面试中常被问到的Framework 底层原理！

       Android 开发领域对技术的要求日益提高，不再局限于对四大组件和基础开发技能的了解。现在的公司更加注重候选人的技术深度和对源码原理的理解，尤其在大型企业的森林源码面试中，对 Android Framework 底层原理的考察尤为突出。

       Android 的进程通信机制主要通过 Binder 实现，而线程通信则依赖于 Handler。这两个机制不仅是 Android 开发的基石，也是面试中的重要知识点。

       以 Handler 为例，b站推广源码了解其源码结构有助于深入理解相关概念。

       Binder 作为 Android 的主要跨进程通信方式，包括 BinderProxy、BpBinder 等多种实体，以及 ProcessState、IPCThreadState 等封装。它贯穿 Java、Native 层，涉及用户态、内核态，与 Service、Aion勇士挂源码AIDL 等紧密相关，向下则与 mmap、Binder 驱动设备相连，是一个庞大而复杂的机制。

       面试中，面试官可能会问及基于 mmap 的拷贝实现方式。通过图形化解释，我们可以更好地理解这一过程：Client 和 Server 处于不同进程，拥有不同的虚拟地址规则，无法直接通信。通过映射页框，隐藏外部进程源码可以将物理内存分别与 Client 和 Server 的虚拟内存块进行映射，实现一次数据拷贝。

       精通 Framework 不仅需要对底层原理有深入了解，还需要将 Framework 知识应用于实践，如 Android App 的启动机制、AMS、PMS、WMS 等。

       许多学习者和实践者在 Android Framework 面临困扰，但很少人能够逆向分析并找到最优解决方案。Framework 是宝塔都有什么源码 Android 开发的深水区，也是衡量程序员能力的重要标准。

       为了帮助大家节省学习周期，我整理了《Android Framework 源码解析》这份文档，希望对大家在技术道路上有所帮助。完整版文档已在 GitHub 收录，请参考学习。

debug和release的区别

       Debug通常称为调试版本，它包含调试信息，并且不作任何优化，便于程序员调试程序。Release称为发布版本，它往往是进行了各种优化，使得程序在代码大小和运行速度上都是最优的，以便用户很好地使用。

       Debug 和 Release 的真正秘密，在于一组编译选项。下面列出了分别针对二者的选项（当然除此之外还有其他一些，如/Fd /Fo，但区别并不重要，通常他们也不会引起 Release 版错误，在此不讨论）

       Debug 版本

       å‚æ•° 含义

       /MDd /MLd 或 /MTd 使用 Debug runtime library (调试版本的运行时刻函数库)

       /Od 关闭优化开关

       /D "_DEBUG" 相当于 #define _DEBUG,打开编译调试代码开关 (主要针对assert函数)

       /ZI 创建 Edit and continue(编辑继续)数据库，这样在调试过程中如果修改了源代码不需重新编译

       /GZ 可以帮助捕获内存错误

       /Gm 打开最小化重链接开关， 减少链接时间

       Release 版本

       å‚æ•° 含义

       /MD /ML 或 /MT 使用发布版本的运行时刻函数库

       /O1 或 /O2 优化开关，使程序最小或最快

       /D "NDEBUG" 关闭条件编译调试代码开关 (即不编译assert函数)

       /GF 合并重复的字符串， 并将字符串常量放到只读内存， 防止被修改

       å®žé™…上，Debug 和 Release 并没有本质的界限，他们只是一组编译选项的集合，编译器只是按照预定的选项行动。事实上，我们甚至可以修改这些选项，从而得到优化过的调试版本或是带跟踪语句的发布版本。

       å“ªäº›æƒ…况下 Release 版会出错

       æœ‰äº†ä¸Šé¢çš„介绍，我们再来逐个对照这些选项看看 Release 版错误是怎样产生的

       1、Runtime Library：链接哪种运行时刻函数库通常只对程序的性能产生影响。调试版本的 Runtime Library 包含了调试信息，并采用了一些保护机制以帮助发现错误，因此性能不如发布版本。编译器提供的 Runtime Library 通常很稳定，不会造成 Release 版错误；倒是由于 Debug 的 Runtime Library 加强了对错误的检测，如堆内存分配，有时会出现 Debug 有错但 Release 正常的现象。应当指出的是，如果 Debug 有错，即使 Release 正常，程序肯定是有 Bug 的，只不过可能是 Release 版的某次运行没有表现出来而已。

