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深入解析Android 虚拟机

作者 钟世礼
出版社 人民邮电出版社
出版日期 2016-09-01
页数 366
格式 Paper book / ebook (PDF)
ISBN 9787115423535
价格 99
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出版信息

ISBN:9787115423535
语言:简体中文
包装/印刷类型:1
开本:16开
出版时间:2016-09-01
页数:366

内容简介

本书循序渐进的讲解了Android虚拟机系统的基本知识,并剖析了其整个内存系统的进程和运作流程,并对虚拟机系统优化和异常处理的知识进行了详细讲解。遵循由浅入深的写作方法,按照运作流程逐步分析了Dalvik VM系统的方方面面。本书几乎涵盖了Dalvik VM系统的所有主要内容,并且全书内容言简意赅,讲解方法通俗易懂、详细,不但适合应用高手们的学习,也特别有利于初学者学习并消化。

Android系统从诞生到现在的短短几年时间里,凭借其易用性和开发的简洁性,赢得了广大开发 者的支持。在整个Android系统中,Dalvik VM一直是贯穿从底层内核到高层应用开发的核心。本书循序渐进地讲解了Android虚拟机系统的基本知识,并剖析了其整个内存系统的进程和运作流程,并对虚拟机系统优化和异常处理的知识进行了详细讲解。本书几乎涵盖了Dalvik VM系统的所有主要内容,并且讲解方法通俗易懂,特别有利于读者学习并消化。

