— Android蕴藏了深刻的架构思路和精致的系统机制
— 外行人看熱鬧，內行人看門道；本课程陪你看Android的設計門道
— Android就像一匹马，如果你愿意摸牠、陪牠、爱牠、欣赏牠的话，则本课程是你的最佳选择

课程说明：如何掌握Android架构的知识体系呢?

欲掌握Android的知识体系，从框架角度切入，可以找到它的甜心点(Sweet Spot)。由于它是一个开源开放的架构，我们可以直接切入核心，看到树干结构，一目了然；而不必像iOS、Win8等封闭平台，只能从外部功能(树叶)去猜测底层架构。所以，欲掌握Android架构体系，从它的多层框架体系视角切入，是最有效的途径。其框架体系如下：

图-a1. Android的多层框架体系

基于这个框架体系，再将众多功能(子系统)的模块添挂上去，每一项子系统就如同一棵完整的树，有树叶、树干、树根等。例如，MediaPlayer播放功能，就含有Java、JNI、系统服务、HAL等完整的体系(即一棵完整的树)；如下图所示：

图-a2. Android平台就像一座森林，由很多棵树所组成

Android就如同一座森林，由Bluetooth、MediaPlayer等众多的树所组成的。上图看来是蛮有规律的，然而更具规律性的是：各层框架的基本元素，其代码造形(Form)是一致的，如下图：

图-a3. 以<EIT造形>去看各层框架

例如，在Activity-View架构看似很复杂，其实只是两个主要的EIT代码造形所组合而成的。如下图所示：

图-a4. 基于简单造形，去掌握复杂的架构

俗语说，内行人看门道；专业的视角、专业的造形(Form)和模式(Pattern)就是其中之道。在本课程里，将带领大家以内行人的视角，来解析Android的架构和机制。此外，在解析既有框架之际，也能深刻理解这些造形或模式的使用绝窍，未来便能结合行业别领域知识，轻易开发出行业型应用框架了。

课程大綱：

内容
Sec-1. 看待Android架构的十个新视角
Sec-2. 从接口(Interface)出发
Sec-3. Android的多层框架体系
Sec-4. Android架构里的重要机制
Sec-5. Java层框架解析
Sec-6. Java与C/C++整合开发技术
Sec-7. UI框架解析与应用界面设计
Sec-8. 以EIT造形解析复杂的框架机制
Sec-9. 跨平台模式：一个造形，三个策略
Sec-10. <Android + 敏捷>以及落地问题

Sec-1. 看待Android架构的十个新视角

大家都知道，创新不一定要去发明全新的东西，变换一些全新视角(View)来看原有事物，做不一样的联想、以新的连结&组合，做为新产品的独特架构，只要能更贴近用户的需要和口味，就能创造获利机会。Android设备愈来愈多、百花齐放，提供了无限大的组合创新空间；记得，变换观点、独特组合、贴近用户、努力经营，就能捕捉到好机运；千载难逢的好机会，不要错过。
大家都会希望能愈流畅地变换新视角，但却往往被自己内心深处的假设(Assumption)所局限了。尤其，有许多内心的假设，是连自己都不自觉的、长久以来都信以为真(理)的，未曾质疑过它；从现在开始，试着经常反思内心的假设，审视它、放宽它，新视角就出现了，商机也就浮现出来了。关于反思内心的假设，可参考：”高老师的设计思考三部曲”。在本课程里，将与您一起变换视角；一方面反思你内心深处的假设，一方面变换出十个新视角，来重新看看你已经很熟悉的Android系统架构。这十个新视角如下：

1.1 API = 话语权

      ◆  在Android 潮流下，商业成功的钥匙就藏在API隙缝中
      ◆  全面性理解框架API，即能拥有成功密码、造就天使，并成为商业竞争下的赢家
      ◆  对API拥有主导权，就能在商业上获得主导地位，就会是赢家。
      ◆  API与UI不同
      ◆  UI是App与用户的交互接口
      ◆  API则泛指软件模块间的接口，可分为：
               SI：本架构与外部系统之间的接口
               PI：本架构与内部挿件(Plug-in)之间的接口
               一般API：本架构与应用程序(App)之间的接口
      ◆  掌握API定义权，就拥有话语权(主导权)

