Android本地层基础结构

1.本地层基础部分结构

Android软件系统中作为本地基础部分使用的，主要具有以下部分：

（1）C语言基础库：提供标准C库功能

（2）C语言工具库：Android特定的C语言工具

（3）init可执行程序：作为用户空间的第一个进程

（4）shell工具：提供用户调试功能

其中后三者均在Android源代码的system/core目录中，此目录也就是Android系统中最底层的部分，包括基本的启动、操作和调试等。

2. C语言基础：Bionic

Bionic提供C语言基础库的功能，Bionic的源码和头文件在bionic/目录中。

相对于传统的C库实现，Bionic的体积和内存占用量更小。Bionic支持标准C和C++库的绝大部分功能，支持数学库及NPTL线程库。

Bionic提供的C++的支持是一种最轻量级的支持，只支持了C++语法，没有支持STL标准模板库。

Bionic使用共享内存的方式来实现。

2.1 Bionic各个部分的结构

Bionic目录当中的各个子目录中的内容如下所示：

（1）libc：C库，生成动态库libc.so和静态库libc.a

（2）libm：数学库，生成动态库libm.so和静态库libm.a

（3）libdl：动态库使用工具，生成动态库libdl.so

（4）libstdc++：C++库，生成动态库libstdc++.so和静态库libstdc++.a

（5）libthread_db：线程库，生成动态库libthread_db.so和静态库libthread_db.a

2.2 Bionic的头文件

作为C库功能的实现，Bionic的头文件包括几个部分，C语言标准头文件、UNIX标准头文件、Linux内核中的头文件、Bionic特殊的头文件。

（1）主要头文件

libc/include目录中的各个文件为C语言主要的头文件，例如stdio.h、stdlib.h等。它们都是C语言标准的头文件。

libc/include/sys目录中的各个文件是Linux系统（以sys为开头）的头文件，例如time.h、ioctl.h等。

（2）Linux特定的头文件

Bionic中的libc/kernel为Linux内核头文件目录。这个目录是对Linux源代码中各个部分头文件的重新组织。

在Android的本地开发过程中，如果使用<linux/XXX.h>等方式包含头文件，引用的是这里的头文件。

例如： #include <linux/input.h> 此时实际上引用的是Bionic中libc/kernel/common/linux目录中的input.h。

2.3 属性系统的支持

Android的C库除了提供标准的功能之外，还提供了Android的属性系统的底层支持。属性的本质是一块共享内存。

Android中属性名称最大32字节，属性值92字节。

3. C语言底层库

在基础的C库之上，Android最底层的本地库是Log库和C语言工具库。

Log库头文件：主要为system/core/include/cutils目录中的log.h，logd.h等头文件，另一个相关的头文件是system/core/include/android目录中的log.h。

Log库文件路径：system/core/liblog

Log库编译的结果：目标机的动态库liblog.so和静态库liblog.a

log.h是Log库的头文件，其中包含了宏定义，主要包括LOGV、LOGD、LOGI、等宏作为Log输出的方法。

4. 设备管理功能

对于Android系统，需要一个处理设备管理的程序，它的功能类似Linux桌面系统中的udev。它通过监听Socket获得内核传递上来的信息，然后可以在用户空间中自动建立或者删除设备节点（通常是/dev/目录中的文件）。

在Android的新版中，使用ueventd程序作为设备管理的程序，ueventd使用ueventd.rc脚本作为设备列表。

ueventd程序将打开ueventd脚本，作为其中设备管理的列表。与init.rc类似，ueventd实际上也有两个，一个是名称为ueventd.rc的主设备脚本，另一个是名称为ueventd.<设备>.rc具体硬件的脚本。二者的功能和语法也是相同的。

ueventd脚本的默认路径：system/core/rootdir/ueventd.rc。

5. Shell工具

Android中的shell功能由sh（shell）和toolbox（工具箱）两个部分组成，它们是两个可执行程序，其中sh程序提供的是控制台，toolbox提供的是各个可执行程序的命令（如ls、mv等）。

6. Android属性和套接字机制

Android属性和套接字机制作为两种Android中特殊的程序交互手段。

6.1 属性机制

属性的本质是一块共享内存，每个属性使用一个键和键值的对来表示，二者的格式都是字符串。

属性的操作包括读、写两个部分。Android系统各个部分的程序中都提供了接口对属性进行操作。

本地程序中，通过libctuils中的properties.h头文件中定义的property_get()、property_set()和property_list()函数对属性进行读取、设置和列出操作。

在Java程序中，通过android.os包中的SystemProperties类的get()、getXXX()、set()等几个静态方法对属性进行读取和设置。

在命令行中，可以通过toolbox的getprop和setprop两个命令对属性执行获得、设置，以及列出所有属性等操作。

6.2 套接字机制

Android中用于通信的套接字本质上是基于Linux的套接字。其中较为特殊的地方是Android保留域名称的几个Socket。

套接字被访问时，类似于一个文件。因此，相比属性系统有限的字符信息，套接字在提供交互信息的容量没有限制。

Android特定名称的套接字本质上是文件的套接字，Android在文件系统的固定位置建立节点，赋予其全局的名称，就可以让程序的各个部分都通过名字来访问。

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