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写给应用开发的 Android Framework 教程

1. 为什么要学习 Android Framework？

作为一名应用层 App 开发工程师，我们为什么要学习 Android Framework？答案很简单，为了不被淘汰！在 2023 年的当下,不会点 Binder WMS AMS PMS 好像都找不到工作了，更过分的是应聘企业甚至希望你会点 RN Fluter 等跨平台技术，顺便能掌握点前端技术就更好了，活生生的面试造火箭！对于市面上 99% 的 App 的开发是不需要我们掌握 Framework 的，企业去面试这些，只是为了筛人罢了，因为收到的简历确实太多了，常规的题目已经无法对应聘者做出筛选了。

对于 Android 应用开发工程师，如果想要长期的在这个行业干下去，大的方向上大概有两条相对靠谱的进阶路线可以选择：

• 大前端路线：掌握 Android IOS 双端原生开发，跨平台开发，前端开发
• 系统开发路线：掌握 Linux 系统开发技术，熟悉 Framework 层核心组件原理，了解 Linux 内核

大前端路线出现的很大原因是企业挣不到钱了，养不起人了，希望一个人能干几个人的活，这种岗位主打的是性价比。

不得不承认的是，移动互联网的黄金年代已经过去，大型 App 的开发机会几乎绝迹，更多的是短平快的小项目。对于这些短平快的小项目，5 年以上开发人员的优势非常小，在企业的角度甚至是减分项，为什么这么说？老开发工资高，加班接受度低，不吃老板画的饼了..... 相比之下，2-3 年工作经验的新人更受欢迎，工资低，有冲劲，能加班。最致命的问题是， App 开发，无论是原生，前端，跨平台技术栈，变化非常快。老开发通常有家庭需要照顾，精力有限，学习速度很可能是赶不上新人。以上种种，导致了 35 岁问题！

35 岁问题出现最核心的原因是你积累的经验没有形成新人入行的门槛。简单地说，你的工作不吃经验！

Android 系统开发涉及的知识面很广，代码量大，复杂度高，相关的学习资料也非常匮乏。新人上手有较大的门槛，无形中就形成了岗位的护城河。

从 2008 年发布 Android1.0 到现在，Android 迭代了很多版本，但核心基础组件是一直没有大的变化的（比如 Binder，应用层四大组件，Handler 等），也就是说系统开发积累的经验是可以积累并形成壁垒的。

废了这么多话，归根结底一句话——Framework 是值得应用开发投入精力来学习的

以下是 Android Framework 核心基础的学习路线图：

清晰的学习路线图可以在 链接：https://pan.baidu.com/s/1F0Ibi8pHcYT39HASy3zvNw 提取码：1234   处下载到。 

学习路线一共分为 11 个专题，接下来看看这 11 个专题都需要学习哪些内容：

2. 基础篇

阅读学习系统源码类似小学生读书看报，小学三年级大概掌握一到两千字，配合拼音字典，也可以看很多课外书。

基础知识涉及的面很广，我们应该做好长期学习的准备，学习过程中做好笔记，及时复习和记忆。另外，我们应该一边学习系统源码，一遍学习基础，遇到不会的，再回头看看基础，形成知识记忆到应用的闭环。千万不要基础学完了，再去学习系统源码，效率低，效果差。

基础部分我们主要掌握以下的学习内容：

• Linux的基本使用：推荐学习 《Linux 运维之道 第二版》

• 编程语言

  • C 语言：《一站式学习C编程》、《C语言非常道》、《嵌入式C语言自我修养》

  • C++ ：《21天学通 C++》

  • Java：《Java 核心技术》

  • JNI：这个没有特别合适的书籍推荐，可以关注我的博客和公众号，后续会分享一些我的学习笔记。

• 工具类编程语言和软件构建工具，学习这部分内容，主要是为了学习 Android 的编译系统，以及在日常工作中能完成一些自动化脚本的编写，提升工作效率

  • Makefile：这个没有特别推荐的资料，可以关注我的博客和公众号，后续会分享一些我的学习笔记。

  • Soong：这个主要就是参看源码中的写法以及参考官方提供的文档

  • Shell 脚本，推荐学习 《Linux Shell 核心编程指南》

  • Python，推荐学习 《Python 编程从入门到实战》

  • Go，推荐学习 Go 语言从入门到实战

• Linux 系统编程是比较重要的部分

  • Linux编程技术,这是西安邮电大学提供的一套 mooc 课程，可供入门学习使用

  • 《Linux 系统编程 杰克-本尼 佩尔松》

  • 《UNIX 环境高级编程》《Linux/Unix 系统编程手册》：这两本书可以作为编程过程中的字典使用

• Linux 内核入门与操作系统基础

  • 操作系统及Linux内核， 这是西安邮电大学提供的一套 mooc 课程，可供入门学习使用

  • 《深入理解 Linux 内核 第三版》  

  • 《奔跑吧Linux 内核 系列书籍》

  • Linux 驱动开发入门：推荐韦东山老师 B 站分享的系列课程

基础部分已分享内容：

• Ubuntu 使用快速入门
• Make 构建工具入门
• 理解 Unicode UTF-8 UTF-16 UTF-32
• Linux Shell 脚本编程入门——核心基础语法
• SEAndroid 使用极速上手
• 理解 C++ 的 Memory Order
• Linux Shell 脚本编程入门1——核心基础语法
• Linux Shell 脚本编程入门2——脚本自动化基础
• Android 平台如何编译执行 C C++ 可执行程序
• 如何阅读 Android 系统源码 —— Java 篇
• 如何阅读 Android 系统源码 —— C/C++ 篇
• JNI 编程上手指南之 HelloWorld 实战
• JNI 编程上手指南之 JNI 数据类型
• JNI 编程上手指南之描述符
• JNI 编程上手指南之 JNIEnv 详解
• JNI 编程上手指南之 JavaVM 详解
• JNI 编程上手指南之字符串处理
• JNI 编程上手指南之数组访问
• JNI 编程上手指南之 Native 访问 Java
• JNI 编程上手指南之异常处理
• JNI 编程上手指南之从内存角度再看引用类型
• JNI 编程上手指南之 JNI 调用性能优化
• JNI 编程上手指南之多线程

