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goodtalent 2015-03-09
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太强大了,必须支持一下。
a1490300387 2015-01-08
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louzhu 威武
无限uestc 2014-09-20
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楼主好人!小弟刚开始学LINUX,刚看完基础学习的书,正准备找点程序来学习呢!
nightmarehelen 2012-11-29
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y414913641 2012-11-20
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6. Freescale iMX515 Fast Ethernet Controller分析 这个找不到了,无法下载了,谢谢楼主
chaishunli 2012-11-19
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楼主太牛了~ 谢谢
y719950582 2012-10-31
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真心不错啊,都是精华,谢谢喽!!
lvluluzhu 2012-10-25
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鼓励下楼主,赞美分享
zfen12x 2012-10-15
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楼主是个好同志。佩服!
mftk85 2012-10-10
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谢谢楼主,顶
李白上明月 2012-10-08
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介个。。看到串口就郁闷了。。
rockey_gao 2012-10-06
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围观大神
LAONINGA098 2012-10-02
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谢谢楼主,顶
wlzwyx 2012-10-01
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感谢,正好用上
xiaocongzhi 2012-10-01
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崇拜楼主分享
超忍 2012-10-01
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收下了,谢谢楼主了。
karlanz 2012-09-29
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谢谢楼主分享
TomatoCode 2012-09-29
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谢谢楼主分享!
MissedYan 2012-09-29
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[Quote=引用 4 楼 的回复:]

vb ,ytyt hjj
[/Quote]

目测五笔,
好, 谢谢, 卓
中国168 2012-09-28
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非常感谢楼主的分享!!!
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----------------------------------- Android 编程基础 1 封面----------------------------------- Android 编程基础 2 开放手机联盟 --Open --Open --Open --Open Handset Handset Handset Handset Alliance Alliance Alliance Alliance 什么是开放手机联盟? 开放手机联盟, Open Handset Alliance :是美国 Google 公司与 2007 11 月 5 日宣布组建的一个全球性的联 盟组织。这一联盟将会支持 Google 发布的 Android 手机操作系统或者应用软件,共同开发名为 Android 的 开 放源代码的移动系统。开放手机联盟包括手机制造商、手机芯片厂商和移动运营商几类。目前,联盟成员 数 量已经达到了 43 家。 移动手机联盟创始成员: Aplix 、 Ascender 、 Audience 、 Broadcom 、中国移动、 eBay 、 Esmertec 、谷歌、宏达电、英特尔、 KDDI 、 Living Image 、 LG 、 Marvell 、摩托罗拉、 NMS 、 NTT DoCoMo 、 Nuance 、 Nvidia 、 PacketVideo 、高通、三星 、 SiRF 、 SkyPop 、 Sonic Network 、 Sprint Nextel 、 Synaptics 、 TAT 、意大利电信、西班牙电信、德州仪器、 T-M obile 和 Wind River 。 Mobile Mobile Mobile Mobile Operators Operators Operators Operators 移动运营商类 China Mobile Communications Corporation 中国移动通信 KDDI CORPORATION 日本 KDDI 电信 NTT DoCoMo, Inc. 日本多科莫电信 SOFTBANK MOBILE Corp. 日本软银移动 Sprint Nextel( 美国 ) T-Mobile( 德国 ) Telecom Italia( 意大利 ) Telef ó nica( 西班牙 ) Vodafone 沃达丰电信 China Unicom 中国联通 Semiconductor Semiconductor Semiconductor Semiconductor Companies Companies Companies Companies 半导体制造公司 AKM Semiconductor Inc Audience ARM Atheros Communications Broadcom Corporation( 博通 ) Ericsson ( 爱立信公司 ) Intel Corporation ( 英特尔公司 ) Marvell Semiconductor, Inc. ( 收购了 intel 手机芯片部门的公司 )----------------------------------- Android 编程基础 3 NVIDIA Corporation ( 英伟达公司 ) Qualcomm Inc.( 高通公司 ) SiRF Technology Holdings, Inc.( 知名 GPS 芯片制造商 ) Synaptics, Inc. Texas Instruments Incorporated ( 德州仪器 ) Handset Handset Handset Handset Manufacturers Manufacturers Manufacturers Manufacturers 电话制造商 ASUSTeK Computer Inc. 华硕 Garmin International, Inc. HTC Corporation ( 多普达的母公司 ) 宏达电子 Huawei Technologies 华为科技 LG Electronics, Inc. 乐金电子 Motorola, Inc. 摩托罗拉 Samsung Electronics 三星电子 Sony Ericsson 索尼爱立信 Toshiba Corporation 东芝公司 lenovo 联想移动 联盟成员: Software Software Software Software Companies Companies Companies Companies 软件提供公司 Ascender Corp. eBay Inc. Esmertec Google Inc. LivingImage LTD. Nuance Communications, Inc. OMRON SOFTWARE Co, Ltd. 日本欧姆龙软件 有限公司 PacketVideo (PV) SkyPop SONiVOX ASUSTeK Computer Inc. 华硕 AKM Semiconductor AKM 半导体公司 ARM 公司 Atheros Communications Toshiba Corporation 东芝公司 lenovo 联想移动 软银移动 日本无线运营商软银 瑞典计算机咨询公司 Teleca AB Garmin International, Inc. 高明 HTC Corporation ( 多普达的母公司 ) 宏达电子 Huawei Technologies 华为科技 LG Electronics, Inc. 乐金电子 Motorola, Inc. 摩托罗拉 Samsung Electronics 三星电子 Sony Ericsson 索尼爱立信 沃达丰 Teleca Borqs 播思通讯 联盟目的 将会支持 Google 可能发布的手机操作系统或者应用软件,共同开发名为 Android 的开放源代码的移动 系 统。 