一、 操作系统
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硬件体系
硬件是软件的基石，软件实现首先都是架构在硬件之上的，然后由此逐层不断抽象堆叠而成。所以要彻底理解软件，没有一定的硬件基础是不行的。
冯诺依曼结构如下。观点是采用二进制；使用程序存储（store-program），程序指令和数据指令都存放在统一内存储器中，因此它们的宽度是一样的。
冯诺依曼结构
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计算机操作系统
是负责管理系统硬件，并为上层应用提供稳定编程接口和人机交互界面的软件集合。简单来说，最核心的工作是硬件管理与抽象。 -
Android采用Linux内核的原因
- 出色的进程和内存管理
- 基于权限的安全模型
- 支持硬件驱动模型
- 支持共享库
- 已经开源
Linux静态库和共享库的区别
Linux下的库有两种：静态库和共享库（动态库）。
二者的不同点在于代码被载入的时刻不同。
静态库的代码在编译过程中已经被载入可执行程序，因此体积较大。
共享库的代码是在可执行程序运行时才载入内存的，在编译过程中仅简单的引用，因此代码体积较小。参考
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Android五层结构
Android五层结构
二、 内存管理
内存管理(Memory Management)旨在为系统中的所有Task提供稳定可靠的内存分配,释放与保护机制.
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虚拟内存
将外存储器的部分空间用作内存的扩展,比如从硬盘划分出4GB的大小
当内存资源不足时,系统将按照一定算法自动挑选优先级低的数据块,并把它们存储到硬盘中.
后续如果需要用到硬盘中的这些数据块,系统将产生"缺页"指令,然后把它们交换回内存中.
这些操作都是由操作系统内核自动完成的,对上层应用完全透明. -
进程间通信 - mmap
mmap(Memory Map)可以将某个设备或文件映射到应用进程的内存空间中,这样访问这块内存就相当于对设备/文件进行读写,而不需要再通过read()和write()了.由此可见,理论上mmap也可以用于进程间通信,即通过映射同一块物理内存来共享内存.这种方式因为减少了数据复制的次数,在一定程度上能提高进程间通信的效率.
读文件时需要先将文件页从磁盘拷贝到页缓存中，由于页缓存处在内核空间，不能被用户进程直接寻址，所以还需要将页缓存中数据页再次拷贝到内存对应的用户空间中。这样，通过了两次数据拷贝过程，才能完成进程对文件内容的获取任务。而使用mmap操作文件中，由于不需要经过内核空间的数据缓存，只使用一次数据拷贝，就从磁盘中将数据传入内存的用户空间中，供进程使用。
从虚拟内存到物理内存的映射过程需要一个专门的硬件单元MMU来完成。
Linux虚拟内存
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匿名共享内存
Anonymous Shared Memory(Ashmem)可以将指定的物理内存分别映射到各个进程自己的虚拟地址空间中.从而便捷的实现进程间的内存共享.Ashmem的实现依托于dev/ashmem设备, 实际上是借用并扩展了Linux Kernel的内存共享机制.tmpfs是用于进程间共享而创建的共同的临时文件.两个进程之间临时文件描述符的传递,可通过Binder机制实现.
ashmem的内存共享示意图
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JNI(Java Native Interface)
JNI是一种允许运行于JVM的Java程序去调用(反向亦然)本地代码(通常JNI面向的本地代码是从C,C++以及汇编语言编写的)的编程框架.
- Java函数的本地实现
本地方法中的入参会多出JNIEnv和jobject等参数类型.
JNINativeInterface是一个JNI的本地接口.
typedef const struct JNINativeInterface *JNIEnv;
jobject则代表了这个本地类方法对应的Java类实例.
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Java中的反射机制
如果在编译器可确定Class类型,此时编译器可以对new关键字做很多优化工作,这种情况的运行效率最好.
而反射机制,能对于那些无法在编译阶段就得到确定的Class类,在程序运行过程中去动态地创建此对象. -
Android的进程/线程
Looper不断获取MessageQueue中的一个Message,然后由Handler来处理.
Handler消息处理机制
Thread.start()方法之前,一直都运行在"老线程"中,指导VMThread.create,实际上真正在新线程中运行的只有Run方法.
public synchronized void start() {
checkNotStarted();
hasBeenStarted = true;
VMThread.create(this, stackSize); // 这里是真正创建一个CPU线程的地方.
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