       2、优化：这是造成错误的主要原因，因为关闭优化时源程序基本上是直接翻译的，而打开优化后编译器会作出一系列假设。这类错误主要有以下几种：

       1. 帧指针(Frame Pointer)省略（简称FPO）：在函数调用过程中，所有调用信息（返回地址、参数）以及自动变量都是放在栈中的。若函数的声明与实现不同（参数、返回值、调用方式），就会产生错误，但 Debug 方式下，栈的访问通过 EBP 寄存器保存的地址实现，如果没有发生数组越界之类的错误（或是越界“不多”），函数通常能正常执行；Release 方式下，优化会省略 EBP 栈基址指针，这样通过一个全局指针访问栈就会造成返回地址错误是程序崩溃。

       C++ 的强类型特性能检查出大多数这样的错误，但如果用了强制类型转换，就不行了。你可以在 Release 版本中强制加入/Oy-编译选项来关掉帧指针省略，以确定是否此类错误。此类错误通常有：MFC 消息响应函数书写错误。正确的应为：

       afx_msg LRESULT OnMessageOwn

       (WPARAM wparam, LPARAM lparam);

       ON_MESSAGE 宏包含强制类型转换。防止这种错误的方法之一是重定义 ON_MESSAGE 宏，把下列代码加到 stdafx.h 中（在#include "afxwin.h"之后）,函数原形错误时编译会报错。

       #undef ON_MESSAGE

       #define ON_MESSAGE(message, memberFxn) /

       {

       message, 0, 0, 0, AfxSig_lwl, /

       (AFX_PMSG)(AFX_PMSGW)

       (static_cast< LRESULT (AFX_MSG_CALL /

       CWnd::*)(WPARAM, LPARAM) > (&memberFxn)

       },

       2. volatile 型变量：volatile 告诉编译器该变量可能被程序之外的未知方式修改（如系统、其他进程和线程）。优化程序为了使程序性能提高，常把一些变量放在寄存器中（类似于 register 关键字），而其他进程只能对该变量所在的内存进行修改，而寄存器中的值没变。

       å¦‚果你的程序是多线程的，或者你发现某个变量的值与预期的不符而你确信已正确的设置了，则很可能遇到这样的问题。这种错误有时会表现为程序在最快优化出错而最小优化正常。把你认为可疑的变量加上 volatile 试试。

       3. 变量优化：优化程序会根据变量的使用情况优化变量。例如，函数中有一个未被使用的变量，在 Debug 版中它有可能掩盖一个数组越界，而在 Release 版中，这个变量很可能被优化调，此时数组越界会破坏栈中有用的数据。当然，实际的情况会比这复杂得多。与此有关的错误有非法访问，包括数组越界、指针错误等。例如：

       void fn(void)

       {

       int i;

       i = 1;

       int a[4];

       {

       int j;

       j = 1;

       }

       a[-1] = 1;

       //当然错误不会这么明显，例如下标是变量

       a[4] = 1;

       }

       j 虽然在数组越界时已出了作用域，但其空间并未收回，因而 i 和 j 就会掩盖越界。而 Release 版由于 i、j 并未其很大作用可能会被优化掉，从而使栈被破坏。

       3. DEBUG 与 NDEBUG ：当定义了 _DEBUG 时，assert() 函数会被编译，而 NDEBUG 时不被编译。此外，TRACE() 宏的编译也受 _DEBUG 控制。

       æ‰€æœ‰è¿™äº›æ–­è¨€éƒ½åªåœ¨ Debug版中才被编译，而在 Release 版中被忽略。唯一的例外是 VERIFY()。事实上，这些宏都是调用了assert()函数，只不过附加了一些与库有关的调试代码。如果你在这些宏中加入了任何程序代码，而不只是布尔表达式（例如赋值、能改变变量值的函数调用等），那么Release版都不会执行这些操作，从而造成错误。初学者很容易犯这类错误，查找的方法也很简单，因为这些宏都已在上面列出，只要利用 VC++ 的 Find in Files 功能在工程所有文件中找到用这些宏的地方再一一检查即可。另外，有些高手可能还会加入 #ifdef _DEBUG 之类的条件编译，也要注意一下。

       é¡ºä¾¿å€¼å¾—一提的是VERIFY()宏，这个宏允许你将程序代码放在布尔表达式里。这个宏通常用来检查 Windows API的返回值。有些人可能为这个原因而滥用VERIFY()，事实上这是危险的，因为VERIFY()违反了断言的思想，不能使程序代码和调试代码完全分离，最终可能会带来很多麻烦。因此，专家们建议尽量少用这个宏。