本书适合Android初学者、Android底层开发人员、源代码分析人员和虚拟机开发人员学习,也可以作为大专院校相关专业师生的学习用书和培训学校的教材。

图书目录

目录

第 1章 获取并编译Android源码 1

1.1 获取Android源码 1

1.1.1 在Linux系统获取Android

源码 1

1.1.2 在Windows平台获取Android

源码 2

1.1.3 Windows获取Android L源码 4

1.2 分析Android源码结构 6

1.3 编译Android源码 8

1.3.1 搭建编译环境 8

1.3.2 开始编译 9

1.3.3 在模拟器中运行 10

1.3.4 常见的错误分析 10

1.3.5 实践演练—演示两种编译Android程序的方法 11

1.4 编译Android Kernel 14

1.4.1 获取Goldfish内核代码 14

1.4.2 获取MSM内核代码 17

1.4.3 获取OMAP内核代码 17

1.4.4 编译Android的Linux内核 17

第 2章 Java虚拟机基础 19

2.1 虚拟机的作用 19

2.2 Java虚拟机概述 20

2.2.1 JVM的数据类型 20

2.2.2 Java虚拟机体系结构 21

2.2.3 JVM的生命周期 25

2.3 JVM的安全性 26

2.3.1 JVM的安全模型 26

2.3.2 沙箱模型的4种组件 27

2.3.3 分析Java的策略机制 28

2.4 网络移动性 29

2.4.1 现实需要网络移动性 29

2.4.2 网络移动性 30

2.5 内存异常和垃圾处理 31

2.5.1 内存分配中的栈和堆 31

2.5.2 运行时的数据区域 33

2.5.3 对象访问 34

2.5.4 内存泄露 35

2.5.5 JVM的垃圾收集策略 36

2.5.6 垃圾收集器 37

2.6 Java内存模型 37

2.6.1 Java内存模型概述 38

2.6.2 主内存与工作内存 38

2.6.3 内存间交互操作 39

第3章 Dalvik和ART基础 40

3.1 Dalvik VM和JVM的差异 40

3.2 Dalvik虚拟机的主要特征 41

3.3 Dalvik VM架构 42

3.3.1 Dalvik虚拟机的代码结构 42

3.3.2 dx工具 44

3.3.3 Dalvik VM的进程管理 44

3.3.4 Android的初始化流程 44

3.4 Dalvik VM控制VM命令详解 45

3.4.1 基本命令 45

3.4.2 扩展的JNI检测 45

3.4.3 断言 46

3.4.4 字节码校验和优化 46

3.4.5 Dalvik VM的运行模式 47

3.4.6 死锁预测 47

3.4.7 dump堆栈追踪 48

3.4.8 dex文件和校验 48

3.4.9 产生标志位 48

3.5 ART机制基础 48

3.5.1 什么是ART模式 48

3.5.2 ART优化机制基础 50

第4章 分析JNI 52

4.1 JNI的本质 52

4.2 分析Java层 54

4.2.1 加载JNI库 54

4.2.2 实现扫描工作 55

4.2.3 读取并保存信息 56

4.2.4 删除SD卡外的信息 58

4.2.5 直接转向JNI 58

4.2.6 扫描函数scanFile 59

4.2.7 JNI中的异常处理 59

4.3 分析JNI层 60

4.3.1 将Native对象的指针保存到

Java对象 60

4.3.2 创建Native层的MediaScanner

对象 60

4.4 Native(本地)层 61

4.4.1 注册JNI函数 61

4.4.2 完成注册工作 63

4.4.3 动态注册 64

4.4.4 处理路径参数 65

4.4.5 扫描文件 66

4.4.6 添加TAG信息 66

4.4.7 总结函数JNI_OnLoad()与函数JNI_OnUnload()的用途 67

4.4.8 Java与JNI基本数据类型

转换 67

4.4.9 JNIEnv接口 69

4.4.10 JNI中的环境变量 70

第5章 分析内存系统 71

5.1 分析Android的进程通信机制 71

5.1.1 Android的进程间通信(IPC)

机制Binder 71

5.1.2 Service Manager是Binder

机制的上下文管理者 72

5.1.3 Service Manager服务 86

5.2 匿名共享内存子系统详解 89

5.2.1 基础数据结构 89

5.2.2 初始化处理 90

5.2.3 打开匿名共享内存设备文件 91

5.2.4 内存映射 93

5.2.5 读写操作 94

5.2.6 锁定和解锁 95

5.2.7 回收内存块 100

5.3 C++访问接口层详解 101

5.3.1 接口MemoryBase 101

5.3.2 接口MemoryBase 108

5.4 Java访问接口层详解 111

第6章 Android程序的生命周期管理 115

6.1 Android程序的生命周期 115

6.1.1 进程和线程 115

6.1.2 进程的类型 116

6.2 Activity的生命周期 116

6.2.1 Activity的几种状态 117

6.2.2 分解剖析Activity 117

