按下电源键到启动Home应用过程详解（一）

1：前言
之前两篇我们简单的描述了Android智能手机的生产过程以及一个APK的生成过程，这里我们将对从按下电源键一直到启动Home应用这个过程做一个详细的描述，文章将分为两个章节；该章节描述Android系统结构；

2：Android架构

在Android的架构里提出了HAL的概念，这个HAL其实就是硬件独立的意思，Android系统不依赖于某一个具体的硬件驱动，而是依赖于HAL代码，这是因为为了避免Android源码开源性质从而公开了各厂家的源代码，这样，第三方厂商可以将自己不开源的代码封装在HAL层，仅提供二进制代码；

2.1：Android架构之应用层
内置核心应用，如Home，Setting

2.2：Android Framework层

2.2.1：其主要作用有两个:
1)为应用层提供API，那提供API的jar在哪里？在第三层的ANDROID RunTIME Core Libraries中；它叫android.jar，在这个jar中并不包含那些设置为hide的API
2)为应用层提供组件支持，这也是框架层最重要的作用;如listview，textview等；

2.2.2：Android Framework层中重要模块
1)View System: 提供组件如listview
2)Content Providers: App共享数据的数据库
3)Activity Manager: 管理应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能

2.3: Androidy运行环境和系统运行库
系统运行库主要包括各种系统库和第三方库；Android运行环境主要是C++或者C实现的，如DVM；

2.3.1： Androidy运行环境中重要模块
在开发Android App过程中，引入的不同的Android版本，都会引入android.jar；这个jar文件就是存在Android运行环境中；

1）Core Librares是对标准java api进行了裁剪，并加入了Android特有的API,如android.jar
2）Dalvik Virtual Machine：Google并没有采用JVM,而是针对引移动设备在内存，供电，处理速度有限的情况下自己设计的Dalvik虚拟机；在Android5.0中,DVM正式推出历史舞台，取而代之的是ART

2.3.2：Android系统运行库重要模块
1）WebKit：上层浏览器的实现
2）SurfaceManager：显示系统核心，负责绘图合成

2.3.3： DVM JVM和ART
此时我们接触到三种虚拟机，这里做个简单的介绍
1）JVM
java 虚拟机，基于栈编写，需要去栈中读写数据，所需的指令会更多，读写速度慢
Java类会被编译成一个或多个.class文件，打包成jar文件，而后JVM会通过相应的.class文件和jar文件获取相应的字节码。执行顺序为： .java文件 -> .class文件 -> .jar文件

2）DVM
2.1）Dalvik虚拟机，基于寄存器的,读写速度快；
2.2）Dalvik虚拟机由Zygote进程创建和初始化
Zygote它是一个DVM进程，同时它也用来创建和初始化DVM实例。每当系统需要创建一个应用程序时，Zygote就会fock自身，快速的创建和初始化一个DVM实例，用于应用程序的运行。

什么是fock：一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都
复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

这样做的好处就是可以共享framework层的资源，库等
2.3）DVM允许在有限的内存中同时运行多个进程
DVM经过优化，允许在有限的内存中同时运行多个进程。在Android中的每一个应用都运行在一个DVM实例中，每一个DVM实例都运行在一个独立的进程空间。独立的进程可以防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭。

DVM会用dx工具将所有的.class文件转换为一个.dex文件，然后DVM会从该.dex文件读取指令和数据。执行顺序为：
.java文件 –>.class文件-> .dex文件；

3）ART(Android Runtime)

ART与DVM的区别
DVM中的应用每次运行时，字节码都需要通过即时编译器（JIT，just in time）转换为机器码，这会使得应用的运行效率降低。而在ART中，系统在安装应用时会进行一次预编译（AOT，ahead of time）,将字节码预先编译成机器码并存储在本地，这样应用每次运行时就不需要执行编译了，运行效率也大大提升。
用安装时间换运行时间的代表
后续将开设专门的文章讲解ART

2.4 : Android kernal层
遵循linux标准蒙，并增加了适用于移动设备的进程间通信，低内存killer，电源管理以及日志系统（Logger）等标准

3： Android源码下载
因为google被墙的原因，下载源码推荐通过清华大学源码镜像进行下载

推荐一个下载源码的链接

基本上结合清华大学的教程和推荐的链接就可以完成源码下载；
3.1）每次执行repo sync都会更新android源码，目前最新的是7.1.2
3.2）git branch -a，查看有哪些分支，方便你下载对应分支的源码

下图是我下载的7.1.2的源码结构图，是从vmware中拷贝到windows主机的

在从从vmware中拷贝到windows主机的过程中，你会发现有些文件夹是拷贝不到主机的，这是因为linux中有些系统符号不兼容windows，这里没做过多纠结。

我的虚拟机配置，硬盘务必超过120G，安装软件和下载的源码比较大

4：Android源码编译
4.1）Android源码编译会在out/target/product/generic下生成的三个镜像文件：ramdisk.img，system.img，userdata.img以及它们对应的目录树root，system，data。ramdisk.img是根文件系统，system.img包括了主要的包、库等文件，userdata.img包括了一些用户数据，android加载这3个映像文件后，会把 system和 userdata分别加载到 ramdisk文件系统中的system和 data目录下。
刷机的时候三个镜像文件及其三个目录树就是我们刷机的关键

编译指定模块
4.2）make 模块名
这种方法适合第一次编译，会把依赖的模块一并编译；
如编译电话模块
我们可以根据模块中Android.mk文件查找模块名，LOCAL_PACKAGE_NAME:=Phone
进入到源码跟目录执行make Phone即可

4.3）mmm命令
在源码根目录编译指定模块，参数为模块的相对路径，只能在第一次编译后使用
如：mmm packgae/apps/phone

4.4) mm命令
用于在模块跟目录编译这个模块，只能在第一次编译后使用
如cd ~/package/apps/phone $ mm

编译Android上层系统源码
a：进入到源码跟目录，执行 . build/ envsetup.sh 导入预设基本

. 是shell命令，作用是从后面的文件中读取指令并执行，注意 . 后面有空格
b : 指定产品名和编译变量执行 lunch命令
c : 编译全部源码执行 make -j8（开启8线程开始编译）

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