       4. /GZ 选项：这个选项会做以下这些事：

       1. 初始化内存和变量。包括用 0xCC 初始化所有自动变量，0xCD ( Cleared Data ) 初始化堆中分配的内存（即动态分配的内存，例如 new ），0xDD ( Dead Data ) 填充已被释放的堆内存（例如 delete ），0xFD( deFencde Data ) 初始化受保护的内存（debug 版在动态分配内存的前后加入保护内存以防止越界访问），其中括号中的词是微软建议的助记词。这样做的好处是这些值都很大，作为指针是不可能的（而且 位系统中指针很少是奇数值，在有些系统中奇数的指针会产生运行时错误），作为数值也很少遇到，而且这些值也很容易辨认，因此这很有利于在 Debug 版中发现 Release 版才会遇到的错误。要特别注意的是，很多人认为编译器会用0来初始化变量，这是错误的（而且这样很不利于查找错误）。

       2. 通过函数指针调用函数时，会通过检查栈指针验证函数调用的匹配性。（防止原形不匹配）

       3. 函数返回前检查栈指针，确认未被修改。（防止越界访问和原形不匹配，与第二项合在一起可大致模拟帧指针省略 FPO ）通常 /GZ 选项会造成 Debug 版出错而 Release 版正常的现象，因为 Release 版中未初始化的变量是随机的，这有可能使指针指向一个有效地址而掩盖了非法访问。除此之外，/Gm/GF等选项造成错误的情况比较少，而且他们的效果显而易见，比较容易发现。

       æ€Žæ ·â€œè°ƒè¯•â€ Release 版的程序

       é‡åˆ°Debug成功但Release失败，显然是一件很沮丧的事，而且往往无从下手。如果你看了以上的分析，结合错误的具体表现，很快找出了错误，固然很好。但如果一时找不出，以下给出了一些在这种情况下的策略。

       1. 前面已经提过，Debug和Release只是一组编译选项的差别，实际上并没有什么定义能区分二者。我们可以修改Release版的编译选项来缩小错误范围。如上所述，可以把Release 的选项逐个改为与之相对的Debug选项，如/MD改为/MDd、/O1改为/Od，或运行时间优化改为程序大小优化。注意，一次只改一个选项，看改哪个选项时错误消失，再对应该选项相关的错误，针对性地查找。这些选项在Project/Settings...中都可以直接通过列表选取，通常不要手动修改。由于以上的分析已相当全面，这个方法是最有效的。

       2. 在编程过程中就要时常注意测试 Release 版本，以免最后代码太多，时间又很紧。

       3. 在 Debug 版中使用 /W4 警告级别，这样可以从编译器获得最大限度的错误信息，比如 if( i =0 )就会引起 /W4 警告。不要忽略这些警告，通常这是你程序中的 Bug 引起的。但有时 /W4 会带来很多冗余信息，如 未使用的函数参数 警告，而很多消息处理函数都会忽略某些参数。我们可以用:

       #progma warning(disable: )

       //禁止

       //...

       #progma warning(default: )

       //重新允许来暂时禁止某个警告，或使用

       #progma warning(push, 3)

       //设置警告级别为 /W3

       //...

       #progma warning(pop)

       //重设为 /W4

       æ¥æš‚时改变警告级别，有时你可以只在认为可疑的那一部分代码使用 /W4。

       4. 你也可以像Debug一样调试你的Release版，只要加入调试符号。在Project/Settings... 中，选中 Settings for "Win Release"，选中 C/C++ 标签，Category 选 General，Debug Info 选 Program Database。再在 Link 标签 Project options 最后加上 "/OPT:REF" (引号不要输)。这样调试器就能使用 pdb 文件中的调试符号。

       ä½†è°ƒè¯•æ—¶ä½ ä¼šå‘现断点很难设置，变量也很难找到?这些都被优化过了。不过令人庆幸的是，Call Stack窗口仍然工作正常，即使帧指针被优化，栈信息（特别是返回地址）仍然能找到。这对定位错误很有帮助。

安卓包管理机制之PackageInstaller安装APK

       前言

       本文继续探讨Android包管理机制中的PackageInstaller组件，特别是其在安装APK文件时的运作机制。讨论基于Android 8.0版本的源码。

       在PackageInstallerActivity中，调用startInstallConfirm方法后，安装确认界面显现给用户，用户选择继续安装应用程序时，触发PackageInstallerActivity的onClick方法。该方法处理确定和取消按钮的交互，主要关注确定按钮的响应，调用startInstall方法，从而跳转至InstallInstalling界面，关闭当前Activity。

       在InstallInstalling界面，根据保存的mSessionId和mInstallId进行安装处理。如果之前有保存信息，会根据mInstallId注册观察者，接收安装事件的回调，无论成功与否均关闭当前Activity。若无保存信息，则创建SessionParams，解析APK的参数，注册观察者，生成mInstallId，最终与PackageInstallerService进行交互。