6.2.3 几个典型的场景 119

6.2.4 管理Activity的生命周期 119

6.2.5 Activity的实例化与启动 120

6.2.6 Activity的暂停与继续 120

6.2.7 Activity的关闭/销毁与

重新运行 121

6.2.8 Activity的启动模式 121

6.3 进程与线程 122

6.3.1 进程 122

6.3.2 线程 123

6.3.3 线程安全的方法 123

6.3.4 Android的线程模型 123

6.4 测试生命周期 125

6.5 Service的生命周期 129

6.5.1 Service的基本概念和用途 129

6.5.2 Service的生命周期详解 129

6.5.3 Service与Activity通信 129

6.6 Android广播的生命周期 133

6.6.1 Android 的广播机制 133

6.6.2 编写广播程序 133

6.7 ART进程管理 135

第7章 IPC进程通信机制 147

7.1 Binder机制概述 147

7.2 Service Manager是Binder机制的

上下文管理者 148

7.2.1 入口函数 148

7.2.2 打开Binder设备文件 149

7.2.3 创建设备文件 149

7.2.4 管理内存映射地址空间 154

7.2.5 发生通知 156

7.2.6 循环等待 161

7.3 内存映射 162

7.3.1 实现内存分配功能 162

7.3.2 分配物理内存 164

7.3.3 释放物理页面 166

7.3.4 分配内核缓冲区 167

7.3.5 释放内核缓冲区 168

7.3.6 查询内核缓冲区 170

第8章 init进程详解 171

8.1 init基础 171

8.2 分析入口函数 172

8.3 配置文件详解 174

8.3.1 init.rc简介 174

8.3.2 分析init.rc的过程 176

8.4 解析service 179

8.4.1 Zygote对应的service action 179

8.4.2 init组织service 180

8.4.3 函数parse_service和parse_line_service 181

8.5 字段on 184

8.5.1 Zygote对应的on action 184

8.5.2 init组织on 185

8.5.3 解析on用到的函数 186

8.6 在init控制service 186

8.6.1 启动Zygote 186

8.6.2 启动service 187

8.6.3 4种启动service的方式 191

8.7 控制属性服务 194

8.7.1 引入属性 194

8.7.2 初始化属性服务 197

8.7.3 启动属性服务 197

8.7.4 处理设置属性的请求 200

第9章 Dalvik VM的进程系统 202

9.1 Zygote(孕育)进程详解 202

9.1.1 Zygote基础 202

9.1.2 分析Zygote的启动过程 203

9.2 System进程详解 216

9.2.1 启动System进程前的准备

工作 216

9.2.2 分析SystemServer 217

9.2.3 分析EntropyService 220

9.2.4 分析DropBoxManagerService 222

9.2.5 分析DiskStatsService 227

9.2.6 分析DeviceStorageManager Service 231

9.2.7 分析SamplingProfilerService 233

9.2.8 分析ClipboardService 241

9.3 应用程序进程详解 247

9.3.1 创建应用程序 247

9.3.2 启动线程池 256

9.3.3 创建信息循环 257

第 10章 Dalvik VM运作流程详解 259

10.1 Dalvik VM相关的可执行程序 259

10.1.1 dalvikvm、dvz和app_process

 简介 259

10.1.2 对比app_process和dalvikvm的

 执行过程 260

10.2 初始化Dalvik虚拟机 262

10.2.1 开始虚拟机的准备工作 262

10.2.2 初始化跟踪显示系统 262

10.2.3 初始化垃圾回收器 263

10.2.4 初始化线程列表和主线程

 环境参数 263

10.2.5 分配内部操作方法的表格

 内存 264

10.2.6 初始化虚拟机的指令码相关

 的内容 264

10.2.7 分配指令寄存器状态的

 内存 264

10.2.8 分配指令寄存器状态的内存

 和**基本用的Java库 265

10.2.9 初始化使用的Java类库

 线程类 266

10.2.10 初始化虚拟机使用的异常

 Java类库 267

10.2.11 初始化其他对象 268

10.3 启动Zygote 276

10.3.1 在init.rc中配置Zygote启动

 参数 276

10.3.2 启动Socket服务端口 276

10.3.3 加载preload-classes 277

10.3.4 加载preload-resources 277

10.3.5 使用folk启动新进程 278