1.2 应用框架：用来框住应用(App)的架构

◆ 框架的基本组成元素：EIT代码造形(Form)
 ◆ 造形的就是API
 ◆ 框架是鱼饵，API是鱼钩
 ◆ 鱼饵是送人的礼物；送越多，拥有市场版图越大

1.3 框架调用App，不是App调用框架

      ◆  用户没有直接碰触软件(App)
      ◆  用户碰触的都是硬件
      ◆  硬件通知框架，框架调用App

1.4 JNI： C调用Java，不是Java调用C

      ◆  Java层的框架(基类)是送人的礼物
      ◆  所以关键模块，以及控制点必须放在C/C++层
      ◆  控制点透过JNI控制Java层的框架(基类)，基类控制App

1.5 重视跨平台设计，才能建立自己平台

◆ 必须使用别人芯片平台，如何能摆脱别人的牵绊?
 ◆ 必须使用Android软件平台，如何协天子(Android)以令诸侯?
 ◆ 如何跨越Android的版本升级和碎片化障碍?
 ◆ 应用软件如何跨<操作系统>平台(如Android、iOS等)呢?
 ◆ 互联网&电信厂商如何追求跨终端平台(如TV, Pad等)?
 ◆ 终端产品如何云端(Cloud)平台?

1.6 没钱就改版，改版就有钱

      ◆  终端厂商的底层软&硬件模块变动自由度非常重要
      ◆  如此，创造”没钱就改版，改版就有钱”的机会
      ◆  上层模块不能要求底层的稳定不变，而是要处处维护底层变动自由度

1.7 软硬整合开发，硬硬结合销售

      ◆  如苹果公司的主(大)硬件种类不多，但其(小)配件总类多达600多种
      ◆  软硬整合能涵盖大、小硬件整合一起销售
      ◆  小配件的短期获利，能调降主硬件售价，扩大市场地盘

1.8 质量保证 = 跨平台架构设计+测试

      ◆  系统架构设计与测试两者携手，一起摆脱别人平台的牵绊，然后提高质量，振翅高飞
      ◆  检验别人(平台)软、硬件模块的功能
      ◆  测试您自己(平台)软、硬件模块的功能
      ◆  测试您的软硬整合平台框架&API
      ◆  测试您自己的应用(App)程序代码
      ◆  测试UI体验(look and feel)

1.9 项目管理：可以搭配敏捷(Agile)开发

      ◆  为什么敏捷开发与Android是个很好的搭配呢?
◆  理由(一)：Android有测试框架，可建立TDD测试机制来推动迭代过程
      ◆  理由(二)：Android框架内涵是代码，满足敏捷原则：”各项设计必须迅速落实为代码”，这很有利于密切配合敏捷迭代过程，并漂亮地”落地”在Android平台上

1.10 未来性：以软件接口包装通信协议

      ◆  通信协议的善变是本质性的
      ◆  软件接口可以包容善变的协议
      ◆  例如，以软件的Socket接口包装Zigbee或Bluetooth的善变性

Sec-2: 从接口(Interface)出发

2.1 设计概念与技艺

      ◆  阐述应用框架魅力的泉源：控制反转(IoC, Inversion of Control)机制
      ◆  深入认识控制反转机制
      ◆  主控者是框架，而不是应用程序
      ◆  框架的重要功能：提供默认行为(Default Behavior)
      ◆  善用类的继承(Inheritance)机制
      ◆  设计基类的抽象函数
      ◆  抽象是手段，组合是目的

2.2 框架设计的需求分析方法

◆ 基本设计技能：把轮胎拔掉
 ◆ 伟大的雕刻师罗丹( Musée Rodin)说：”把不必要的部分去掉”
 ◆ 买主需求：想想为什么(why)汽车架构师会决定把轮胎拔掉呢? 其背后的理由是：买主来了，才知道买主对轮胎的偏好或特殊需求。只有等到买主决定和挑选了轮胎之后，才能将轮胎装配上去。
 ◆ 探索买主需求
 ★ 为什么把轮胎拔掉呢?
 ★ 为什么火锅店的桌子要挖洞呢?
 ★ 为什么餐厅要分开<食谱>与<点菜单>呢?