谷歌早在 2002 就进入了移动领域,可是由于目前的手机操作系统企业和手机企业相对封闭,提高了 行业的进入门槛,移动互联网的发展远没有拥有统一标准的传统互联网发展迅速,此次推出的开源手机操 作 系统平台就是出于这个目的。 也有析认为,谷歌并不想做一个简单的手机终端制造商或者软件平台开发商,而意在一统传统互联网和 移 动互联网。----------------------------------- Android 编程基础 4 Android Android Android Android 手机新概念 操作系统的选择 -------- 定制和长尾 � 重构 � MVC 和 Web APP 架构 Android Android Android Android 开发背景 � 计算技术、无线接入技术的发展,使嵌入式系统逐渐有能力对桌面系统常规业务进行支持。 � 谷歌长期以来奉行的移动发展战略:通过与全球各地的手机制造商和移动运营商结成合作伙伴,开发 既 有用又有吸引力的移动服务,并推广这些产品。 Android 进一步推进了 " 随时随地为每个人提供信息 " 这一企 业 目标的实现。 � Open Handset Alliance 汇集了多家业界巨头。运营商如: China Mobile 、 NTT DoCoMo 、 Vodafone 、 T-M obile 等;设备制造商如 ASUS 、 HTC 、 Huawei 、 LG 、 Motorola 、 Samsung 、 Sony Ericsson 、 Toshiba 等;芯片厂商 如 ARM 、 Broadcom 、 Intel 、 Marvell 、 NVIDIA 、 Qualcomm 等。软件厂商如 Ascender 、 eBay 、 Esmertec 、 Li vingImage 等。 � Android 更像一款桌面环境为 Java 的 Linux 操作系统。有助于 Google 实现其 " 随时随地为每个人提供信 息 " 的企业战略。 HTC HTC HTC HTC Dream/G1 Dream/G1 Dream/G1 Dream/G1 具体配置 硬件 3.17 英寸 HVGA (480 x 320) ; 1150mAh 电池 ;高通 528Mhz 7201 处理器 ; 64MB RAM 、 128MB ROM ; 1GB MicroSD 卡 ; QWERTY 全键盘; 310 万像素摄像头。 流媒体 支持视频格式: H.264 、流媒体、 3GPP 、 MPEG4 和 Codec 3GP ;支持音频格式: MP3 、 AAC 、 AAC+ 、 W MA 、 MPEG4 、 WAV 、 MIDI 、 REAL 、 AUDIO 和 OGG ;支持墙纸格式: JPG 、 BMP 、 PNG 和 GIF ;铃声 (MP3 、 AAC 、 AAC+ 和 WMA) 。 接入技术 蓝牙 (class 1) ;四频 (850 , 900 , 1800 , 1900) ;支持 3G , 802.11b 和 802.11g 。----------------------------------- Android 编程基础 5 互联网 支持 HTTP 、 WAP Push 和 xHTML ;支持 POP 、 IMAP 、 SMTP ,以及 AOL 和 GMAIL 电子邮件服务;支持 AIM 、 MSN 、雅虎通和 GTALK ;与谷歌日历同步;与 Android Market 联机;支持谷歌 “ 街景 ” 服务;包装盒内附 数据工具包。 更多信息 https://sites.google.com/a/android.com/opensource/release-features Android Android Android Android 盈利模式 Android 的 App Market 模式,软件开发者获得 7 成收入, 3 成用于系统维护。难点在于位置营销。 设备商通过卖设备、内置特色应用来获得盈利。也可以兼职专业软件开发者进行赢利。 Google 自身通过基于统一平台为用户提供信息来盈利。 Android Android Android Android 的优势 � 源代码完全开放,便于开发人员更清楚的把握实现细节,便于提高开发人员的技术水平,有利于开发 出 更具差异性的应用。 � 采用了对有限内存、电池和 CPU 优化过的虚拟机 Dalvik , Android 的运行速度比想象的要快很多。 � 运营商(中国移动等)的大力支持,产业链条的热捧。 � 良好的盈利模式( 3/7 开),产业链条的各方:运营商、制造商、独立软件生产商都可以获得不错的利 益 。 将移动终端的评价标准从硬件向软件转变,极大的激发了软件开发者的热情。 � Android 的源代码遵循 Apache V2 软件许可,而不是通常的 GPL v2 许可。有利于商业开发。 � 具有强大的 Linux 社区的支持。 Android Android Android Android 的不足 � 由于采用了 Java 作为应用开发语言,目前可用的传统第三方应用还很少,但由于 Android 是一款完全 开 源的移动计算平台,相信第三方应用会很快的丰富起来。 � Google 提供了一套 Java 核心包 (J2SE 5,J2SE 6) 的有限子集,尚不承诺遵守 Java 任何 Java 规范 , 可能会造 成J ava 阵营的进一步裂。 � 现有应用完善度不太够,需要的开发工作量较大。----------------------------------- Android 编程基础 6 � 基于 QEMU 开发的模拟器调试手段不十丰富,只支持通话、SMS等,速度慢。 � 暂不具备 Push Mail 和 Office(DataViz 、 QuickOffice 计划近期推出 ) 功能,目前主要面向的是普通消费 者 用户,对商业用户支持尚弱。 Android Android Android Android 带来的影响 ANDROID 的推出后可能影响的产业包括移动电信业,软件开发业,手机制造业,在以消费者为核心的状 态 。 对消费者的影响 � 高档手机选择面增加。 � A ndroid 在设计初期就考虑了与现其有业务的融合,改变以往从计算机为主改成从手机使用为导向。新 生应用如:G oogle 地图及其衍生应用、 GMail 、 GTalk 等。 � GPS 卫星导航功能,手机照相, MP3 ,蓝芽等均被列为 Android 所提供支持的基本选项。 � Android 的平台基本上是免费的,虽然有部份原生链接库会要求费用,但大部份是免权利金; Android 的 程序可以采用 JAVA 开发,但是因为它的虚拟机 (Virtual Machine) Dalvik ,是将 JAVA 的 bytecode 转成 自 己的格式,回避掉需要付给 SUN 有关 JAVA 的授权费用。 对手机制造者的影响 � Android 是款开源的移动计算软件平台,组建了 google 主导的拥有众多产业界巨头的产业联盟,有利于 高效开发、降低成本。 � 由于是源代码开放的产品,对非主导厂商而言,可以避开与主导厂商在核心技术上面的差距,开发出 更 具竞争力和差异化的产品。 对运营商的影响 � 丰富的数据业务,将导致数据流量的显著增加 。 � 手机来源增加,价格更为低廉。 对软件开发者的影响 � 因为 Android 移动软件平台抱持开放互通的观念,势必吸引不少自由软件的拥护者。 � 开发方向有三个重点 :----------------------------------- Android 编程基础 7 � 应用软件的开发 � 特殊功能的原生链接库 � 专属应用程序框架 � 由于 Android 的A pp Market 性质,可能催生出专门的应用软件开发商。 Android Android Android Android 应用现状 � 设备商: lenovo 、琦基、戴尔、三星、摩托罗拉、华为、英特尔、 Kogan 、索爱、华硕、多普达、爱可 视 、 Archos 等。 � 制造商: HTC 、 Telstra 等。 � 手机设计公司:播思、德信无线等。 � 运营商:中国移动、 Sprint 、 T-Mobile 、 Teleca AB 等。 � 芯片商: Qualcomm 、 Marvell 、 TI 、 Boardcom 等。----------------------------------- Android 编程基础 8 Android Android Android Android 开发入门 System System System System Requirements Requirements Requirements Requirements The sections below describe the system and software requirements for developing Android applications using the Android SDK tools included in Android 1.1 SDK, Release 1. Supported Supported Supported Supported Operating Operating Operating Operating Systems Systems Systems Systems • Windows XP (32-bit) or Vista (32- or 64-bit) • Mac OS X 10.4.8 or later (x86 only) • Linux (tested on Linux Ubuntu Dapper Drake) Supported Supported Supported Supported Development Development Development Development Environments Environments Environments Environments Eclipse IDE o