Android系统服务开发 pdf下载

　　《Android系统服务开发》分析了安卓提供的硬件控制机制。编写团队目前均从事相关工作，直接对平台源代码及日志进行分析及测试，介绍了目前尚未普及的安卓平台的硬件控制基本原理及实际框架的操作。

　　与安卓刚出现时相比，安卓开发人员现在已有了大幅增长，人们也可轻松搜索到相关资料。但安卓开发仍然很有难度，每当版本升级时，结构变动都会使之前的代码无法重新使用。虽然需要深入掌握安卓平台，但开发人员的主要工作就是修复Bug，所以对实际情况往往“只见树木不见森林”。本书着眼点在于“开发人员如何改善开发流程”，这个问题的关键就是深入挖掘安卓的基本实现原理。

　　基本功扎实的开发人员可以主导顺应智能手机时代发展的“Smart”开发。通过本书可以掌握安卓平台的操作原理，并将其直接应用于开发业务。

　　金大佑，西江大学电子工程学士及硕士学位。大学时期沉迷于Linux，并创建了一个Linux社团。曾参与LG电子安卓项目，目前在瑞萨移动参与安卓LTE手机项目。虽然热衷于安卓开发，但目前仍在使用非智能手机。主要关注领域是安卓平台、SW设计以及ARM架构。希望有一天可以将创建开源项目作为个人爱好。

　　朴宰永，高丽大学无线电工程学士及硕士学位，进入LG电子后从事手机开发业务至今。尤其在10余年的开发过程中，从与硬件相关的BSP业务到UI业务，乃至批量生产相关业务均有所涉猎，积累了丰富经验。比较关注的领域是无线通信、移动平台、ARM架构、USIM、电源管理，今后想通过授课对社会做出贡献。

　　文炳元，曾在LG电子参与手机开发业务，目前在一家游戏公司负责数据分析。认为程序员的能力不仅在于了解丰富的知识，更在于能够找到解决问题的方法。现在仍然为了每天都有进步而不断付出努力。

　　★看韩国人写的技术书籍，我的感触是讲解深入、细致和严谨，不仅讲了是什么，还讲了为什么。作者从原理的角度深度剖析，解释了Android系统设计的内容，很多总结很到位，类比也很形象，可见其对telephony模块和power模块有着深入的研究和丰富的实战经验。通过本书不仅能够学到技术，更能体会那份认真的态度，这在当下日益浮躁的氛围下显得尤为珍贵！

　　——陈家林（Marvell高级研发经理）

　　★这是一本不错的系统开发书籍，通过本书可以了解系统进程间通信、通信（RIL）框架、电源管理等内容的相关细节，对致力于这方面开发的程序员来说大有裨益。

　　——张泳（资深软件工程师、《深入剖析Android开发》作者）

　　★Android系统中，内置App可以实现电话号码显示、亮度调整等很多基本功能，这些Android手机的基本功能就是通过“系统服务”实现的。本书非常详细地讲解了各种系统服务的内部运作原理。毫无疑问，无论你是初学者还是Android开发高手，都能从本书中获益。

　　——金哲（360高级研发经理）

　　★“我从事Android开发1年了，都是做App层次的开发，很难有系统服务层次的开发。这书确实不错，这次试读个人感觉比较清晰明了，也通俗易懂。可能很多人认为，做App会比做系统服务有成就感，因为上市的App是能看得见、能被别人使用、被别人评价的。但是，能做好底层系统服务才是更难、更重要的事情。期待此书面世并大卖！”

　　“彩色插图真是太酷炫了！看惯了传统的UML图，这本书真是让人眼前一亮啊！书里的代码都是片段式的，感觉心里轻松很多呀~市场上Android底层的书都是代码一堆，看到瞬间头疼……”

　　“我接触手机移动应用行业3年多了，做过两年Android端程序开发，这2年在工作上面的开发仅仅局限于Android四大组件、Android常用布局设计等基础知识。像我们公司产品中手机端数据同步（数据传输）的功能，我也只是依葫芦画瓢地修改BUG，从来都没有对Android网络通信的原理进行过研究学习，也不了解Android系统的通信框架、基本原理等。这本书来得太及时了，一定要珍藏。”

