一、操作系统基础
1. Linux 内核机制
内容介绍
Android 基于 Linux 内核，核心机制包括进程管理、内存管理、文件系统、Binder 驱动等。
使用场景
多进程应用（如后台服务与前台 UI 分离）。 排查内存泄漏和 Native 层崩溃。 跨进程通信（AIDL、ContentProvider）。
原理
进程调度：Linux 的 CFS（完全公平调度算法）管理线程优先级和时间片分配。 内存管理：虚拟内存分页机制，Java 堆内存通过分代 GC 回收。 Binder 驱动：基于内存映射的高效跨进程通信（IPC）。
学习路线
基础：学习《Linux 内核设计与实现》。 实践：通过 adb shell dumpsys meminfo分析内存占用。深入：阅读 AOSP 中 Binder 驱动源码（ drivers/android/binder.c）。
进阶方向
定制 Linux 内核（如调整 OOM Killer 策略）。 开发高性能 IPC 组件（替代 Binder）。
案例解析
问题：多进程应用因 Binder 缓冲区溢出崩溃。 解决：传输大文件时分片传输或改用 Socket。
二、Android 系统架构
1. Framework 层核心服务
内容介绍
包括 AMS（Activity 管理）、WMS（窗口管理）、PMS（包管理）等系统服务。
使用场景
管理 Activity 任务栈（如 SingleInstance 模式）。 实现悬浮窗（需 WMS 权限）。 动态权限申请（PMS 权限校验）。
原理
AMS：通过 ActivityStack管理 Activity 生命周期和任务栈。WMS：通过 SurfaceFlinger合成窗口层级。Binder 通信：系统服务运行在 SystemServer进程，通过 Binder 暴露接口。
学习路线
基础：阅读《Android 开发艺术探索》中四大组件原理。 工具：使用 adb shell dumpsys activity查看任务栈。源码：调试 AOSP 中 ActivityThread和WindowManagerGlobal。
进阶方向
Hook AMS 实现动态权限控制。 开发自定义系统服务（如后台任务管理器）。
案例解析
需求：实现全局悬浮球（类似 iOS AssistiveTouch）。 方案：通过 WindowManager.addView()添加视图，申请SYSTEM_ALERT_WINDOW权限。
三、应用组件与 UI 系统
1. Activity 生命周期
内容介绍
Activity 生命周期包括 onCreate、onResume、onPause 等回调，管理 UI 状态和资源。
使用场景
处理屏幕旋转时的数据保存（ onSaveInstanceState）。多 Activity 跳转时的状态管理（如登录流程）。
原理
生命周期触发：由 AMS 通过 Binder 通知应用进程。 状态保存：通过 Bundle序列化临时数据。
学习路线
基础：官方文档《Activity 生命周期》。 实践：实现一个包含 Fragment 的复杂页面。 工具：使用 Android Studio 的 Lifecycle 插件。
进阶方向
实现单 Activity 多 Fragment 架构（如 Jetpack Navigation）。 处理 onNewIntent和launchMode的复杂场景。
案例解析
问题：屏幕旋转后数据丢失。 解决：在 onSaveInstanceState中保存数据，onCreate中恢复。
四、性能优化
1. 内存优化
内容介绍
包括 Java 堆内存、Native 内存管理，避免泄漏和 OOM。
使用场景
大图加载导致 OOM。 匿名内部类持有 Activity 引用引发泄漏。
原理
Java 堆内存：分代 GC（Young GC、Full GC）。 Native 内存：手动分配/释放（如 JNI 层 malloc/free）。
学习路线
工具：LeakCanary 检测泄漏，Android Profiler 分析内存。 实践：实现一个图片加载库（管理 Bitmap缓存）。
进阶方向
使用 AddressSanitizer 检测 Native 内存问题。 优化 Dalvik/ART 虚拟机内存分配策略。
案例解析
问题：应用频繁触发 Full GC 导致卡顿。 解决：减少 HashMap的使用，改用SparseArray。
五、安全机制
1. 动态权限管理
内容介绍
Android 6.0+ 需运行时申请危险权限（如相机、定位）。
使用场景
用户拒绝权限后引导重新授权。 处理权限组（如 ACCESS_FINE_LOCATION和ACCESS_COARSE_LOCATION）。
原理
权限校验：由 PMS 通过 Binder 调用验证权限状态。 用户授权流程：通过系统弹窗交互。
学习路线
官方文档《Requesting Permissions》。 实践：使用 ActivityResultContracts.RequestPermission。
进阶方向
实现权限自动恢复机制（如微信权限缺失引导）。 适配 Android 13 的细粒度权限（如 NEARBY_WIFI_DEVICES）。
案例解析
需求：用户拒绝权限后，下次启动应用时再次引导。 方案：在 onResume中检查权限状态，弹窗解释必要性。
六、跨版本与设备兼容
1. 存储适配（Android 10+）
内容介绍
Android 10 引入沙盒存储，限制应用访问公共目录。
使用场景
适配 MediaStore访问图片和视频。使用 SAF（Storage Access Framework）选择文件。
原理
沙盒机制：应用私有目录无需权限，公共目录通过 MediaStore或SAF访问。兼容性：通过 requestLegacyExternalStorage临时禁用沙盒。
学习路线
官方文档《Scoped Storage》。 实践：实现一个文件管理器应用。
进阶方向
开发跨版本文件访问兼容库。 适配 Android 13 的 READ_MEDIA_IMAGES细粒度权限。
案例解析
问题：应用升级到 Android 11 后无法访问旧版文件。 解决：使用 MediaStore的DATA字段兼容旧路径。
七、进阶方向
1. Framework 层开发
内容介绍
修改 AOSP 源码，定制系统行为（如 Hook 系统服务）。
使用场景
企业定制 ROM（如禁用截屏功能）。 开发系统级功能（如全局手势导航）。
原理
AOSP 编译：下载源码，修改 SystemUI或Settings模块。Binder Hook：通过代理模式拦截系统服务调用。
学习路线
环境搭建：下载并编译 AOSP（官方文档）。 工具：使用 Android Emulator调试系统镜像。
案例解析
需求：禁用状态栏下拉。 方案：修改 StatusBarManagerService的disable()方法逻辑。
八、工具与调试
1. Systrace 性能分析
内容介绍
系统级性能分析工具，定位 UI 卡顿和线程阻塞。
使用场景
分析应用启动耗时。 定位主线程阻塞（如数据库操作）。
原理
数据采集：通过内核的 ftrace机制记录事件。可视化：Chrome 浏览器打开 .html报告。
学习路线
官方文档《Analyze UI Performance with Systrace》。 实践：分析 RecyclerView 滚动卡顿问题。
案例解析
问题：应用启动时白屏 2 秒。 解决：通过 Systrace 发现 ContentProvider初始化耗时，延迟加载非必要组件。
总结
本大纲覆盖 Android 系统核心知识，从操作系统底层到应用层，结合原理、实践和案例，帮助开发者构建完整知识体系。建议结合官方文档、AOSP 源码和实际项目逐步深入，同时关注新技术（如 Jetpack Compose、隐私沙盒）的演进。
来源：公众号
作者：Android技术之家
原文地址：mp.weixin.qq.com/s/C1bjkTOFGDg6gSHUf5k_7w
来源：
互联网
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