Eclipse 3.3 (Europa), 3.4 (Ganymede) � Eclipse JDT plugin (included in most Eclipse IDE packages) � WST (optional, but needed for the Android Editors feature; included in most Eclipse IDE packages ) o JDK 5 or JDK 6 (JRE alone is not sufficient) o Android Development Tools plugin (optional) o Not Not Not Not compatible with Gnu Compiler for Java (gcj) Other development environments or IDEs o JDK 5 or JDK 6 (JRE alone is not sufficient) o Apache Ant 1.6.5 or later for Linux and Mac, 1.7 or later for Windows o Not Not Not Not compatible with Gnu Compiler for Java (gcj) Note: Note: Note: Note: If JDK is already installed on your development computer, please take a moment to make sure that it meets the version requirements listed above. In particular, note that some Linux distributions may include JDK 1.4 or Gnu Compiler for Java, both of which are not supported for Android development----------------------------------- Android 编程基础 9 什么是 Android? Android? Android? Android? Android 是一个专门针对移动设备的软件集,它包括一个操作系统,中间件和一些重要的应用程序。 Beta 版 的 Android SDK 提供了在 Android 平台上使用 JaVa 语言进行 Android 应用开发必须的工具和 API 接口。 特性 • 应用程序框架 支持组件的重用与替换 • Dalvik Dalvik Dalvik Dalvik 虚拟机 专为移动设备优化 • 集成的浏览器 基于开源的 WebKit 引擎 • 优化的图形库 包括定制的 2D 图形库, 3D 图形库基于 OpenGL ES 1.0 (硬件加速可选) • SQLite SQLite SQLite SQLite 用作结构化的数据存储 • 多媒体支持 包括常见的音频、视频和静态图像格式 ( 如 MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG , GIF ) • GSM GSM GSM GSM 电话技术 (依赖于硬件) • 蓝牙 Bluetooth, Bluetooth, Bluetooth, Bluetooth, EDGE, EDGE, EDGE, EDGE, 3G, 3G, 3G, 3G, 和 WiFi WiFi WiFi WiFi (依赖于硬件) • 照相机, GPS GPS GPS GPS ,指南针,和加速度计( accelerometer accelerometer accelerometer accelerometer ) (依赖于硬件) • 丰富的开发环境 包括设备模拟器,调试工具,内存及性能析图表,和 Eclipse 集成开发环境插件 应用程序 Android 会同一系列核心应用程序包一起发布,该应用程序包包括 email 客户端, SMS 短消息程序,日历, 地图,浏览器,联系人管理程序等。所有的应用程序都是使用 JAVA 语言编的。 应用程序框架 开发人员也可以完全访问核心应用程序所使用的 API 框架。该应用程序的架构设计简化了组件的重用;任 何 一个应用程序都可以发布它的功能块并且任何其它的应用程序都可以使用其所发布的功能块(不过得遵循 框 架的安全性限制)。同样,该应用程序重用机制也使用户可以方便的替换程序组件。 隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统 , 其中包括; • 丰富而又可扩展的视图( Views ),可以用来构建应用程序, 它包括列表( lists ),网格( grids ),文 本框( text boxes ),按钮( buttons ), 甚至可嵌入的 web 浏览器。 • 内容提供器( Content Providers )使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据(如联系人数据库), 或 者共享它们自己的数据 • 资源管理器( Resource Manager )提供 非代码资源的访问,如本地字符串,图形,和布局文件( la yout files )。 • 通知管理器 ( Notification Manager ) 使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息。 • 活动管理器( Activity Manager ) 用来管理应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能。----------------------------------- Android 编程基础 10 程序库 Android 包含一些 C/C++ 库,这些库能被 Android 系统中不同的组件使用。它们通过 Android 应用程序框架 为开发者提供服务。以下是一些核心库: • 系统 C C C C 库 - 一个从 BSD 继承来的标准 C 系统函数库( libc ), 它是专门为基于 embedded linu x 的设备定制的。 • 媒体库 - 基于 PacketVideo OpenCORE ;该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制,同时支 持 静态图像文件。编码格式包括 MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 。 • Surface Surface Surface Surface Manager Manager Manager Manager - 对显示子系统的管理,并且为多个应用程序提 供了 2D 和 3D 图层的无缝融合。 • LibWebCore LibWebCore LibWebCore LibWebCore - 一个最新的 web 浏览器引擎用,支持 Android 浏览器和一个可嵌入的 web 视图。 • SGL SGL SGL SGL - 底层的 2D 图形引擎 • 3D 3D 3D 3D libraries libraries libraries libraries - 基于 OpenGL ES 1.0 APIs 实现;该库可以使用硬件 3D 加速(如果可用)或者使用高 度优化的 3D 软加速。 • FreeType FreeType FreeType FreeType - 位图( bitmap )和矢量( vector )字体显示。 • SQLite SQLite SQLite SQLite - 一个对于所有应用程序可用,功能强劲的轻型关系型数据库引擎。 Android Android Android Android 运行库 Android 包括了一个核心库,该核心库提供了 JAVA 编程语言核心库的大多数功能。 每一个 Android 应用程序都在它自己的进程中运行,都拥有一个独立的 Dalvik 虚拟 机实例。 Dalvik 被设计 成一个设备可以同时高效地运行多个虚拟系统。 Dalvik 虚拟机执行( .dex )的 Dalvik 可执行文件,该格式 文 件针对小内存使用做了 优化。同时虚拟机是基于寄存器的,所有的类都经由 JAVA 编译器编译,然后通过 SDK 中 的 "dx" 工具转化成 .dex 格式由虚拟机执行。 Dalvik 虚拟机依赖于 linux 内核的一些功能,比如线程机制和底层内存管理机制。 Linux Linux Linux Linux 内核 Android 的核心系统服务依赖于 Linux 2.6 内核,如安全性,内存管理,进程管理, 网络协议栈和驱动模 型 。 Linux 内核也同时作为硬件和软件栈之间的抽象层。----------------------------------- Android 编程基础 11 Android Android Android Android 的系统架构 系统构架 Android Android Android Android 内核 � Linux 内核版本 2.6 � 位于硬件和软件堆之间的抽象层 � 核心服务:安全机制、内存管理、进程管理、网络、硬件驱动。 Android 依赖 Linux 内核 2.6 提供核心服务,比如安全、内存管理、进程管理、网络、硬件驱动。在这里, L inux 内核扮演的是硬件层和系统其它层次之间的一个抽象层的概念。这个操作系统并非类 GNU/Linux 的,因为 其 系统库,系统初始化和编程接口都和标准的 Linux 系统是有所不同的。----------------------------------- Android 编程基础 12 从 Google 目前 release 的 Linux 系统来看,其没有虚拟内存文件系统,系统所用的是 yaffs2 文件系统,具体 的映像也都位于 SDK 安装目录下。