聊聊Framework的学习方法
大家好，我是陆晓明，现在在一家互联网手机公司担任Android系统开发工程师。很高兴可以在极客时间Android开发高手课专栏里，分享一些我在手机行业9年的经验以及学习Android的方法。
今天我要跟你分享的是Framework的学习和调试的方法。
首先，Android是一种基于Linux的开放源代码软件栈，为广泛的设备和机型而创建。下图是Android平台的主要组件。
从图中你可以看到主要有以下几部分组成：
- Linux内核
- Android Runtime
- 原生C/C++库
- Java API框架（后面我称之为Framework框架层）
- 系统应用
我们在各个应用市场看到的，大多是第三方应用，也就是安装在data区域的应用，它们可以卸载，并且权限也受到一些限制，比如不能直接设置时间日期，需要调用到系统应用设置里面再进行操作。
而我们在应用开发过程中使用的四大组件，便是在Framework框架层进行实现，应用通过约定俗成的规则，在AndroidMainfest.xml中进行配置，然后继承对应的基类进行复写。系统在启动过程中解析AndroidMainfest.xml，将应用的信息存储下来，随后根据用户的操作，或者系统的广播触发，启动对应的应用。
那么，我们先来看看Framework框架层都有哪些东西。
Framework框架层是应用开发过程中，调用的系统方法的内部实现，比如我们使用的TextView、Button控件，都是在这里实现的。再举几个例子，我们调用ActivityManager的getRunningAppProcesses方法查看当前运行的进程列表，还有我们使用NotificationManager的notify发送一个系统通知。
让我们来看看Framework相关的代码路径。
如何快速地学习、梳理Framework知识体系呢？常见的学习方法有下面几种：
- 阅读书籍（方便梳理知识体系，但对于解决问题只能提供方向）。
- 直接阅读源码（效率低，挑战难度大）。
- 打Log和打堆栈 （效率有所提升，但需要反复编译，添加Log和堆栈代码）。
- 直接联调，实时便捷（需要调试版本）。
首先可以通过购买相关的书籍进行学习，其中主要的知识体系有Linux操作系统，比如进程、线程、进程间通信、虚拟内存，建立起自己的软件架构。在此基础上学习Android的启动过程、服务进程SystemServer的创建、各个服务线程（AMS/PMS等）的创建过程，以及Launcher的启动过程。熟悉了这些之后，你还要了解ART虚拟机的主要工作原理，以及init和Zygote的主要工作原理。之后随着在工作和实践过程中你会发现，Framework主要是围绕应用启动、显示、广播消息、按键传递、添加服务等开展，这些代码的实现主要使用的是Java和C++这两种语言。
通过书籍或者网络资料学习一段时间后，你会发现很多问题都没有现成的解决方案，而此时就需要我们深入源码中进行挖掘和学习。但是除了阅读官方文档外，别忘了调试Framework也是一把利刃，可以让你游刃有余快速定位和分析源码。
下面我们来看看调试Framework的Java部分，关于C++的部分，需要使用GDB进行调试，你可以在课下实践一下，调试的过程可以参考《深入Android源码系列（一）》。
我们这里使用Android Studio进行调试，在调试前我们要先掌握一些知识。Java代码的调试，主要依据两个因素，一个是你要调试的进程；一个是调试的类对应的包名路径，同时还要保证你所运行的手机环境和你要调试的代码是匹配的。只要这两个信息匹配，编译不通过也是可以进行调试的。
我们调试的系统服务是在SystemServer进程中，可以使用下面的命令验证（我这里使用Genymotion上安装Android对应版本镜像的环境演示）。
ps -A |grep system_server 查看系统服务进程pid
cat /proc/pid/maps |grep services 通过cat查看此进程的内存映射，看看是否services映射到内存里面。
这里我们看到信息：/system/framework/oat/x86/services.odex 。
odex是Android系统对于dex的进一步优化，目的是为了提升执行效率。从这个信息便可以确定，我们的services.jar确实是跑到这里了，也就是我们的系统服务相关联的代码，可以通过调试SystemServer进程进行跟踪。
下来我们来建立调试环境。
- 打开Genymotion，选择下载好Android 9.0的镜像文件，启动模拟器。
- 找到模拟器对应的ActivityManagerService.java代码。 我是从http://androidxref.com/下载Android 9.0对应的代码。