3. AOSP快速上手路线

这部分内容提供有免费配套视频教程

这部分内容主要是让大家上手 Android 系统源码，对系统开发有一个感性的认知，主要有以下内容：

• AOSP 极速上手

• 系统开发工具

• 添加 Product

• 系统模块添加

  • 添加 C/C++、Java 可执行程序

  • 添加 C/C++、Java 库

  • 添加配置文件与删除已有模块

• 系统 App 开发入门 

  • 系统 App 源码添加            

  • 使用 Android Studio 开发系统 App     

• 添加开机自启动 Shell 脚本

• 添加开机自启动 C++ 程序

• APK 预制详解

• 系统源码管理工具 Gerrit 搭建与使用

这部分内容已整理到 https://github.com/yuandaimaahao/AOSPTutorial

4.Binder

Binder 是一套 linux 上的 远程过程调用（RPC） 编程框架，是整个 Android 系统的核心基础组件，在体验的系统开发的“快乐”以后，我们需要第一时间掌握 Binder 的里里外外。计划分享以下内容：

• 学习 Binder 的预备知识
  • 虚拟内存与 Linux 文件访问接口
  • Linux 内核常用数据结构
  • linux 驱动开发入门
• Binder 基本原理
• Binder 程序示例之 C 语言篇
• Binder 服务注册过程情景分析之C语言篇
• Binder 服务获取与使用过程情景分析之C语言篇
• Binder 驱动情景分析之 ServiceManager 启动过程
• Binder 驱动情景分析之服务注册过程
• Binder 驱动情景分析之服务获取与使用过程
• Binder C++ 程序示例
• Binder 程序示例之 aidl-cpp 篇
• Binder C++ 程序分析之主要类解析
• Binder 服务注册过程情景分析之 C++ 篇
• Binder 服务获取与使用过程情景分析之 C++ 篇
• Binder 程序示例之 Java 篇
• Binder Java 程序分析之主要类解析
• Binder 服务注册过程情景分析之 Java 篇
• Binder 服务获取与使用过程情景分析之 Java 篇
• Binder 多线程分析
• Binder 匿名服务分析
• Binder 死亡通知机制
• Binder 相关疑难 bug 解析
• Binder 面试题解析

这部分内容已整理到 https://github.com/yuandaimaahao/AndroidBinderTutorial

5.基础组件

所谓基础组件，就是系统源码中使用的较多的模块，需要学习的内容主要包括：

• Android 源码中的智能指针

• Android 属性系统使用与分析

• Android 日志系统使用与分析

• Android 中的权限管理

• Android 匿名共享

• 基础组件面试题解析

6.Hal 与硬件服务

Hal 主要是对驱动功能做一些封装，下接驱动，上接 Framework，主要学习以下内容：

• Kernel 下载与编译

• Linux 驱动开发入门

• Hal 层添加访问 linux 驱动的接口

• 通过 JNI 访问到 Hal 层接口

• Framework 中添加访问 Hello Driver 的硬件服务

• 编写 App 访问硬件服务

• HwBinder 分析上

• HwBinder 分析中

• HwBinder 分析下

• Hal 层面试题分析

7.构造系统

有的时候我们可能需要修改构造系统的行为，这需要我们对 AOSP 的构造系统有基本的认识，下面是构造系统的学习顺序：

• AOSP 构造系统的演进

• 构造系统初始化

• 编译过程解析

• 打包流程解析

• 构造系统面试题分析

8. 应用层框架

应用层框架是应用开发接触最频繁的组件，主要掌握以下几个方面：

• AMS/ATMS 与四大组件

  • Activity 启动过程与进程启动

  • Service 启动

  • ContentProvider 实现原理

  • 广播机制

• Handler与Looper消息处理机制

• PackageManagerService 工作流程与原理

• 应用层框架面试题分析

9.系统启动过程

系统启动是我们常打交道的部分，其流程如下图所示：

图片来自这里

主要熟悉以下内容：

• 系统启动过程整体流程

• init 进程解析

• zygote 进程解析

• SystemServer 进程解析

• 系统启动过程面试题分析

10.Android 图形系统

Android 图形系统是系统框架中一个非常重要的子系统，我们从以下几个方面来学习和理解图形系统的整体框架：

• 图形系统整体框架

• Hal 层原理分析

• SurfaceFlinger 实现与剖析

• WMS 实现与剖析

• Android View 系统分析

• VSync 原理解析

• Android 图形系统面试题分析

11.Android 输入系统

输入系统主要分为输入子系统和 IMS，我们重以下几个角度来学习 Android 的输入系统：

• 输入系统整体框架

• 事件的读取

• 事件的分发

• 事件的处理

• Android 输入系统面试题分析

12.系统应用

系统开发的大部分内容是做系统应用开发，常修改的系统应用如下：

• Settings

• Launcher

• SystemUI

• 系统应用开发相关面试题分析

总结

在掌握了这 11 个专题后，不论是继续研究 Framework 中其他模块，或是参与 App 开发，又或是研究内核与驱动，我相信，你一定早已是是游刃有余了！

关于

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