通过 emulator -console 命令,我们可以在 host 中断下得到一个简单的可 以 控制 Android 的 shell ,这 个 系 统 包 含 了 一 个 Toolbox ,提 供 一 些 基 本 的 命 令 工 具 , 集 中 在 /sbin,/system/sbin,/system/bin 中,但是很简陋,命令种类也很少。 目前 Android 的程序安装模式是靠 Eclipse 自动进行的,通过对底层的析可知,大致步骤就是在 /data/app 和 data/data 下存放 android 底层和普通内核没有什么大的区别,我们可以将其作为一个 Linux 来进行开发和 hacking 。 Lib Lib Lib Lib 和运行环境 lib � C/C++ 库:被各种 Android 组件使用 � 通过应用程序框架开发者可以使用其功能 � 包括: � 媒体库: MPEG4 H.264 MP3 JPG PNG ..... � WebKit/LibWebCore : Web 浏览引擎 � SQLite 关系数据库引擎 � 2D , 3D 图形库、引擎 丰富的类库支持: 2D 和 3D 图像库 OpenGL ES 、数据库 SQLite 、对象数据库 db4o 类库、媒体库、基于 Lin ux 底层系统 C 库等等,让应用开发更简单多样。 Google 使用 Apache 的 Harmony 类库, Harmony 某些方面速 度 快于 Sun 的 VM 。 Runtime 在 Dalvik Java VM 上, Dalvik 采用简练、高效的 byte code 格式运行,它能够在 低 资耗和没有应用相互干扰的情况下并行执行多个应用。 运行时环境 � 核心库提供的 Java 功能 � Dalvik 虚拟机依赖于 Linux 内核,例如线程或底层内存管理 � 设备可以运行多个 Dalvik 虚拟机,每一个 Android 应用程序在它自己的 Dalvik VM 实例中运行 � VM 执行优化的 Dalvik 可执行文件 (.dex) � Dx- 工具把编译过的 Java 文件转换为 dex 文件----------------------------------- Android 编程基础 13 应用和框架 � 核心应用,例如联系人,电子邮件,电话,浏览器,日历,地图, ... � 充访问所有核心应用框架 API � 简化组件的重用 � 用 Java 编应用程序----------------------------------- Android 编程基础 14 支持的功能 + Application framework: 可重用的和可替换的组件部,在这个层面上,所有的软件都是平等的。 + Dalvik virtul machine: 一个基于 Linux 的虚拟机。 + Integrated browser: 一个基于开源的 WebKit 引擎的浏览器,在应用程序层。 + Optimized graphics: 包含一个自定义的 2D 图形库和基于 OpenGL ES 1.0 标准的 3D 实现。 + SQLite: 数据库 + Media support: 通用的音频,视频和对各种图片格式的支持 (MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG, GI F) + GSM Telephony: GSM 移动网络 , 硬件支持。 + Bluetooth, EDGE, 3G, and WiFi: 都依赖于硬件支持。 + Camera, GPS, compass, and accelerometer: 都依赖于硬件支持。 + Rich development environment: 包含一套完整的开发工具集,方便跟踪调试,内存检测和性能测试,而且 提供了 Eclipse 的插件。最底层的是一个 Linux Kernel ,加载了几个移动设备必要的系统驱动(这么说来 Android 基 础系统是要以 GPL 发布了?不知道 34 家厂商的硬件开发商们是怎么样想的);上面是类库和 Runtime ,绿 色 的类库部可以看到大名鼎鼎的 SQLite ,这个软件甚至声称自己属于公共领域(比 MIT License 还要强 @ @ ) , 字体 FreeType 是 BSD-style License 的,图形库 OpenGL ES 只需通过产品测试,无偿使用于产品。再向上看 是应用层的东西了,这里可以做的事情就非常多了 ,各个社区,各个厂家都可以参与进来。难怪 Android 的 sdk 可以 Apache License 发布了 , 对企业和开发人员友好啊。 那么 Google 自己的东西在哪里呢?没错,就是 右 边那个 runtime ,最吸引技术人员的就是这个 runtime (注意,这个才是 Android 的核心)。 Google 为它准备 了 一个虚拟机,叫做 Dalvik 。这个让人摸不着头脑的东西的到底是什么?从开发平台上我们清清楚楚地得到 了 答案: Java----------------------------------- Android 编程基础 15 封面----------------------------------- Android 编程基础 1 封面----------------------------------- Android 编程基础 2 7 7 7 7 个 Linux Linux Linux Linux 手机平台 � Maemo � Android � LIMO � OpenMOKO � GPE^2 � ALP � QTopia Phone Edition Maemo Maemo Maemo Maemo 架构----------------------------------- Android 编程基础 3 Android Android Android Android 架构----------------------------------- Android 编程基础 4 LIMO LIMO LIMO LIMO 架构----------------------------------- Android 编程基础 5 OpneMOKO OpneMOKO OpneMOKO OpneMOKO 架构----------------------------------- Android 编程基础 6 GPE^2 GPE^2 GPE^2 GPE^2 架构----------------------------------- Android 编程基础 7 ALP ALP ALP ALP 架构----------------------------------- Android 编程基础 8 QTopia QTopia QTopia QTopia Phone Phone Phone Phone Edition Edition Edition Edition 架构----------------------------------- Android 编程基础 9 进程间的通信 Linux 手机平台进程间通信 � Maemo 采用 D-BUS � Android 采用 OpenBinder � LiMO 采用 D-BUS � OpenMoko 采用 D-BUS � GPE Phone Edition 采用 D-BUS � ALC 采用 OpenBinder � Qtopia Phone Edition 采用 D-BUS 进程间通信种类 � D-BUS � Openbinder � CORBA/Corbit � IVY � GNET D-BUS----------------------------------- Android 编程基础 10 Android Android Android Android 学习方法 ① 了解什么是 Androi ② 建立开发环境 ③ 阅读 SDK 文档 ④ 背景知识 � Java � 面向对象 � 设计模式 � J2ME 、 Brew 、 Symbian 建立 Android Android Android Android 开发环境 ① 下载 JDK 5 or JDK 6 (JRE alone is not sufficient) -> 安装 -> 设置环境变量 JAVA_HOME CLASSPATH path ② 下载 Eclipse 3.3 (Europa), 3.4 (Ganymede) IDE for JAVA-> 解压 ③ 下载 Android SDK 解压 -> path 里加入 SDK 包中的 tools 目录全路径 ④ 下载 ADT 0.8.0 解压 ⑤ 打开 Eclipse 安装 ADT 插件----------------------------------- Android 编程基础 11 封面----------------------------------- Android 编程基础 1 封面----------------------------------- Android 编程基础 2 Android Android Android Android 开发环境搭建 ADV ADV ADV ADV 的创建 ADT0.9.1 版本 ① 在 Eclipse 中创建----------------------------------- Android 编程基础 3 ② 在命令行中创建 打开 CMD 命令行,进入到 Android SDK tools 目录 使用 android 命令列出 target 值 使用 android create avd 命令来创建 AVD cd E:\Mobile DEV\Android_SDK1.5\tools android list targets 行为: "create avd": 创建一个新的 Android 虚拟设备。 