Android源码剖析之Framework层基础版（窗口、linux、token、Binder）

  本文来自刘兆贤的博客_CSDN博客-Java高级,Android旅行,Android基础领域博主 ，引用必须注明出处！

关于Framework，就是应用层底下的控制层，离应用层最近，总想找个机会，写写WindowMangerService和ActivityManagerService（注意非控件，而是指一类服务）以及其他一些东西，对底层做一个更为全面的认识。而很早以前，写过一篇文章，来简述Android系统-" Android高级之系统介绍"，同样今天我们在讲Framework层时也会再对系统做一个回顾；下图是我对本节内容的一个基本介绍。

PS:W类是ViewRoot的一个内部类，ViewRoot最大作用就是把IPC调用转为本地调用。

HistoryRecord-每个Acitivty都会有一个，用来管理和记录Activity，是一个Binder对象

ViewRoot-实现View和WindowManger之间的协议，是View Hierarchy的最顶层

PhoneWindow-其中有autoManger和keyguardManager的实现对象

一、窗口

就着上图，我们会对每一条做进一步的解说（注意上图大多是包含关系，少数是关联关系，请区别对待），上图对Framework简单做了描述；同时科普一下什么叫窗口，窗口非指window类，而是指所有使用windowmanger将

其展示在用户面前的控件，如toast、activity、menu等，而这些界面通过设置window的callback来监听到wms传给view对象的信息，如手势操作。而窗口类型基本可以分为3种：

1、系统窗口，不需要父窗口-可以指定2000-2999层 

2、子窗口，依赖父窗口-1000-1999层 如Toast

3、应用窗口，对应activity-小于99层 如Activity

窗口可以说是View，而wms不直接跟view沟通，而是通过实现IWindow的ViewRoot.W类，然后再传给view。

关于Context，上下文引用，项目中使用的还比较多，是一个场景，用来配合上下文操作；一个应用中context的数量=service个数+activity个数+application个数，原因它们都继承自ContextWraper，而它继承自context。

二、linux文件系统

由于android系统基于linux，就先讲一下linux基础，文件系统通常有3个特点：

1、由文件和目录组成，占据一定存储空间

2、具有读、写、执行权限，可以复制和移动

3、多个文件系统可以并列，且类型可以不同，如FAT16和NTFS

主要的文件目录有以下几种-与android系统类比：

1、bin，存放用户级二进制工具-相当于android系统的acct目录

2、boot，内核镜像文件，由bootloader装载-firmware

3、dev，各种文件系统如打印机等-相当于android系统的dev目录+storage+mnt/sdcard

4、etc，配置文件区-相当于android系统的config目录

5、home，用户工作目录-data/user

6、lib，系统运行时库的存放地-data/app-lib

7、opt，存放系统程序-data/app-private

8、proc，系统级如内核和进程所在文件-proc目录

9、root，管理员工作目录-root目录

10、sbin，管理员的二进制工具-sbin目录

11、sys，驱动对应的系统文件如固件、内核、电量等-sys目录+system目录

12、usr，应用程序安装区-data/app

13、var，调试信息等-data/anr等

因此从上面来以看出，其实操作系统都是由文件组成，外加一些硬件感应设备。但上面介绍的依然不全面，因为android是一层套一层，资源是总体一致，大体分散的结构。同时上面会涉及到进程pid，值为100以内是系统进程，1000以内是root进程，1000以上是用户进程。讲完目录，咱们再讲讲命令：

1、man，查询某命令的意思

2、ls，列出当前目录下所有文件及文件夹信息

3、find，用名字查找文件信息

4、grep，查询文件中的字符串信息

5、cat，打开文件

6、chmod，指定权限，ugo指user（自身）、group（组）、other（其他），权限有r（读1）w（写2）x（执行4），指定权限有两种方式如chmod ug+x（给予当前用户和某群组执行的权限），chmod 777（给予三者所有权限，原因请看上一行）

7、ps和kill，ps列出当前所有进程，kill杀死某进程

8、export，用于设置变量作用于全局

9、mount和unmount，加载和卸载文件系统

好在用过linux操作系统工作过一段时间，对后来做Android开发，起到很大的帮助，上面介绍的是一些常用命令，有兴趣的可以安装一个linux系统来用，之前有一个同事使用ubuntu来编译so，而我当年用的是小红帽rethat。

三、linux启动过程

下面简单讲一个linux启动过程，其实Dalvik虚拟机也是类似

上图少说一点，在CPU运行之前，要把磁盘和其他内存启动，这样才能保证系统正式开始，因为所有系统均为文件，加载文件的硬盘不启，系统如何能被启动?