10.4 启动SystemServer进程 278

10.4.1 启动各种系统服务线程 279

10.4.2 启动第 一个Activity 280

10.5 加载class类文件 281

10.5.1 DexFile在内存中的映射 281

10.5.2 ClassObject—Class在

 加载后的表现形式 283

10.5.3 加载Class并生成相应

 ClassObject的函数 283

10.5.4 加载基本类库文件 284

10.5.5 加载用户类文件 284

第 11章 DEX文件详解 285

11.1 DEX文件介绍 285

11.2 DEX文件的格式 285

11.2.1 map_list 286

11.2.2 string_id_item 288

11.2.3 type_id_item 291

11.2.4 proto_id_item 292

11.2.5 ield_id_item 293

11.2.6 method_id_item 293

11.2.7 class_def_item 294

11.3 DEX文件结构 297

11.3.1 文件头(File Header) 297

11.3.2 魔数字段 298

11.3.3 检验码字段 298

11.3.4 SHA-1签名字段 300

11.3.5 map_off字段 300

11.3.6 string_ids_size和off字段 301

11.4 DEXFile接口详解 303

11.4.1 构造函数 303

11.4.2 公共方法 304

11.5 DEX和动态加载类机制 306

11.5.1 类加载机制 306

11.5.2 具体加载 306

11.5.3 代码加密 308

11.6 动态加载jar和DEX 309

第 12章 Dvlik VM内存系统详解 310

12.1 如何分配内存 310

12.2 内存管理机制详解 312

12.3 优化Dalvik虚拟机的堆内存分配 326

第 13章 Dalvik VM垃圾收集机制 328

13.1 引用计数算法 328

13.2 Mark Sweep算法 328

13.3 和垃圾收集算法有关的函数 330

13.4 垃圾回收的时机 346

13.5 调试信息 347

13.6 Dalvik VM和JVM垃圾收集机制的

 区别 348

第 14章 Dalvik VM内存优化机制详解 350

14.1 sp和wp简介 350

14.1.1 sp基础 350

14.1.2 wp基础 351

14.2 智能指针详解 351

14.2.1 智能指针基础 352

14.2.2 轻量级指针 353

14.2.3 强指针 355

14.2.4 弱指针 365

第 15章 分析Dalvik VM的启动过程 369

15.1 Dalvik VM启动流程概览 369

15.2 Dalvik VM启动过程详解 370

15.2.1 创建Dalvik VM实例 370

15.2.2 指定一系列控制选项 371

15.2.3 创建并初始化Dalvik VM

 实例 376

15.2.4 创建JNIEnvExt对象 378

15.2.5 设置当前进程和进程组ID 382

15.2.6 注册Android核心类的JNI

 方法 382

15.2.7 创建javaCreateThreadEtc

 钩子 385

第 16章 注册Dalvik VM并创建线程 387

16.1 注册Dalvik VM的JNI方法 387

16.1.1 设置加载程序 387

16.1.2 加载so文件并验证 387

16.1.3 获取描述类 392

16.1.4 注册JNI方法 392

16.1.5 实现JNI操作 394

16.2 创建Dalvik VM进程 395

16.2.1 分析底层启动过程 395

16.2.2 创建Dalvik VM进程 395

16.2.3 初始化运行的Dalvik VM 398

16.3 创建Dalvik VM线程 399

16.3.1 检查状态值 399

16.3.2 创建线程 399

16.3.3 分析启动过程 402

16.3.4 清理线程 404

第 17章 Dalvik VM异常处理详解 407

17.1 Java异常处理机制 407

17.1.1 方法调用栈 407

17.1.2 Java提供的异常处理类 409

17.2 Java VM异常处理机制详解 409

17.2.1 Java语言及虚拟机的异常

 处理机制 410

17.2.2 COSIX虚拟机异常处理的

 设计与实现 410

17.3 分析Dalvik虚拟机异常处理的

 源码 414

17.3.1 初始化虚拟机使用的异常

 Java类库 414

17.3.2 抛出一个线程异常 415

17.3.3 持续抛出进程 415

17.3.4 找出异常原因 416

17.3.5 找出异常原因 417

17.3.6 清除挂起的异常和等待

 初始化的异常 420

17.3.7 包装“现在等待”异常的

 不同例外 420

17.3.8 输出跟踪当前异常的错误

 信息 421

17.3.9 搜索和当前异常相匹配的

 方法 421

17.3.10 获取匹配的捕获块 423

17.3.11 进行堆栈跟踪 424

17.3.12 生成堆栈跟踪元素 425

17.3.13 将内容添加到堆栈跟踪