　　“本人从事Android开发已经有一段时间了，我认为，要开发高效的Android程序，必须要了解系统内部的原理。从目录结构看，这是一本详细讲解内部原理的书，我十分需要。因为了解Android系统服务必定对以后的Android开发有一定提升，也希望能为以后深入Android底层开发做好准备。”

　　“试读过样章后，我发现自己之前开发的App都太流于表面了，都是一些界面和网络数据交互和显示的功能，却一点都不了解这些系统的功能开发。这本书让我感触很深，尤其是学到了很多以前没有接触过的概念。这是让我向高级程序员进阶的一本好书，终于知道自己工作两年技术还是这么菜的原因了，非常感谢。”

　　——eoeAndroid社区资深会员热评

第1 章　Android 系统服务开发　　1

1.1　Android 系统服务开发简介　　2

1.1.1　Android 的出现　　2

1.1.2　移动设备的硬件结构　　5

1.1.3　Android 硬件服务开发概要　　11

1.1.4　本书的叙述方向　　14

1.2　IPC　　16

1.2.1　Android 的进程　　16

1.2.2　进程的fork() 及exec() 函数　　17

1.2.3　Linux 内核的IPC　　19

1.2.4　Linux 管道　　20

1.2.5　网络套接字　　21

1.2.6　UNIX 套接字　　27

1.3　I/O 多路复用　　30

1.3.1　服务器端/ 客户端模型　　30

1.3.2　使用select() 函数的I/O 多路复用　　33

1.3.3　select() 函数示例　　34

1.4　ITC　　36

1.4.1　多线程　　36

1.4.2　Android 的ITC 模型　　39

1.4.3　消息　　42

1.4.4　Looper　　45

1.4.5　Handler　　49

1.4.6　HandlerThread　　54

1.5　守护进程服务分析　　56

1.5.1　普通守护进程程序的结构　　56

1.5.2　生成init 进程的守护进程服务　　58

1.5.3　守护进程与多客户端间的通信　　65

第2 章　RIL　　70

2.1　RIL 简介　　71

2.1.1　RIL 简介　　71

2.1.2　AP 与调制解调器间的相互作用　　72

2.1.3　AP 与调制解调器间的通信：RIL 命令　　73

2.2　RIL 结构　　75

2.2.1　Android 通信栈　　76

2.2.2　Android RIL 的调制解调器控制模型　　77

2.3　RIL 守护进程的结构　　78

2.3.1　RIL 守护进程的构成要素　　79

2.3.2　RIL 事件　　80

2.3.3　RIL 事件调度程序　　81

2.4　RIL 守护进程初始化　　87

2.4.1　守护进程的启动　　87

2.4.2　RIL 守护进程初始化过程　　90

2.4.3　动态加载Vendor RIL 库　　91

2.4.4　生成RIL 事件调度程序　　92

2.4.5　Vendor RIL 初始化　　97

2.4.6　注册Vendor RIL 的Radio控制函数及生成I/O 事件专用套接字　　100

2.5　RIL 事件处理机制　　103

2.5.1　RIL 事件调度程序的运行原理　　103

2.5.2　RIL 事件处理回调函数　　110

2.5.3　RIL req 处理机制　　119

2.5.4　RIL resp 处理机制　　124

2.5.5　RIL ind 处理机制　　129

第3 章　通信框架　　136

3.1　通信框架概要　　137

3.1.1　通信框架的功能　　137

3.1.2　通信框架提供的服务　　139

3.2　通信框架的结构　　140

3.2.1　通信框架的分层构成要素　　140

3.2.2　PhoneApp 类　　142

3.2.3　PhoneProxy 类　　142

3.2.4　Phone 接口　　144

3.2.5　Radio 接口　　146

3.2.6　state tracker 类　　148

3.2.7　CallManager 类　　149

3.2.8　不同版本中通信框架的变化（1.5~4.2）　　151

3.3　通信框架的初始化　　152

3.3.1　Phone 应用程序的生成　　153

3.3.2　通信框架的初始化　　155

3.3.3　RILJava 的初始化　　160

3.4　通信框架的服务模型　　164

3.4.1　通信框架的服务结构　　164

3.4.2　通信框架的服务req/resp 处理机制　　165