选项: -t --target 新的 AVD 的 Target ID( 必须 ) -c --sdcard 指向一个共享的 SD 存储卡的路径或是为新的 AVD 定制的新 SD 存储卡的容量大小 -p --path 新 AVD 将被创建的位置路径 -n --name 新 AVD 的名称 ( 必须 ) -f --force 强制创建 ( 覆盖已存在的 AVD) -s --skin 新 AVD 的皮肤----------------------------------- Android 编程基础 4 例子 : 将建一个名叫 GPhone 的 AVD , Target ID=2 、 SD 存储卡容量 52M 、路径 C:\AVD\ 、皮肤 SUSE-HVGA- P 查看自己新创建的 ADV : list avd 命令 ADT0.9.0 版本 只能在命令行中创建 开启命令行进入 Android SDK tools 目录 列出 Target ID 创建一个新的 AVD 查看新创建的 AVD 运行指定的 AVD 运行新创建的 AVD:GPhone android create avd -n GPhone -t 2 -c 52M -p C:\AVD\ -s SUSE-HVGA-P android list avd cd E:\Mobile DEV\Android_SDK1.5\tools andriod list target android create avd -n GPhone -t 2 -c 52M -p C:\AVD\ -s SUSE-HVGA-P android list avd emulator -avd GPhone----------------------------------- Android 编程基础 5 Windows Windows Windows Windows 平台: Eclipse IDE 版本 ------------JDK+Eclipse+Android SDK+ADT 1. 必须软件 2. 安装过程 ① 安装 JAVA JDK SE 1.6 � 设置环境变量 � JAVA_HOME � JAVA_JRE_HOME � JRE_HOME � Android_SDK_HOME � CLASSPATH � Path ① JAVA JDK SE 1.6 jdk-6u13-windows-i586-p.exe ② Eclipse 3.4.2 eclipse-java-ganymede-SR2-win32.zip ③ Google Android SDK android-sdk-windows-1.5_r1.zip ④ ADT-0.9.0 ADT-0.9.0.zip JAVA_HOME=C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_13 JAVA_JRE_HOME=C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_13\jre JRE_HOME=C:\Program Files\Java\jre6 Android_SDK_HOME =C:\Mobile Phone DEV\Android SDK CLASSPATH=.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar;%JAVA_HOME%\lib\dt. jar;%JRE_HOME%\lib;%JRE_HOME%\lib\rt.jar;%JAVA_JRE_HOME%\lib;%JAVA_JRE_HOME% \lib\rt.jar Path= %Android_SDK_HOME%\tools ;%JAVA_HOME%\bin;%JRE_HOME%\bin;%JAVA_JRE _HOME%\bin; 要使用命令行工具必须配置----------------------------------- Android 编程基础 6 ② 解压 Eclipse 3.4.2 ③ 解压 Google Android SDK ④ Eclipse 下安装 ADT 0.9.0 ⑤ 设置 Google Android SDK 路径 解压 eclipse-java-ganymede-SR2-win32.zip 到 C:\Eclipse For Android\ 解压 android-sdk-windows-1.5_r1.zip 到 C:\Mobile Phone DEV\Android SDK 复制 ADT-0.9.0.zip 到 C:\ 打开 C:\Eclipse For Android\eclipse.exe 设置工作路径为 C:\WorkSpace Help->SoftWare Update->find and install ->Search for new features to install ->Next->New Archived site-> 选中 C:\ ADT-0.9.0.zip->OK->Finish->ADT-0.9.0.zip 选勾 ->Next->Accept->Next->Finish- >Install All->Restart “ YES ” Window->preferences-> 选中 Android->SDK Location 中选择 Google Android SDK 的安装路 径 C:\Mobile Phone DEV\Android SDK->OK----------------------------------- Android 编程基础 7 3. HelloWorld 程序实例 ① 新建一个 Android Project � Project name 设置工程名 Hello Google Android � Package name 设置包名 zyf.android.test.hello � Activity name 设置活动名 Hello � Application name 设置应用程序名 Hello � Build Target 设置 AVD API 的版本 3 Android1.5----------------------------------- Android 编程基础 8----------------------------------- Android 编程基础 9 ② 修改 Hello.java 文件 内容如下: ③ 运行 as Android package package package package zyf.android.test.hello; import import import import android.app.Activity; import import import import android.os.Bundle; import import import import android.widget.TextView; public public public public class class class class Hello extends extends extends extends Activity { /** Called when the activity is first created. */ @Override public public public public void void void void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super super super super .onCreate(savedInstanceState); // setContentView (R.layout.main); TextView tv = new new new new TextView( this this this this ); tv.setText( " 这是一个测试 Android 的 helloWorld" ); setContentView(tv); } }----------------------------------- Android 编程基础 10 ④ 代码析: 在 Android 中,用户界面控件被封装成了各种 Class 叫做 Views 。一个 View 是一个可以显示的控件对 象,比如 RadioButton , Animation , TextLable 等。其中的一个简单的控件是 TextView: 传入 TextView 构造函数的参数是一个 Context 对象,通过这个对象可以使用系统提供的功能接口,比 如加载资源,访问数据库和共享数据等等。 Activity 类从 Context 类继承而来,所以 Activity 本身 是 一个 Context ( Java 中的继承概念)。 TextView 对象构建以后就可以设置要显示的数据了。 tv.setText(" 这是一个测试 Android 的 helloWorld"); 最后是连接 TextView 到屏幕 , 类似这样 : setContentView() 方法可以控制具体哪一个控件和系统的 UI 联系起来(我的理 解是设置为主显示 View )。如果没有设置,屏幕中将会显示空白。 ⑤ 结果 TextView tv = new new new new TextView( this this this this ); setContentView(tv);----------------------------------- Android 编程基础 11----------------------------------- Android 编程基础 12 Apache Ant IDE 版本 ------------JDK+Android SDK +Ant 1. 必须软件 2. 