- 打开Android Studio，File -> New -> New Project然后直接Next直到完成就行。
- 新建一个包名，从ActivityManagerService.java文件中找到它，这里为
com.android.server.am，然后把ActivityManagerService.java放到里面即可。 - 在ActivityManagerService.java的startActivity方法上面设置断点，然后找到菜单的Run -> Attach debugger to Android process勾选Show all process，选中SystemServer进程确定。
这时候我们点击Genymotion模拟器中桌面的一个图标，启动新的界面。
会发现这时候我们设定的断点已经生效。
你可以看到断下来的堆栈信息，以及一些变量值，然后我们可以一步步调试下去，跟踪启动的流程。
对于学习系统服务线程来讲，通过调试可以快速掌握流程，再结合阅读源码，便可以快速学习，掌握系统框架的整个逻辑，从而节省学习的时间成本。
以上我们验证了系统服务AMS服务代码的调试，其他服务调试方法也是一样，具体的线程信息，可以使用下面的命令查看。
在上面图中，PID = TID的只有第一行这一行，如果PID = TID的话，也就是这个线程是主线程。下面是我们平时使用Logcat查看输出的信息。
03-10 09:33:01.804 240 240 I hostapd : type=1400 audit(0.0:1123): avc: de
03-10 09:33:37.320 353 1213 D WificondControl: Scan result ready event
03-10 09:34:00.045 404 491 D hwcomposer: hw_composer sent 6 syncs in 60s
这里我还框了一个ActivityManager的线程，这个是线程的名称，通过查看这行的TID（368）就知道下面的Log就是这个线程输出的。
学习完上面的知识，相信你应该学会了系统服务的调试。通过调试分析，我们便可以将系统服务框架进行庖丁解牛般的学习，面对大量庞杂的代码掌握起来也可以轻松一些。
我们回过头来，再次在终端中输入ps -A，看看下面这一段信息。
你可以看到这里的第一列，代表的是当前的用户，这里有system root和u0_axx，不同的用户有不同的权限。我们当前关注的是第二列和第三列，第二列代表的是PID，也就是进程ID；第三列代表的是PPID，也就是父进程ID。
你发现我这里框住的都是同一个父进程，那么我们来找下这个323进程，看看它到底是谁。
这个名字在学习Android系统的时候，总被反复提及，因为它是我们Android世界的孵化器，每一个上层应用的创建，都是通过Zygote调用fork创建的子进程，而子进程可以快速继承父进程已经加载的资源库，这里主要指的是应用所需的JAR包，比如/system/framework/framework.jar，因为我们应用所需的基础控件都在这里，像View、TextView、ImageView。
接下来我来讲解下一个调试，也就是对TextView的调试（其他Button调试方式一样）。如前面所说，这个代码被编译到/system/framework/framework.jar，那么我们通过ps命令和cat /proc/pid/maps命令在Zygote中找到它，同时它能够被每一个由Zygote创建的子进程找到，比如我们当前要调试Gallery的主界面TextView。
我们验证下，使用ps -A |grep gallery3d查到Gallery对应的进程PID，使用cat /proc/pid/maps |grep framework.jar看到如下信息：
这说明我们要调试的应用进程在内存映射中确实存在，那么我们就需要在gallery3d进程中下断点了。
下来我们建立调试环境：
- 打开Genymotion，选择下载好Android 9.0的镜像文件，启动模拟器，然后在桌面上启动Gallery图库应用。
- 找到模拟器对应的TextView.java代码。
- 打开Android Studio，File -> New -> New Project然后直接Next直到完成就行。
- 新建一个包名，从TextView.java文件中找到它的包名，这里为android.widget，然后把TextView.java放到里面即可。
- 在TextView.java的onDraw方法上面设置断点，然后找到菜单的Run -> Attach debugger to Android process勾选Show all process，选中com.android.gallery3d进程（我们已知这个主界面有TextView控件）确定。
