阿豪哥 写给应用开发的Android Framework教程（集合总课）

Android Framework开发指南：从应用开发者视角看系统架构

一、Framework的核心价值与生态定位

在智能手机普及率突破80%的今天，Android Framework作为连接应用与硬件的核心中间层，支撑着全球30亿设备的稳定运行。其设计哲学体现在三个维度：

1. 跨硬件适配：通过HAL层抽象驱动差异，兼容6000+种硬件配置
2. 资源调度中枢：采用内存回收的LRU策略优化和后台任务智能节流机制
3. 安全防护体系：集成SELinux强制访问控制和应用沙盒的进程隔离

这种架构使得应用开发者无需关心底层硬件差异，只需通过标准API即可实现功能调用。例如在访问摄像头时，Framework会自动匹配不同厂商的驱动实现。

二、系统启动流程与扩展能力

Android启动过程遵循严格的分层设计：

• Init阶段：解析init.rc配置文件，建立基础服务环境
• Zygote孵化：作为应用进程的母体，预加载核心类库
• SystemServer启动：承载AMS、WMS等关键系统服务

开发者可以通过添加开机脚本扩展系统功能。典型实践包括：

• 在/vendor/bin/目录下放置可执行脚本
• 编写对应的.rc服务声明文件
• 配置SELinux策略确保安全执行 这种机制常用于实现设备定制化功能，如启动时自动连接企业VPN或加载特定驱动模块。

三、Binder跨进程通信体系

作为Android独有的IPC机制，Binder架构包含三个关键设计：

1. 服务注册：系统服务通过ServiceManager发布功能接口
2. 代理模式：客户端获取的实际上是远程服务的代理对象
3. 线程池管理：默认采用16个线程的Binder线程池处理并发请求

在实际开发中，开发者既可以通过AIDL定义跨进程接口，也能使用更轻量的Messenger实现简单通信。需要注意的是，跨进程调用存在约1ms的基础延迟，高频调用应考虑批量操作。

四、应用架构设计原则

基于Framework特性，Google推荐的应用架构遵循以下准则：

• 关注点分离：Activity/Fragment应仅处理UI逻辑，业务代码移至ViewModel
• 数据驱动UI：采用Room等持久化方案确保数据生命周期独立于界面
• 依赖注入：使用Hilt等工具管理组件依赖关系

这种设计能有效应对Android特有的进程回收机制——当系统内存不足时，后台应用可能被强制终止，良好的架构应保证用户返回时能恢复原有状态。

五、WMS与界面渲染体系

WindowManagerService作为界面系统的核心，其工作流程包含：

1. 窗口管理：维护Activity/Dialog的Z-order堆叠
2. 布局测量：协调ViewRootImpl完成Measure-Layout-Draw三阶段
3. VSync同步：通过Choreographer实现帧率同步

开发者需要理解的是，应用界面线程（UI Thread）本质上是通过消息队列与WMS交互的客户端，所有View操作最终都转化为IPC调用。

六、学习路径建议

1. 基础阶段：掌握Linux内核机制、SELinux策略、Make构建工具
2. 核心组件：深入理解Binder、Handler、AMS/WMS三大子系统
3. 实践路线：从修改系统服务到开发HAL层驱动循序渐进

建议通过AOSP源码调试来加深理解，例如跟踪ActivityThread.main()方法可以完整观察应用进程的初始化过程。

该知识体系持续更新中，最新内容可关注「阿豪讲Framework」系列教程，涵盖从系统启动到硬件抽象层的完整技术栈解析。