安装过程 ① 安装 JAVA JDK SE 1.6 � 设置环境变量 � JAVA_HOME � JAVA_JRE_HOME � JRE_HOME � Android_SDK_HOME � ANT_HOME � CLASSPATH � Path ① JAVA JDK SE 1.6 jdk-6u13-windows-i586-p.exe ② Google Android SDK android-sdk-windows-1.5_r1.zip ③ Apache Ant apache-ant-1.7.1-bin.zip JAVA_HOME=C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_13 JAVA_JRE_HOME=C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_13\jre JRE_HOME=C:\Program Files\Java\jre6 Android_SDK_HOME =C:\Mobile Phone DEV\Android SDK ANT_HOME=C:\Mobile Phone DEV\Apache Ant\apache-ant-1.7.1 CLASSPATH=.;%ANT_HOME%\lib;%ANT_HOME%\lib\ant.jar;%JAVA_HOME%\lib;%JAV A_HOME%\lib\tools.jar;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JRE_HOME%\lib;%JRE_HOME%\lib\r t.jar;%JAVA_JRE_HOME%\lib;%JAVA_JRE_HOME%\lib\rt.jar Path=%ANT_HOME%\bin;%Android_SDK_HOME%\tools;%JAVA_HOME%\bin;%JRE_HO ME%\bin;%JAVA_JRE_HOME%\bin;----------------------------------- Android 编程基础 13 ② 解压 Google Android SDK ③ 解压 apache-ant-1.7.1.zip 3. HelloWorld 程序实例 结果 解压 android-sdk-windows-1.5_r1.zip 到 C:\Mobile Phone DEV\Android SDK 解压 Apache Ant apache-ant-1.7.1.zip 到 C:\Mobile Phone DEV\Apache Ant\apache-ant-1.7.1 ① 开始 -> 运行 ->cmd ② cd C:\Mobile Phone DEV\WorkSpace ③ 使用命令行工具来创建一个新工程 ④ cd Hello ⑤ ant debug ⑥ cd bin ⑦ emulator -avd Android_SDK1.5 ⑧ adb install ./hello-debug.apk ⑨ 在模拟器中运行 hello 程序 android create project -k zyf.hello -n HelloAndroid -t 2 -a AntActivity -p ./Hello----------------------------------- Android 编程基础 14 Linux Linux Linux Linux 平台: JDK+Eclipse+Android SDK+ADT JDK+Android SDK +Ant----------------------------------- Android 编程基础 15 应用解析 Activity Activity Activity Activity : : : : 活动是最基本的 Android 应用程序组件,应用程序中,一个活动通常就是一个单独的屏幕。每一个活动 都被实现为一个独立的类,并且从活动基类中继承而来,活动类将会显示由视图控件组成的用户接口,并 对 事件做出响应。大多数的应用是由多个屏幕显示组成。例如 : 一个文本信息的应用也许有一个显示发送消息 的 联系人列表屏幕,第二个屏幕用来文本消息和选择收件人,再来一个屏幕查看消息历史或者消息设置操 作 等。这里每一个这样的屏幕就是一个活动,很容易实现从一个屏幕到一个新的屏幕并且完成新的活动。在 某 些情况下当前的屏幕也许需要向上一个屏 幕活动提供返回值 -- 比如让用户从手机中挑选一张照片返回通讯录 做为电话拨入者的头像。 当一个新的屏幕打开后,前一个屏幕将会暂停,并保存在历史堆栈中。用户可以返回到历史堆栈中的 前 一个屏幕。当屏幕不再使用时,还可以从历史堆栈中删除。默认情况下, Android 将会保留从主屏幕到每一 个应用的运行屏幕。 简单理解 Activity 代表一个用户所能看到的屏幕, Activity 主要是处理一个应用的整体性工作,例如, 监 听系统事件 ( 按键事件、触摸屏事件等 ) 、为用户显示指定的 View ,启动其他 Activity 等。所有应用的 Activit y 都继承于 android.app.Activity 类,该类是 Android 提供的基层类,其他的 Activity 继承该父类后,通过 Over ride 父类的方法来实现各种功能,这种设计在其他领域也较为常见。 Intent Intent Intent Intent : : : : 调用 Android 专有类 Intent 进行架构屏幕之间的切换。 Intent 是描述应用想要做什么。 Intent 数据结构两 个最重要的部是动作和动作对应的数据。典型的动作类型有 :MAIN (活动的门户)、 VIEW 、 PICK 、 EDIT 等。而动作对应的数据则以 URI 的形式进行表示。例如 : 要查看某个人的联系方式,你需要创建一个动作类 型为 VIEW 的 Intent ,以及一个表示这个人的 URI 。 Android 使用了 Intent 这个特殊类,实现在屏幕与屏幕之间移动。 Intent 类用于描述一个应用将会做什 么 事。在 Intent 的描述结构中,有两个最重要的部:动作和动作对应的数据。典型的动作类型有: MAIN ( a ctivity 的门户)、 VIEW 、 PICK 、 EDIT 等。而动作对应的数据则以 URI 的形式进行表示。例如:要查看一个人的 联 系方式,你需要创建一个动作类型为 VIEW 的 intent ,以及一个表示这个人的 URI 。 与之有关系的一个类叫 IntentFilter 。相对于 intent 是一个有效的做某事的请求,一个 intentfilter 则用于 描 述一个 activity (或者 IntentReceiver )能够操作哪些 intent 。一个 activity 如果要显示一个人的联系方式时, 需 要声明一个 IntentFilter ,这个 IntentFilter 要知道怎么去处理 VIEW 动作和表示一个人的 URI 。 IntentFilter 需 要在 AndroidManifest.xml 中定义。 通过解析各种 intent ,从一个屏幕导航到另一个屏幕是很简单的。当向前导航时, activity 将会调用 startActivity(IntentmyIntent) 方法。然后,系统会在所有安装的应用程序中定义的 IntentFilter 中查找,找到最 匹配 myIntent 的 Intent 对应的 activity 。新的 activity 接收到 myIntent 的通知后,开始运行。当 startActivity 方 法被调用将触发解析 myIntent 的动作,这个机制提供了两个关键好处:----------------------------------- Android 编程基础 16 A 、 Activities 能够重复利用从其它组件中以 Intent 的形式产生的一个请求; B 、 Activities 可以在任何时候被一个具有相同 IntentFilter 的新的 Activity 取代。 IntentReceiver: IntentReceiver: IntentReceiver: IntentReceiver: 当你希望你的应用能够对一个外部的事件 ( 如当电话呼入时,或者数据网络可用时,或者到了晚上时 ) 做出响 应,你可以使用一个 IntentReceiver 。虽然 IntentReceiver 在感兴趣的事件发生时,会使用 NotificationManage r 通知用户,但它并不能生成一个 UI 。 IntentReceiver 在 AndroidManifest.xml 中注册,但也可以在代码中使用 Context.registerReceiver() 进行注册。当一个 intentreceiver 被触发时,你的应用不必对请求调用 inten treceiver , 系统会在需要的时候启动你的应用。各种应用还可以通过使用 Context.broadcastIntent() 将它们自己的 intentreceiver 广播给其它应用程序。 Service Service Service Service : : : : 一个 Service 是一段长生命周期的,没有用户界面的程序。比较好的一个例子就是一个正在从播放列表中 播放歌曲的媒体播放器。在一个媒体播放器的应用中,应该会有多个 activity ,让使用者可以选择歌曲并播 放 歌曲。然而,音乐重放这个功能并没有对应的 activity ,因为使用者当然会认为在导航到其它屏幕时音乐应 该 还在播放的。在这个例子中,媒体播放器这个 activity 会使用 Context.startService() 来启动一个 service ,从而 可以在后台保持音乐的播放。同时,系统也将保持这个 service 一直执行,直到这个 service 运行结束。另外 , 我们还可以通过使用 Context.bindService() 方法,连接到一个 service 上(如果这个 service 还没有运行将启动 它)。当连接到一个 service 之后,我们还可以 service 提供的接口与它进行通讯。拿媒体播放器这个例子来 说 , 我们还可以进行暂停、重播等操作。 Content Content Content Content Provider Provider Provider Provider : : : : Android 应用程序能够将它们的数据保存到文件、 SQLite 数据库中,甚至是任何有效的设备中。当你想 将你的应用数据与其它的应用共享时,内容提供器就可以发挥作用了。因为内容提供器类实现了一组标准 的 方法,从而能够让其它的应用保存或读取此内容提供器处理的各种数据类型。 数据是应用的核心。在 Android 中,默认使用鼎鼎大名的 SQLite 作为系统 DB 。但是在 Android 中,使用方 法有点小小的不一样。