3.4.3　通信框架的服务ind 处理机制　　172

3.5　RILJava 的RIL req 处理示例　　186

3.5.1　Phone 应用程序的通信框架API 调用　　187

3.5.2　调用RILJava 的Radio API　　189

3.5.3　生成RILJava 的RILRequest对象　　191

3.5.4　向RILSender 线程传送RILRequest 对象　　193

3.5.5　发送RILSender 线程的RIL req　　194

3.6　RILJava 的RIL resp 处理示例　　197

3.6.1　从RIL 守护进程接收RIL resp　　198

3.6.2　发送RILReceiver 线程的服务resp 消息　　200

3.6.3　处理客户端对象handler 的服务resp 消息　　202

3.7　RILJava 的RIL ind 处理示例　　203

3.7.1　注册Subscriber 对象的服务ind　　204

3.7.2　接收RILReceive 线程的RIL ind　　205

3.7.3　调用RILReceive 线程的

notifyRegistrant() 方法　　206

3.7.4　处理Subscriber 对象handler的服务ind 消息　　209

第4 章　USIM　　211

4.1　USIM 简介　　212

4.1.1　智能卡的定义　　213

4.1.2　智能卡的启动过程　　213

4.1.3　使用APDU 的智能卡通信　　215

4.1.4　USIM 的由来　　215

4.1.5　USIM 的主要功能　　216

4.2　USIM 的数据结构及运行　　219

4.2.1　USIM 的数据结构　　219

4.2.2　USIM 的移动通信相关EF　　221

4.2.3　通过APDU 读取EF 的过程　　223

4.3　Android USIM 软件结构　　225

4.3.1　调制解调器　　225

4.3.2　RIL　　226

4.3.3　通信框架　　226

4.3.4　Android 应用程序　　229

4.4　Android USIM 初始化及运行　　230

4.4.1　UICC 初始化及UICC 相关对象的生成　　230

4.4.2　系统启动后调制解调器通电　　235

4.4.3　进入SIM_READY 状态　　240

4.4.4　查看USIM 状态及执行EF读取　　244

4.4.5　分析通信框架的EF 读取　　246

4.5　Android USAT 初始化及运行　　254

4.5.1　USAT 初始化　　254

4.5.2　通过Display Text 分析Proactive Command　　258

4.5.3　Android 的Proactive Command处理　　263

第5 章　Android 电源管理　　270

5.1　电源管理概述　　272

5.1.1　电功率　　273

5.1.2　了解电池　　273

5.1.3　默认电源状态　　274

5.1.4　Android 电源管理的作用　　275

5.2　Android 电源管理的结构　　276

5.2.1　Android 电源管理的层级结构　　277

5.2.2　Power Manager　　278

5.2.3　Power Manager Service　　279

5.2.4　本地空间　　280

5.2.5　内核空间　　282

5.2.6　Android 电源管理主要方法调用过程　　283

5.3　Power Manager Service 的初始化　　284

5.3.1　Power Manager Service 的类结构及方法　　285

5.3.2　生成并注册Power ManagerService　　286

5.3.3　Power Manager Service 初始化：init() 方法　　290

5.3.4　Power Manager Service 初始化：systemReady() 方法　　302

5.4　Power Manager Service 的主要操作　　304

5.4.1　Power Manager Service 状态　　304

5.4.2　决定Power Manager Service状态　　307

5.4.3　屏幕亮度时间的结构　　315

5.4.4　根据屏幕亮度时间控制屏幕亮度　　318

5.4.5　屏幕亮度转换的结构要素　　320

5.4.6　屏幕亮度转换操作　　321

5.4.7　Wake Lock 标记与标签　　328