然后我们点击下这个界面左上角的菜单，随便选择一个点击，发现断点已生效，具体如下图所示。
然后我们可以使用界面上的调试按钮（或者快捷键）进行调试代码。
今天我讲解了如何调试Framework中的系统服务进程的AMS服务线程，其他PMS、WMS的调试方法跟AMS一样。并且我也讲解了如何调试一个应用里面的TextView控件，其他的比如Button、ImageView调试方法跟TextView也是一样的。
通过今天的学习，我希望能够给你一个学习系统框架最便捷的路径。在解决系统问题的时候，你可以方便的使用调试分析，从而快速定位、修复问题。
- 程序员小跃 👍（9） 💬（1）
我就是有个毛病，遇到难的，更底层的东西总想着绕过去，而不是迎头而上，所以很多时候不能很好的解决问题。惧怕看源码，调试，到现在不一样了，我也知道很多高手都是能轻松看源码和调试，所以我也试着改变自己了
2019-03-12 - 亮 👍（23） 💬（0）
以前总以为调试源码需要下载源代码，编译工程，今天才知道原来还可以这样，新技能get√
2019-03-12 - 品牌运营|陆晓明 👍（12） 💬（0）
如果调试某个具体的流程，就将关联的文件放到对应的包名下即可。找对你要调试的进程，就可以在这些文件的具体方法下断点，进行调试跟踪。 当发现没有调试上的时候，可以确定下是否源码不匹配？是否调试的进程不对（可以通过干掉你调试的进程，看看是否你调试的东西会挂掉，当然systemserver干掉手机就软重启啦。你想调试systemserver的启动过程，倒是可以这么干）在调试的过程中，使用源码阅读工具，将相关联的代码放入环境，在可疑地方，或者方法调用的地方设断点，做个简单判定即可，然后使用多个断点的设定，来卡住具体走到哪个流程，在断住之后，使用堆栈回溯，看看调用顺序，帮你梳理整个流程。
2019-03-12 - bytecode 👍（8） 💬（2）
调试Android Framework的Java部分代码，以调试源码android-28为例，需要一个API 28的模拟器配合使用。 1、下载源码 下载源码方式很多，由于调试Framework只需要java代码即可，这里使用Android Studio的SDK Manager下载android-28为例，sdk/sources下看到android-28源码。 2、新建一个项目，包名cn.test.demo，避免com开头是因为源码有com，等下拷贝源码是避免重复。 3、拷贝源码到项目的java目录下。 4、新建一个与源码对应的模拟器。 5、启动模拟器，选择debug的进程。 6、选择某一个源码类进行调试。 更多查看：https://github.com/libill/DebugAndroidFramework
2019-03-15 - 品牌运营|陆晓明 👍（7） 💬（1）
楼上说的官方是在8.1，需要自己切换分支，下载9.0的就行了。 国内的可以先使用清华镜像下载，下载好了切换到9.0的代码上。 有问题欢迎在官方安卓进阶开发微信群@ 我，随时等待大家的交流。
2019-03-12 - 品牌运营|陆晓明 👍（3） 💬（1）
看到很多朋友留言，让我感觉受宠若惊。不时在看着留言又有哪些问题，想给大家更好的解答。 极客没有专门针对一条留言回复的功能，导致回复的有些乱。 如果有机会，欢迎大家加我微信，帮你解答调试中的任何疑问。 再次感谢！ 我的微信 code_gg_boy
2019-03-13 - tt716 👍（3） 💬（0）
有一个问题，如何能下到与genymotion中镜像对应的源码呢？不然debug的时候有的行会对不上
2019-03-12 - wang_acmilan 👍（3） 💬（0）
支持明哥，前排占座。调试framework是系统工程师必备技能。
2019-03-12 - OF 👍（0） 💬（0）
我去，过了两年才看到这个，两年白瞎了
2021-08-02 - 河里的枇杷树、 👍（0） 💬（0）
豁然开朗啊
2019-11-07 - 想不出名字 👍（0） 💬（0）
有什么好的framework的书介绍吗？framework的资源好难找
2019-09-15 - 邱 👍（0） 💬（0）
以前一直以为只有对应源码，对应手机版本才能调试 framework。这时才恍然大悟，可以用 Genymotion，加官方代码
2019-09-05 - Jiantao 👍（0） 💬（1）
模拟器+对应sdk版本源码+调试进程 ，就可以debug了。感谢分享。
2019-05-18 - abero 👍（0） 💬（0）
真机可以调试源码吗
2019-04-29 - h波 👍（0） 💬（3）
我在实际操作中，在 Attach debugger to Android process 中找不到 system_process 这个进程，这是怎么回事呀
2019-03-28