       在InstallInstalling的onResume方法中，根据mSessionId获取SessionInfo，创建并执行InstallingAsyncTask，将APK信息通过IO流写入PackageInstaller.Session。onPostExecute方法中创建PendingIntent，并通过PackageInstaller.Session的commit方法发送，最终调用PackageInstallerSession的commit方法，进入Java框架层处理。

       在Java框架层，通过PackageInstallerSession的commit方法，将APK信息封装为PackageInstallObserverAdapter，并通过Handler发送MSG_COMMIT消息。该消息处理程序获取IPackageInstallObserver2类型的观察者，调用commitLocked方法，进一步调用PMS的installStage方法。如果在PMS中出现异常，会通过dispatchSessionFinished方法，调用观察者的onPackageInstalled方法，将异常信息回调给PackageInstallObserverAdapter。

       总结而言，PackageInstaller安装APK的过程分为两个关键步骤：调用PackageInstallerActivity的onClick方法启动安装流程，然后在Java框架层中，通过PMS处理APK安装的具体细节。后续文章将深入探讨PMS中的复杂处理过程。

Android N 四大组件的工作原理

       æœ¬æ–‡ä¾§é‡è®²è§£android N 系统中四大组件的工作原理，不同系统原理略有差别。通过分析四大组件的工作流程加深对Android Framework的理解，也为插件化开发打下基础。

        Activity

        展示一个界面并和用户交互，它扮演的是一个前台界面的角色。

        Service

        计算型组件，用于后台执行一系列计算任务，工作在主线程，耗时操作需要另起线程， 分为启动状态和绑定状态。

        BroadcastReceiver

        消息型组件，主要用于不同组件或者不同应用之间的消息传递，它工作在系统内部，不适合执行耗时操作，操作超过5s，会出现ANR。

        ContentProvider

        数据共享型组件，用于向其他组件或者应用共享数据，主要执行CURD操作。

        我们启动一个activity有两种方法，

        第一种（Activity直接启动方式）：

        Intent intent = new Intent(this, MainActivity.class);

        startActivity(intent);

        第二种（Context启动方式）

        Intent intent = new Intent(this, MainActivity.class);

        getApplicationContext().startActivity(intent);

        不同的启动方式Activity的工作流程有点差别。

        两种启动都会调用到Instrumentation类中的execStartActivity的方法，系统最终是通过ActivityThread中的performLaunchActivity完成Activity的创建和启动。

        performLaunchActivity方法主要完成以下工作：

        1、通过ActivityClientRecord对象获取启动activity的组件信息

        2、通过mInstrumentation对象的newActivity方法调用classloader完成activity的创建

        3、通过r.packageInfo(LoadedApk 对象)的makeApplication方法尝试创建Application对象

        4、创建ContextImpl对象并调用Activity的attach方法完成一些数据的初始化

        5、调用Activity的onCreate方法

        在Activity启动的过程中，App进程会频繁地与AMS进程进行通信：

        App进程会委托AMS进程完成Activity生命周期的管理以及任务栈的管理；这个通信过程AMS是Server端，App进程通过持有AMS的client代理IActivityManager完成通信过程；

        AMS进程完成生命周期管理以及任务栈管理后，会把控制权交给App进程，让App进程完成Activity类对象的创建，以及生命周期回调；这个通信过程也是通过Binder完成的，App所在server端的Binder对象存在于ActivityThread的内部类ApplicationThread；AMS所在client通过持有IApplicationThread的代理对象完成对于App进程的通信。

        Service有两种启动方式，startService()和bindService()，两种状态可以并存:

        startService流程

        bindService流程

        BroadcastReceiver的工作过程主要包括广播的注册、发送和接收:

        动态注册过程：

        发送过程

        静态注册是由PackageManagerService（PMS）在应用安装的时候完成整个注册过程的，除广播以外，其他三大组件也都是在应用安装时由PMS解析并注册的。

        每个进程的入口都是ActivityThead.main()，App的启动流程如下：

        从源码中可以看出：

        应用启动的入口为ActivityThread的main方法，main方法会创建ActivityThread实例并创建主线程消息队列。

        attach方法中远程调用AMS的attachApplication方法，并提供ApplicationThread用于和AMS的通信。

        attachApplication方法会通过bindApplication方法和H来调回ActivityThread的handleBindApplication，这个方法会先创建Application，再加载ContentProvider，然后才会回调Application的onCreate方法。

        由上图可以看出，在ContentProvider的启动过程中伴随着app进程的启动。

        ContentProvider的其他CURD操作如insert，delete，update跟query的流程类似。