在 Android 中每一个应用都运行在各自的进程中,当你的应用需要访问其他应用的数 据时,也就需要数据在不同的虚拟机之间传递,这样的情况操作起来可能有些困难 ( 正常情况下,你不能读 取 其他的应用的 db 文件 ) , ContentProvider 正是用来解决在不同的应用包之间共享数据的工具。 � 所有被一个 Android 应用程序创建的偏好设置,文件和数据库都是私有的。 � 为了和其他应用程序共享数据,应用程序不得不创建一个 Content Provider � 要回索其他应用程序的数据,它自己的 Content Provider 必须被调用 � Android 本地 Content Provider 包括: � CallLog :地址和接收到的电话信息 � Contact.People.Phones :存储电话号码 � Setting.System :系统设置和偏好设置 � 等等----------------------------------- Android 编程基础 17 封面----------------------------------- Android 编程基础 1 封面----------------------------------- Android 编程基础 2 Android Android Android Android 虚拟机 Dalvik Dalvik Dalvik Dalvik Dalvik Dalvik Dalvik Dalvik 冲击 随着 Google 的 AndroidSDK 的发布,关于它的 API 以及在移动电话领域所带来的预 期影响这些方面的讨论不胜枚举。不过,其中的一个话题在 Java 社区是一石激起千层浪, 这就是 Android 平台的基础 —— Dalvik 虚拟机。 Dalvik Dalvik Dalvik Dalvik 和标准 Java Java Java Java 虚拟机 (JVM) (JVM) (JVM) (JVM) 首要差别 Dalvik 基于寄存器,而 JVM 基于栈。,基于寄存器的虚拟机对于更大的程序来说,在它们编译的时候,花 费 的时间更短。 Dalvik Dalvik Dalvik Dalvik 和 Java Java Java Java 运行环境的区别 Dalvik 经过优化,允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机的实例,并且每一个 Dalvik 应用作为一个独立 的 Linux 进程执行。独立的进程可以防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭 . Dalvik Dalvik Dalvik Dalvik 形势 Dalvik 的诞生也导致人们开始忧虑 Java 平台的第一次大规模的道扬镳或许已经是进行时了 —— 有人已经 把 Davlik 和微软的 JVM 以及 Sun 对微软的诉讼联系起来,等着看 Google 身上是否也会发生类似事情;另外 一 些人则指出, Google 并没有宣称 Dalvik 是一个 Java 实现,而微软却是这样做的。 Sun 也对可能带来的阵营 裂表达了忧虑情绪,并提出和 Google 合作来保证 Dalvik 和 JVM 之间的兼容性 —— Google 对此的解释是, Dalvik 是对解决目前 JavaME 平台上裂的一次尝试,也是为了提供一个拥 有较少限制许可证的平台。甚至 还有人怀疑这是否是 Sun 和 Google 两大阵营对 Java 之未来的一次大规模较量。----------------------------------- Android 编程基础 3 Android Android Android Android 中各种 JAVA JAVA JAVA JAVA 包的功能描述 在 Android 的应用程序开发中,通常使用的是 JAVA 语言,除了需要熟悉 JAVA 语 言的基础知识之外,还需要了解 Android 提供的扩展的 JAVA 功能。 在一般的 JAVA 应用中,如果需用引用基础类库,通常需要使用如下的方式: import javax.swing.*; 以上代码表示了引用 JAVA 的 GUI 组件 Swing,javax.swing 即 JAVA 中的一个包。 android 提供一些扩展的 JAVA 类库,类库为若干个包,每个包中包含若干个类。 重要包的描述: android.app :提供高层的程序模型、提供基本的运行环境 android.content :包含各种的对设备上的数据进行访问和发布的类 android.database :通过内容提供者浏览和操作数据库 android.graphics :底层的图形库,包含画布,颜色过滤,点,矩形,可以将他们直接绘制到屏幕上 . android.location :定位和相关服务的类 android.media :提供一些类管理多种音频、视频的媒体接口 android.net :提供帮助网络访问的类,超过通常的 java.net.* 接口 android.os :提供了系统服务、消息传输、 IPC 机制 android.opengl :提供 OpenGL 的工具 android.provider :提供类访问 Android 的内容提供者 android.telephony :提供与拨打电话相关的 API 交互 android.view :提供基础的用户界面接口框架 android.util :涉及工具性的方法,例如时间日期的操作 android.webkit :默认浏览器操作接口 android.widget :包含各种 UI 元素(大部是可见的)在应用程序的屏幕中使用----------------------------------- Android 编程基础 4 Android Android Android Android 的相关文件类型 Java Java Java Java 文件 ----- ----- ----- ----- 应用程序源文件 android 本身相当一部都是用 java 编而成 ( 基本上架构图里头蓝色的部份都是用 Java 开发的 ) , android 的 应用必须使用 java 来开发。 Class Class Class Class 文件 ------Java ------Java ------Java ------Java 编译后的目标文件 不像 J2se , java 编译成 class 就可以直接运行, android 平台上 class 文件不能直接在 android 上运行。由于 G oogle 使用了自己的 Dalvik 来运行应用,所以这里的 class 也肯定不能在 AndroidDalvik 的 java 环境中运行, androi d 的 class 文件实际上只是编译过程中的中间目标文件,需要链接成 dex 文件后才能在 dalvik 上运行。 Dex Dex Dex Dex 文件 -----Android -----Android -----Android -----Android 平台上的可执行文件 Android 虚拟机 Dalvik 支持的字节码文件格式 Google 在新发布的 Android 平台上使用了自己的 Dalvik 虚拟 机 来定义,这种虚拟机执行的并非 Java 字节码,而是另一种字节码: dex 格式的字节码。在编译 Java 代码之 后 , 通过 Android 平台上的工具可以将 Java 字节码转换成 Dex 字节码。虽然 Google 称 Dalvik 是为了移动设备定 做的,但是业界很多人认为这是为了规避向 sun 申请 Javalicense 。这个 DalvikVM 针对手机程式 /CPU 做过 最 佳化,可以同时执行许多 VM 而不会占用太多 Res ource 。 Apk Apk Apk Apk 文件 -------Android -------Android -------Android -------Android 上的安装文件 Apk 是 Android 安装包的扩展名,一个 Android 安装包包含了与某个 Android 应用程序相关的所有文件。 apk 文件将 AndroidManifest.xml 文件、应用程序代码 (.dex 文件 ) 、资源文件和其他文件打成一个压缩包。一个工 程只能打进一个 .apk 文件。----------------------------------- Android 编程基础 5 Android Android Android Android 的应用程序结构析: HelloActivity 本例以一个简单的 HelloActivity 程序为例,简单介绍 Android 应用程序的源代码结构。事实 上, Android 应用程序虽然不是很复杂,但是通常涉及了 JAVA 程序 ,XML 文件, Makefile 多方面的内容。 HelloActivity 虽然简单,但是麻雀虽小,五脏俱全,是学习 Android 应用程 序的最好示例。 第一部: HelloActivity HelloActivity HelloActivity HelloActivity 的源代码 HelloActivity 工程的源代码在 Android 目录的 development/samples/HelloActivity/ 中,代码的 结构如下所示: 其中 tests 是一个独立的项目,可以暂时不考虑。其他部看作一个 Android 的一应用程序 的工程。