2.3 接口设计与EIT造形

如何定义接口(Interface)
 ◆ 在OOP里，将接口定义为一种特殊的类别(Class)
 ◆ 在Java里，将”纯粹抽象类别”称为接口(Interface)
 ◆ EIT造形的接口表示为
 ◆ 可以合并到<E>里
 ◆ 复习UI与API
 ◆ 被动型API与主动型API
API与商业模式
 ◆ API决定控制权
 ◆ 谁拥用接口的制定权，谁就掌握控制点，就能获得较大的话语权
 ◆ 从API看控制力量的强弱等级
EIT基础(一)：容易，插件容纳变化
 ◆ 什么是插件<T>?
 ◆ 插件的分类
 ◆ 插件与接口
 ◆ EIT造形里的插件<T>
EIT基础(二)：结构制约，积极掌控插件
 ◆ 什么是接口?
 ◆ 谁控制?
 ◆ 接口的分类
 ◆ 决定控制权
 ◆ 没钱就改版，改版就有钱
EIT基础(三)：组合创新，让整体<飞>起来
 ◆ 什么是平台<E>?
 ◆ <E>+ = 框架(Framework)
 ◆ <E>是控制点，透过来驱动<T>

Sec-3. Android的多层框架体系

3.1 Android的分层框架

      ◆  HTML5/JavaScript层
         ★ 创造跨平台的HTML5/JS层
         ★ 这透过WebView呼叫下层的Java插件(属于Java层)
      ◆  Java层
         ★ 这是专属于Android平台的App
         ★ 透过JNI呼叫本地C函数(属于本地C层)
      ◆  JNI / C层
         ★ 能透过ServiceManager绑定下层的C++核心服务
         ★ 也能直接呼叫HAL-based驱动模块
      ◆  核心(系统)服务层
         ★ 直接呼叫下层的HAL-based驱动模块
         ★ 也能将讯息传送给上层本地C模块
         ★ 核心服务也能以Java来撰写，这种核心服务属于Java层
      ◆  HAL & 驱动层
         ★ 为了避开GPL协议，Android驱动大多写成HAL Stub模块
         ★ HAL Stub可透过System Call呼叫Linux内核，实际控制硬件

3.2 观摩MediaPlayer多层框架(子)体系

      ◆  Java层框架基类及相关类别
      ◆  JNI界面
      ◆  Mediaplayer的C++层服务 & 驱动层

3.3 观摩Camera多层框架(子)体系

      ◆  Java层框架基类及相关类别
      ◆  JNI界面
      ◆  Camera的C++层服务 & 驱动层

Sec-4. Android架构里的重要机制

4.1 Android是如何启动的?

      ◆  Init进程
      ◆  Init创建ServiceManager和Zygote进程
      ◆  由Zygote创建VM(Virtual Machine)和SystemServer进程

4.2 线程模式

      ◆  Android的主线程(Main Thread)
      ◆  主线程与ANR(Android Not Responding)对话框
      ◆  如何诞生Java层子线程
      ◆  Java层主、子线程的通讯模式

4.3 安全机制

◆ Android/Linux的UID观念
◆ Android的Permissions机制

4.4 跨进程(IPC)机制

      ◆  Android 的IPC幕后设计：BD(Binder Driver)驱动架构
      ◆  以IBinder接口包装BD驱动的服务
      ◆  包装IBinder接口的Proxy-Stub设计模式
      ◆  Proxy和Stub类别的代码
      ◆  设计Proxy和Stub类别的API
      ◆  如何自动生成Proxy和Stub类别代码

Sec-5. Java层框架解析

5.1 Java层框架介绍

      ◆  常用的服务
         ★ 简介(Overview)
         ★ Android各项服务的启动
         ★ Windows Manager
         ★ Activity Manager
         ★ Package Manager
         ★ 其它服务介绍
      ◆  Android框架四大基本组件：Activity, Service, Broadcast Receiver与ContentProvider
     通信基础：Intent
         ★ Intent-based Programming
         ★ 范例：使用Intent启动Activity
     Activity
         ★ 使用Intent启动Activity
         ★ Activity的life-cycle
         ★ Activity间的互相传递数据
         ★ 建立多Activity的应用程序
         ★ Android基本UI布局及样式(Pattern)
     Service
         ★ 使用Intent启动Service
         ★ 何谓远距(remote)的Service?
         ★ 绑定(bind)远距Service
         ★ 建立Service应用程序，以播放背景MP3歌曲
     BroadcastReceiver
         ★ 何谓BroadcastReceiver?
         ★ 以BroadcastReceiver接收SMS短信
         ★ 建立BroadcastReceiver应用程序，以启动Service播放MP3歌曲
     ContentProvider
         ★ 何谓ContentProvider?
         ★ ContentProvier与SQLite数据库
         ★ 使用ContentProvider进行数据的增、删、改、查。

5.2 Java层的跨进程(IPC)机制

      ◆  Activity使用IBinder接口调用远程的Service
      ◆  IBinder接口& AIDL方法
         ★ 方法(一)：Implementing a Binder
         ★ 方法(二)：Using a Messenger
         ★ 方法(三)：Bound Services

