug 31

2.2.3 产品的Image文件 32

2.2.4 如何加快编译速度 33

2.2.5 如何编译Android的

模拟器 34

2.3 编译Android的模块 34

2.3.1 模块编译变量简介 35

2.3.2 常用模块定义实例 36

2.3.3 预编译模块的目标定义 37

2.3.4 常用“LOCAL_”变量 39

2.4 Android中的签名 40

2.4.1 Android应用签名方法 41

2.4.2 Android系统签名介绍 43

2.4.3 Android签名漏洞分析 44

第3章 连接Android和Linu内核的

桥梁——Android的Bionic 46

3.1 Bionic简介 46

3.1.1 Bionic的特性 46

3.1.2 Bionic中的模块简介 49

3.2 Bionic C库中的系统调用 50

3.2.1 系统调用简介 50

3.2.2 系统调用的实现方法 51

3.3 Bionic中的内存管理函数 52

3.3.1 系统调用brk和mmap 52

3.3.2 内存分配器——dlmalloc

简介 53

3.3.3 dlmalloc函数用法指南 54

3.4 管道 57

3.4.1 匿名管道PIPE和命名

管道FIFO 57

3.4.2 匿名管道的使用方法 58

3.5 Bionic中的线程管理函数 59

3.5.1 Bionic线程函数的特性 59

3.5.2 创建线程和线程的属性 59

3.5.3 退出线程的方法 61

3.5.4 线程本地存储TLS 62

3.5.5 线程的互斥量（Mutex）

函数 63

3.5.6 线程的条件量（Condition）

函数 65

3.6 Futex同步机制 66

3.6.1 Futex的系统调用 66

3.6.2 Futex的用户态操作 67

3.6.3 Mutex类使用Futex

实现同步 68

3.7 Android的 Log模块 68

3.7.1 Android Log系统的架构 69

3.7.2 Log系统的接口和用法 70

3.7.3 Log系统的实现分析 71

3.8 可执行文件格式分析 75

3.8.1 ELF格式简介 75

3.8.2 ELF文件头格式 76

3.8.3 程序头部表 77

3.8.4 与重定位相关的“节区”的

信息——DYNAMIC段 79

3.8.5 函数的重定位过程 81

3.9 Bionic中的Linker模块 84

3.9.1 可执行程序的装载 84

3.9.2 可执行程序的初始化 85

3.9.3 Linker装载动态库 87

3.10 调试器——Ptrace和Hook API 91

3.10.1 ptrace函数简介 91

3.10.2 Hook API的原理 92

3.10.3 利用ptrace实现

Hook API 93

第4章 进程间通信——Android

的Binder 98

4.1 Binder简介 98

4.1.1 Binder对象定义 98

4.1.2 Binder的架构 99

4.1.3 组件Service和匿名

Binder服务 100

4.1.4 Binder的层次 101

4.2 如何使用Binder 102

4.2.1 使用Binder服务 102

4.2.2 Binder的混合调用 102

4.2.3 用Jave开发Binder服务 103

4.2.4 用C++开发Binder服务 104

4.3 Binder应用层的核心类 106

4.3.1 IInterface中的两个宏 106

4.3.2 Binder核心类的关系 107

4.3.3 函数asInterface的奥秘 109

4.3.4 Binder的“死亡通知” 110

4.3.5 Jave层的Binder类 111

4.4 Binder的实现原理 115

4.4.1 Binder的线程模型 115

4.4.2 Binder对象的传递 119

4.4.3 分析IPCThreadState类 122

4.5 Binder驱动 126

4.5.1 应用层和驱动的消息

协议 126

4.5.2 Binder驱动分析 129

4.5.3 Binder的内存共享机制 130

4.5.4 驱动的ioctl操作 131

4.5.5 Binder调用过程 133

4.5.6 处理传递的Binder对象 138

4.6 解析名称的模块——

ServiceManager的作用 140

4.6.1 ServiceManager的架构 141

4.6.2 ServiceManger提供

的服务 143

4.7 匿名共享内存ashmem 146

4.7.1 ashmem的作用和用法 146

4.7.2 ashmem驱动的实现原理 148

4.7.3 ashemem驱动的代码

分析 149

4.7.4 进程间传递文件描述符 152

第5章 连接Java和C/C++层的

关键——Android的JNI 154

5.1 JNI的作用 154

5.2 JNI用法介绍 154

5.2.1 从Java到C/C++ 154

5.2.2 从C/C++到Java的调用 158

5.3 JNI环境 160

5.3.1 结构体JNIEnv 160

5.3.2 JNIEnv的创建和初始化 162

5.3.3 JNI中的异常处理 163

5.3.4 JNI中的引用 164

5.3.5 指明错误位置——

“CheckJNI”的作用 165

5.4 ART带来的JNI变化 165

5.4.1 垃圾回收的影响 165

5.4.2 错误处理的变化 166

5.4.3 堆栈可能引发的问题 166

第6章 Android的同步和消息机制 167

6.1 原子操作 167

6.1.1 Android的原子操作函数 167

6.1.2 原子操作的实现原理 168

6.1.3 内存屏障和编译屏障 169

6.2 Android native层的同步方法 171

6.2.1 互斥体Mutex和自动锁

Autolock 171

6.2.2 解决线程同步——条件

类Condition 173

6.3 Android Java层的同步机制 174

6.3.1 同步关键字synchronized 174

6.3.2 Object类在同步中

的作用 175

6.4 Android的消息机制 176

6.4.1 消息模型 177

6.4.2 理解Looper类 178

6.4.3 理解Handler类 180

6.4.4 消息的同步——Message

类的setAsynchronous()

方法 181

6.4.5 分析MessageQueue类 182

6.5 进程间的消息传递 186

6.5.1 理解Messenger类 187

6.5.2 建立通信通道——

AsyncChannel类的作用 187

第7章 第 一个用户进程——Android

的Init进程 192

7.1 Init进程的初始化过程 194

7.1.1 main函数的流程 194

7.1.2 启动