5.4.8　生成Wake Lock　　330

5.4.9　获取Wake Lock　　334

5.4.10　解除Wake Lock　　344

5.5　间接应用电源管理服务　　344

5.5.1　Power Manager 类提供的方法　　345

5.5.2　Power Manager 类的实例化及获取　　345

5.5.3　获取Wake Lock：PARTIAL_WAKE_LOCK　　347

5.5.4　Wake Lock 获取示例：PARTIAL_WAKE_LOCK　　348

5.5.5　获取Wake Lock：屏幕亮度控制标记　　350

5.5.6　Wake Lock 获取示例：FULL_WAKE_LOCK　　352

5.5.7　获取Wake Lock：ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP　　353

5.5.8　解除Wake Lock：PARTIAL_WAKE_LOCK　　357

5.5.9　解除Wake Lock：屏幕亮度控制标记　　358

5.5.10　解除Wake Lock：ON_AFTER_RELEASE　　360

5.6　直接应用Power Manager Service　　361

5.6.1　屏幕亮度设置　　362

5.6.2　Poke Lock　　363

5.7　不应用Power Manager Service的Wake Lock　　364

第6 章　Android 内核电源管理　　367

6.1　Linux 内核电源管理　　369

6.1.1　APM 与ACPI　　369

6.1.2　设备电源管理　　372

6.2　Android 内核电源管理　　372

6.2.1　Android 内核修订内容　　372

6.2.2　kobject 与sysfs 文件系统　　373

6.2.3　生成用于电源管理的sysfs文件　　376

6.3　电源管理初始化　　378

6.4　Early Suspend　　381

6.4.1　Early Suspend 结构体与注册　　382

6.4.2　Early Suspend 操作　　384

6.5　Wake Lock　　387

6.5.1　Wake Lock 结构　　387

6.5.2　生成Wake Lock　　389

6.5.3　激活Wake Lock　　390

6.5.4　禁用Wake Lock　　393

6.6　Suspend　　394

6.6.1　执行Suspend　　394

6.6.2　准备Suspend　　395

6.6.3　进入Suspend　　396

6.7　Resume　　399

6.7.1　Early Resume　　400

6.7.2　设备Resume　　401

6.7.3　Resume 完成　　402

6.8　Late Resume　　402

6.9　Surface Flinger 与内核之间的相互操作　　405

6.9.1　屏幕On（开）状态到Off

（关）状态的转换　　406

6.9.2　屏幕Off（关）状态到On（开）状态的转换　　409

索引　　412

　　长达两年半的写作终于结束了，真让我耗尽心力。公司、家庭、写作齐头并进，经常让我觉得时间不够用。体力和健康状况大不如前，这也牵制了我的写作计划。我有好几十次想过就此放弃，有好几百次问过自己：“为什么要自讨苦吃？为什么要做这些？”频繁的加班，甚至周末也要加班，这让我很难保证写作时间。孩子出生后，时间就更少了。尽管这样，我仍旧坚持每天更新稿件，心想着哪怕每天只写一行也好。就凭着这种不放弃的态度，本书最终得以面世。如果中途放弃的话，我一定会抱憾终身。

　　Android 的版本不断更新，我最初接触Android 的时候，是Android Cupcake（1.5）版本，现在已经升级到了Android Jelly Bean Plus（4.2）。在此期间，Android 取得了令人瞩目的发展，是目前拥有最大用户群的智能手机OS。Android 发布之初很难找到相关资料，而且在实际应用领域，使用Android 的人也只是少数。我本人也曾经通过Google 搜索Android 相关资料，但找到的信息只停留在基础理论水平。当然，现在也经常难以找到真正需要的内容，不得不自己解决问题。因此，我开始整理开发中所需资料，希望有一天能够以某种形式公开这些资料，以帮助那些因为资料不足而伤脑筋的开发人员。一个偶然的机会，我在网络上看到了招募作者的网络招聘信息，于是决定参与其中，与团队中给我很大影响的朴宰永负责人，以及对Android 平台有很大兴趣的文炳元先生合作，最终完成了这本书。