Sec-6. Java与C/C++整合开发技术

6.1 JNI Native进阶开发：雕龙妙技

      ◆  控制点的抉择
         ★ 控制点的规划
         ★ 控制点在Java层：复习Java呼叫Native C函数
         ★ 控制点在C/C++：Native C如何呼叫Java函数
         ★ 控制点在C/C++：Native C函数如何诞生Java对象
      ◆  JNI Native C的线程模式
         ★ Android VM的线程模式介绍
         ★ JNI Native C程序的线程模式
         ★ JNI Native程序的线程安全设计

6.2 核心服务框架的关键机制：Binder Kernel

      ◆  认识Android核心服务
         ★ 以多媒体Mediaplayer为例介绍C++层服务
         ★ 核心服务：包括Android Service和 Native Service
         ★ 核心服务的幕后机制：Binder Kernel
      ◆  核心服务框架内的通讯机制
         ★ IPC跨进程(Process)通讯机制
         ★ 如何绑定(Bind)C++层服务

6.3 撰写你的第一个Android核心服务

      ◆  观摩天字第一号核心服务：SM(ServiceManager)
      ◆  撰写C++类实现你的核心服务
      ◆  创建该C++类的对象，由SM存入Binder Kernel里
      ◆  JNI函数透过SM来绑定该核心服务
      ◆  Java框架透过JNI而呼叫核心服务
      ◆  核心服务透过HAL衔接到Linux或底层驱动程序

Sec-7. UI框架解析与应用界面设计

7.1 解析UI框架的线程机制

      ◆  Activity与View 控件体系的事件(信息)传递机制
      ◆  View 控件体系的扩充与组件定制
      ◆  SurfaceView控件幕后的多线程机制
      ◆  采用EIT，亲自设计游戏循环：活用线程模式

7.2 UI框架与画面布局

      ◆  复习UI线程及线程安全
      ◆  View类别体系的常用控件
      ◆  布局、菜单、对话框
      ◆  GroupView与Layout
      ◆  ListView与活用Adapter
      ◆  UI Style初步与活用
      ◆  UI 布景(Theme)设计
      ◆  以XML定义UI Layout设计

7.3 UI呈现与多媒体框架解析

      ◆  UI界面与绘图应用
         ★ Android 的2D绘图基础：使用Skia
         ★ 活用Android的View控件及其画布(Canvas)
         ★ 使用Android的Drawable图像资源
         ★ Drawable图像的透明度
         ★ Android的3D绘图基础：使用OpenGL ES
         ★ 介绍Android的SurfaceView控件
         ★ 范例:让图像在SurfaceView里旋转
      ◆  SQlite数据与多媒体应用范例
         ★ 存取SQlite数据库
         ★ 规划音乐档案格式(WAV)
         ★ 启动Audio 服务进行录制音乐，并存入SQlite数据库

Sec-8. 以EIT造形解析复杂的框架机制

8.1 解析UI框架幕后的服务机制

      ◆  SurfaceView框架范例解析
         ★ 一般View与SurfaceView的区别
         ★ SurfaceView的执行绪模式
         ★ 以OpenGL_ES说明SurfaceView的JNI接口设计
      ◆  SurfaceFlinger在框架里的角色
         ★ SurfaceFlinger的任务
         ★ SurfaceView如何透过JNI呼叫SurfaceFlinger核心服务
         ★ SurfaceFlinger核心服务如何整合多个SurfaceView的动画

8.2 解析JUnit测试框架和机制

◆ Android的测试工具，都是基于JUnit测试框架的
 ◆ JUnit框架也是由许多EIT造形所组成；其TestCase基类是<E&I>
 ◆ 从基类衍生出各子类，如ServiceTestCase就是扩充的<E&I>；其内涵的setUP()和tearDown()函数就是
 ◆ 可撰写<T>(即Test case)代码，来启动TDD机制
 ◆ 可使用TestSuite基类来管理一群相关的<T>(即Test case)

8.3 解析Android的ListView框架

◆ 请您观摩ListView的框架，解析其幕后的EIT造形，理解其插件<T>如何容纳用户(App)的变化
 ◆ Step-1：需求分析，解析用户需求变化
 ◆ Step-2：依据需求分析表，设计接口
 ◆ Step-3：详细设计接口和插件<T>
 ◆ Step-4：将EIT造形对映到Android的程序码