 日志中 426

17.3.14 将内容添加到堆栈跟踪

 日志中 427

17.4 常见异常的类型与原因 428

17.4.1 SQLException:操作数据库

 异常类 428

17.4.2 ClassCastException:数据

 类型转换异常 428

17.4.3 NumberFormatException:

 字符串转换为数字类型时

 抛出的异常 428

17.5 调用堆栈跟踪分析异常 429

17.5.1 解决段错误 429

17.5.2 跟踪Android Callback调用

 堆栈 431

第 18章 JIT编译 434

18.1 JIT简介 434

18.1.1 JIT概述 434

18.1.2 Java虚拟机主要的优化

 技术 436

18.1.3 Dalvik中JIT的实现 436

18.2 Dalvik VM对JIT的支持 436

18.3 汇编代码和改动 438

18.3.1 汇编部分代码 438

18.3.2 对C文件的改动 438

18.4 Dalvik VM中的JIT源码 439

18.4.1 入口文件 439

18.4.2 核心函数 447

18.4.3 编译文件 450

18.4.4 BasicBlock处理 458

18.4.5 内存初始化 459

18.4.6 对JIT源码的总结 462

第 19章 Dalvik VM内存优化 463

19.1 Android内存优化的作用 463

19.2 查看Android内存和CPU使用情况 464

19.2.1 利用Android API函数查看 464

19.2.2 直接对Android文件进行

 解析查询 464

19.2.3 通过Runtime类实现 465

19.2.4 使用DDMS工具获取 465

19.2.5 其他方法 469

19.3 Android的内存泄露 472

19.3.1 什么是内存泄漏 472

19.3.2 为什么会发生内存泄露 473

19.3.3 shallow size、retained size 474

19.3.4 查看Android内存泄露的

 工具——MAT 475

19.3.5 查看Android内存泄露的

 方法 478

19.3.6 Android(Java)中常见的容易

 引起内存泄漏的不良代码 480

19.4 常见的引起内存泄露的坏习惯 480

19.4.1 查询数据库时忘记

 关闭游标 481

19.4.2 构造Adapter时不习惯使用

 缓存的convertView 481

19.4.3 没有及时释放对象的引用 482

19.4.4 不在使用Bitmap对象时调用

 recycle()释放内存 482

19.5 解决内存泄露实践 483

19.5.1 使用MAT根据heap dump分析Java代码内存泄漏的根源 483

19.5.2 演练Android中内存泄露

 代码优化及检测 489

第 20章 Dalvik VM性能优化 491

20.1 加载APK/DEX文件优化 491

20.1.1 APK文件介绍 492

20.1.2 DEX文件优化 493

20.1.3 使用类动态加载技术实现

 加密优化 493

20.2 SD卡优化 496

20.3 虚拟机优化详解 497

20.3.1 平台优化—ARM的流水线

 技术 497

20.3.2 Android对C库优化 501

20.3.3 优化创建的进程 504

20.3.4 渲染优化 504

第 21章 分析ART的启动过程 508

21.1 运行环境的转换 508

21.2 运行 app_process 进程 509

21.3 准备启动 512

21.4 创建运行实例 518

21.5 注册本地JNI函数 519

21.6 启动守护进程 520

21.7 解析参数 521

21.8 初始化类、方法和域 528

第 22章 执行ART主程序 534

22.1 进入main主函数 534

22.2 查找目标类 535

22.2.1 函数LookupClass() 535

22.2.2 函数DefineClass() 537

22.2.3 函数InsertClass() 540

22.2.4 函数LinkClass() 541

22.3 类操作 543

22.4 实现托管操作 544

第 23章 安装APK应用程序 549

23.1 PackageManagerService概述 549

23.2 主函数main 549

23.3 调用初始化函数 550

23.4 创建PackageManagerService服务 553

23.5 扫描并解析 554

23.6 保存解析信息 570

第 24章 ART环境安装APK应用程序 572

24.1 Android安装APK概述 572

24.2 启动时安装 572

24.3 ART安装 581

24.4 实现dex2oat转换 586

24.4.1 参数解析 586

24.4.2 创建 OAT文件指针 588

24.4.3 dex2oat准备工作 588

24.4.4 提取classes.dex文件 589

24.4.5 创建OAT文件 594

24.5 APK文件的转换 595

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