　　不知道大家是否听说过马尔科姆？ 格拉德威尔（Malcolm Gladwell）在《异数》（Outsider）一书中介绍的“一万小时定律”？“一万小时定律”是指，无论任何领域，如果想要成为一名专家，那么至少要投入一万小时。这一万小时是由什么组成的呢？只要工作时间合计超过一万小时，就可以成为该领域的专家吗？如果以每周工作40 小时为基准，工作一年的话有2000 小时，这样一来，如果一份工作做5 年，那么就在该领域有了一万小时的经验，应该就可以说是一位专家了。然而我们面对的现实情况却是，从事开发工作5 年的开发人员有时候做调试都觉得吃力，更别说做系统设计了。是的，“一万小时定律”不是单纯的工作时间总和，而是为了提高自己的实力所投资的时间总和。我想，这本书也是我提高自身实力过程中的产物。在边写书边思考如何向读者进行说明、如何更好地帮助读者理解的过程中，我也学到了很多。这种思考成为非常有用的知识及经验，可以在实际开发中解决很多问题。

　　与Android 初创期相比，现在的Android 开发人员有了大幅增加，然而这样就可以认为进入Android 世界的门槛降低了吗？开源的优点就好比开卷考试的优点，开卷考试虽然为所有人都提供了相同的机会，但是在限定时间内进行考试而得到的结果却有所不同，那些对基础知识掌握透彻的人反而能够得到更好的成绩。同样，开源的优点也使得很多人可以接触到Android 平台的核心，但是这无法降低进入Android 世界的门槛。为什么一线的开发人员仍然会觉得Android开发难度很高呢？是因为Android 的发布速度慢于其他智能手机OS 吗？或者是因为Android 还不够成熟？还是因为MSDN 等强大的开发人员帮助手册还不够完备？

　　当然，上面所列的原因都是影响Android 开发的要素，但我个人认为，最主要的原因是恶劣的开发环境。极短的项目周期、接连不断的加班、依照Man-Month 投入的人力、不完善的开发人员教育系统等，这些恶劣的开发环境消耗了开发人员的好奇心，反而使Android 变为令开发人员感到痛苦的对象。在这种开发环境下，与其从根本上找到避免出现Bug 的对策，不如快速修复Bug，解决Bug 跟踪系统的问题。我本人开始进行Android 开发后不久，有一次阅读Android 方面的参考书籍时，一个同事问了我这样一个问题：“连开发的时间都不够用，哪儿还有时间看书啊？”我当时是这样回答的：“如果想要更好地掌握开发技术，就一定要学习。如果只注重开发，那么就没有时间学习了。”我一直相信，一名透彻地理解了Android 的工程师可以以一当十。希望有一天，人们能够在开发一线进行smart work，获得充分的休息；开发人员可以完全发挥出自己的能力，不是用“身体”，而是用“头脑”去开发。

　　本书的出版得到了很多人的帮助。首先要感谢Developerware 出版社的郑权社长和金泰然先生，没有他们就不会有这本书。感谢郑权社长的信任和耐心，感谢泰然先生的指点。另外，和我一同编写本书的朴宰永先生、文炳元先生这段时间也非常辛苦。感谢教我硬件知识的尹玄高级研究员、出色的首席Leader 金承民先生、认真组织测试的金东旭高级研究员和李成信研究员，以及曾与我参加同一项目的李正浩研究员、朴智英研究员、Call/SMS/MMS 各位组员，还有在开发一线与我同甘共苦的尹尚浩高级研究员、与我同年进入公司的刘贤先生。另外，还要感谢百忙之中依然给我鼓励的瑞萨移动公司的金振形本部长、柳仁焕部长、李正久部长、汝成九部长、李江勋副部长、李焕承副部长、宋英伦副部长、李尚京副部长、卓泰勋副部长、金东瑾课长。

　　如果没有我亲爱的妻子金耀百合和可爱的儿子金河林的体贴，我也无法完成这本书。之前的很多个周末我都因为要编写本书而无法与他们一起度过，现在不用再思考修改稿件了，我想把之前欠他们的时间都补回来。另外，我还要借此机会表达我对家人的爱。

　　虽然第一次写作结束了，但是不知为何，我还是觉得留下了很多遗憾。在下一次的写作中，我想进一步贴近开发人员，围绕更加轻松的主题进行介绍。我相信下一部书一定会在更短的时间内完成。如果把开发当做工作，会觉得有很大的难度；而如果当做一种兴趣，那么就不会有比这更让人享受的事了。

　　金大佑