8.4 Slot Machine游戏机的情境，设计您的造形

◆ 分析情境
 ★ 用户(User)是：玩家
 ★ 买主(Buyer)是：赌场老板
 ★ (前端)游戏机制造商(Maker)是：G公司
 ◆ 分析买主需求的变化
 ★ 变化(一)：选择赌场的后端Console平台
 ★ 变化(二)：自订UI
 ★ 变化(三)：修正奖金
 ◆ 依循EIT造形，规划您的<E&I>，并设计<T>来吸纳买主的变化

8.5 解析UI的复杂<Context-View>框架

◆ 情境：Android如何播放MP4影片
 ◆ 解析架构，其含有3个EIT造形
 ★ 造形-1：{ ViewRoot,View, SurfaceView }
 ★ 造形-2：{ SurfaceView,Callback, <T> }
 ★ 造形-3：{ ActivityThread,Activity, <T> }
 ◆ 并使用到一个外来的平台：MediaPlayer播放器

Sec-9. 跨平台模式：一个造形，三个策略

9.1 一个造形，三个策略，巧妙组合出无限风格

◆ 在别人的平台上，受制于人，因而有”跨平台”的期盼
 ◆ 于是，展开了：争夺制定权，以及逻辑<E>控制权
 ◆ 尚方宝剑：一个造形，三个策略
 ◆ 一个造形：EIT造形
 ◆ 三个策略
 ★ 策略-1：把它”EIT(设计)”了
 ★ 策略-2：挟天子以令诸侯
 ★ 策略-3：建立中间件(middleware)
 ◆ 众多风格：策略的变化与组合

9.2 跨芯片(小)平台：采取<策略-1>

情境A：先有别人的(小)平台，然后才建立我的平台
 ◆ 小平台是指别人的平台，该平台的变化决定于别人
 ◆ 为了跨平台，就不宜直接使用别人的平台
 ◆ 您设计<E&I>，而且设计<T>来包容别人平台的变化，这就称为：把它”EIT(设计)”了。
情境B：先建立我的平台，然后才让别人来扩充(Extend)
 ◆ 这反过来，让别人设计插件<T>来扩充(extend)您的<E&I>
 ◆ 别人为了保护他自己，也会将插件分成两部分：<壁虎尾巴>与<壁虎身体>
 ◆ 万一您的<E&I>有变化时，这只壁虎(插件)便能弃尾求生，让<壁虎身体>跨您的<E&I>

9.3 跨Android版本(大)平台：采取<策略-2>

◆ Android升级和版本变更频繁，终端必须随之而更新
 ◆ Android是一个多层级<E&I>结构，各层都是由Google所开发，Google是强龙，位居天子角色，其设计来控制您的插件<T>
 ◆ 您可以拿EIT造形搭配Proxy-Stub设计模式，规划Stub类别(曹操类)，制定自己的，让<T>脱离Android的<E&I>所牵制；实现”挟天子以令诸侯”的效果

9.4 跨自己的平台：采取<策略-3>

◆ 随着您的公司业务成长，您的平台版本变更频繁；如何包容自己平台的变化呢?
 ◆ 您可以规划一个上层平台<E&I>来吸纳自己平台的变化
 ◆ 此平台又称为中间件，其提供稳定的(又称API)，也保护自己平台的变动自由度，实现”没钱就改版，改版就有钱”的效果
 ◆ 中间件还能提供您的专有API，来凸显自己平台的独特性

Sec-10. 讨论：<Android+敏捷>以及落地问题

(可参考网站: http://223.26.63.39/?p=138)

      ◆  为什么要将敏捷开发(Agile)带进Android世界呢? 因为Android已经跨越单机开发，迈入多机整合、多屏互动的领域了。Android的项目日益扩大、复杂化。我们需要加入新潮的软件工程、新一代的架构设计思维和模式。
      ◆  为什么敏捷开发与Android是个很好的搭配呢? 理由之一是：Android有完善的测试框架，有利于建立TDD测试机制来推动迭代过程。理由之二是：Android平台架构是一个多层框架(Layered Framework)体系，框架内涵是代码，满足敏捷原则：”各项架构设计决策都必须迅速落实为代码”；有利于密切配合敏捷迭代过程，让敏捷方法漂亮地”落地”在Android平台上。
      ◆  于是，Android开发团队采用主流的敏捷开发方法，基于创新型的架构设计模式，让项目经理(PM)有效地组织开发、设计及测试人员，灵活敏捷地面对复杂多变的需求，维持高度的用户体验。

~ end ~

Android平台框架解析與企業應用框架開發_课程