四、异步信息系统

在Android系统中，用的最多的设计模式就是handler+looper+messageQueue，无论在系统层还是在应用层，

之后我们会再讲到都被用烂了，异步线程表现为：开启后无限循环，遍历数据，如果为空则等待，直到下次数据不

为空时，使用场景有二

1、任务要常驻

2、任务需要根据消息来做不同操作

使用方法如上，解释几点，上面的数据指messegeQueue属于队列LILO，读/写数据时会加锁；如何应用呢，

Handler handler =new Handler(); 首先创建handler时，一般需要在UI线程中（一般你也没必要在子线程重写

handler），获得一个UI线程的looper对象；looper对象通过prepare方法（仅一次）准备一个MessageQueue

（系统唯一），调用loop方法一直分发消息；MessageQueue可以定义消息处理时刻，否则先进先出，

通过next和enquenceMessage方法来取和加入消息，处于wait状态则唤醒，若无消息则挂起。

五、Binder

再讲一个知识点Binder，然后结束本篇。

Binder工作在linux层面，是一小段内存，属于驱动，主要用来解决IPC调用，应用框架包括3部分

1、服务端接口-Binder对象，收到消息即启动隐藏线程，执行onTransact函数初始化；向客户端发送消息时，

挂起当前线程。

2、Binder驱动-创造mRemote的Binder对象，重载以下方法

1）以线程间消息通信模式，向服务端发送参数

2）挂起客户端线程，等待服务端返回处理结果，并通知客户端

3）接收服务端通知，继续执行客户端线程

3、客户端接口-向客户端发送消息，挂起当前线程。

Binder服务的设计原则是，开放ServiceManger接口给外界，关于具体的操作由底层去统一执行，不暴露出来，

这也是保证框架稳定、逻辑正确的重要方式，使不同管理类与底层实现可以分离解耦。

另一篇关于Binder介绍，最下面：Android源码剖析之Framwork层消息传递（Wms到View）_刘兆贤的博客-CSDN博客

下面这篇文章底层就是使用binder进行通信

 Android高级第十讲之AIDL与JNI

六、token

token原意指口令，在这里指“身份证”，代表唯一性和代理性；一般token为IBind的实现类，即使View.Attach

Info中也是用IBind实现类来进行IPC调用。应用窗口一般都有token，而window可能没有，为什么？window可以不

对应此窗口存在。

应用窗口的token：一般最初跟window一样最终指向DecorView的W类，初始值是window的mAppToken，指应用

HistoryRecord。Activity的token起始是HistoryRecord，最终指向此W类即mAppToken，与window相同。

子窗口的token：是父窗口view的W类，即mPanelParentWindowToken

系统窗口无token

因此view中会有window的token，也会有父窗口的token，而每个应用窗口随activity诞生，均会有一个Activity

Thread陪伴。

Android的安装过程：Android内核解读-应用的安装过程 - Android移动开发技术文章_手机开发 - 红黑联盟

Binder能支持跨进程通信的原因，是它实现IBinder接口，系统定义实现此接口即赋予进程通信的功能。

Binder通信协议包含两部分：

Binder_Command_Protocal，简称BC，负责将数据从IPC层传递后Binder Driver层。

Binder_Return_Protocal，简单称BR，负责将数据从Binder Driver层传递到IPC调用层。

优势：做数据拷贝只用1次，则Pipe、Socket都需要2次；其次安全性高，不会像Socket会暴露地址，被人替换；由于所有Service都向ServiceManager注册服务，所以Service所在进程死亡后，都会及时通知ServiceManager，避免Client直接检测而导致过重的负载。

Pipe通道，是Linux最主要的通信机制，享内核进程的一块内存，由读、写两个描述符操作数据，管道只是单向，如果双向需要建立两个管道。

通信机制：Server向ServiceManager（C++层，而非Java层，介绍它的启动流程 Binder系列3—启动ServiceManager - Gityuan博客 | 袁辉辉的技术博客）注册，得到虚拟的Uid和Pid，使用Binder通信；Client向ServiceManager请求，得到虚拟的Uid和Pid，以及目标对象的Proxy，底层通过硬件协议传输，使用Binder通讯。

通信时Client手持Proxy，ServiceManger进行转换，调用到Server。三者运行在三个独立进程中。Client/Sever全双工，互为Sever/Client。

微内核和宏内核的区别？

1、前者的用户服务和内核服务（进程、内存管理等），在不同的地址空间；后者在相同的地址空间。

2、前者将服务主要放在内核之外，自身作为一个消息中转站；后者将功能集于一身。

3、前者体积小、反应速度慢、拓展性强、安全性强（一个服务崩溃，不至于全体崩溃），后者相反。

4、前者的代表有Symbian、Mac OS X等，后者有Linux、Windows、Solaris等。

参考：

​​​​​​​微内核和宏内核的不同 - 掘金

微内核和宏内核 - 知乎

[OS] 微内核和宏内核的区别 - SegmentFault 思否

实际案例：

Vivo7.0以上手机，无法弹出自定义Toast(WindowManager通过addView方式，再配合动画)，由于Android手机系统权限逐步收紧，导致无法成功申请的“SYSTEM_ALERT_WINDOW”权限。

解决思路：先看权限是否被收回，其次看使用系统Toast是否可行，最后尝试降级使用WindowManager。

解决办法，降低WindowManager.LayoutParam的flag等级，使用2000以下的等级，比如LAST_SUB_WINDOW（次级window1999）

参考：Binder系列2—Binder Driver再探 - Gityuan博客 | 袁辉辉的技术博客