这个工程主要的组成部如下所示: AndroidManifest.xml :工程的描述文件,在运行时有用处 Android.mk :整个工程的 Makefile development/samples/HelloActivity/ |-- Android.mk |-- AndroidManifest.xml |-- res | |-- layout | | `-- hello_activity.xml | `-- values | `-- strings.xml |-- src | `-- com | `-- example | `-- android | `-- helloactivity | `-- HelloActivity.java `-- tests |-- Android.mk |-- AndroidManifest.xml `-- src `-- com `-- android `-- helloactivity `-- HelloActivityTest.java----------------------------------- Android 编程基础 6 res :放置资源文件的目录 src/com/example/android/helloactivity/HelloActivity.java :这是 JAVA 类文件,这个文件的路径 表示在 Andorid 的 JAVA 包的结构中的位置, 这个包的使用方式为 com.example.android.helloactivity 。 第二部: 编译的中间结果 这个 HelloActivity 工程经过编译后将生成 out/target/common/obj/APPS/He lloActivity_intermediates/ 目录, 这个目录中的内容都是 HelloActivity 工程相关的, 更具体地说都与 development/samples/HelloActivity/ 中的 Android.mk 文件相关。 classes.dex 是一个最重要的文件,它是给 Android 的 JAVA 虚拟机 Dalvik 运行的字节码文 件。 classes.jar 是一个 JAR 文件, JAR 的含义为 Java ARchive ,也就是 Java 归档,是一种与平台 无关的文件格式,可将多个文件合成一个文件。解压缩之后的目录结构: (JAVA 标准编译得 到的类 ) out/target/common/obj/APPS/He lloActivity_intermediates/ |-- classes.dex (字节码) |-- classes.jar ( JAR 文件 ) |-- public_resources.xml (根据 resources 结构生成的 xml ) `-- src |-- R.stamp `-- com `-- example `-- android `-- helloactivity `-- R.java ( resources 生成的文件)----------------------------------- Android 编程基础 7 各个以 class 为扩展名的文件,事实上是 JAVA 程序经过编译后的各个类的字节码。 第三部: 目标 apk apk apk apk 文件 目标 apk 文件是 Android 的 JAVA 虚拟机 Dalvik 安装和运行的文件,事实上这个 apk 文件将 由编译的中间结果和原始文件生成。 apk 文件的本质是一个 zip 包。这个 APK 包解压缩后的 目录结构如下所示: 值得注意的是,这里的 xml 文件经过了处理,和原始的文件不太一样,不能按照文本文件 的方式阅读。 classes |-- META-INF | `-- MANIFEST.MF `-- com `-- example `-- android `-- helloactivity |-- HelloActivity.class |-- R$attr.class |-- R$id.class |-- R$layout.class |-- R$string.class `-- R.class out/target/product/generic/obj/APPS/HelloActivity_intermediates/package.apk_FILES/ |-- AndroidManifest.xml |-- META-INF | |-- CERT.RSA | |-- CERT.SF | `-- MANIFEST.MF |-- classes.dex |-- res | `-- layout | `-- hello_activity.xml `-- resources.arsc----------------------------------- Android 编程基础 8 第四部: 源代码的各个文件 Android.mk 是整个工程的 “ Makefile ” ,其内容如下所示: � LOCAL_PATH:= $(call my-dir) � include $(CLEAR_VARS) � LOCAL_MODULE_TAGS := samples � # Only compile source java files in this apk. � LOCAL_SRC_FILES := $(call all-java-files-under, src) � LOCAL_PACKAGE_NAME := HelloActivity � LOCAL_SDK_VERSION := current � include $(BUILD_PACKAGE) � # Use the following include to make our test apk. � include $(call all-makefiles-under,$(LOCAL_PATH)) 这个文件在各个 Android 的工程中都是类似的,其中 LOCAL_PACKAGE_NAME 表示了这 个包的名字。 LOCAL_MODULE_TAGS 表示了模块的标,在这里使用的是 samples ,正式的应用程序( packages 目录中的应用)中多使用 eng development 。 AndroidManifest.xml 是这个 HelloActivity 工程的描述文件,其内容如下所示: 其中 package 用于说明这个包的名称, android:labeapplication 中的内容是表示这个应用程序 在界面上显示的标题, activity 中的 android:name 表示这个 Android 的活动的名称。 ----------------------------------- Android 编程基础 9 文件 src/com/example/android/helloactivity/HelloActivity.java 是程序主要文件,由 JAVA 语言 成 com.example.android.helloactivity 表示的是这个包的名称 , 在文件的头部引入了两个包 android.app.Activity 是一个 Android 活动( Activity )包,每一个 Android 活动都需要继承 Activity 类。 包 android.os.Bundle 用于映射字符串的值。 onCreate() 是一个重载的函数,在这个函数中实现应用程序创建的所执行的过程。其中 setContentView() 设置当前的视图( View )。 设置的方法是使用一个文件,这个文件因此决定了视图中包含的内容。这里使用的是 R.layout.hello_activity ,表示从 res/layout/ 目录中使用 hello_activity.xml 文件。 res/layout/hello_activity.xml 文件的内容如下所示: 其中定义了一个可编辑的文本( EditText ),下面的各项其实是它的各种属性, android:text 表示这个文本 的 内 容 ,string/hello_activity_text_text 表 示 找 到 相 应 的 文 件 , 也 就 是 res/value/string.xml 文 件 中 的 hello_activity_text_text 文本。 res/value/string.xml 的内容如下所示: hello_activity_text_text 文本被 res/layout/hello_activity.xml 文件引用,正是应用程序运行时在 屏幕显示的文本。 package package package package com.example.android.helloactivity; import import import import android.app.Activity; import import import import android.os.Bundle; public public public public class class class class HelloActivity extends extends extends extends Activity { public public public public HelloActivity() { } @ Override public public public public void void void void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super super super super .onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.hello_activity); } } He llo , World! ----------------------------------- Android 编程基础 10 Android Android Android Android ADB ADB ADB ADB 工具使用 adb(Android Debug Bridge) 是 Android 提供的一个通用调试工具,借助这个工具,我妈可以管理设备或手机 模 拟器的状态。 adb adb adb adb 功能操作: � 快速更新设备或手机模拟器中的代码,如应用或 Android 系统升级 � 在设备上运行 shell 命令 � 管理设备或手机模拟器上预定端口 � 在设备或手机模拟器上复制、粘贴文件 adb adb adb adb 常用操作: 安装应用到模拟器 Android 没有提供一个卸载应用的命令,只能手动删除: 进入设备或模拟器的 Shell 通过以上命令,可以进入设备或模拟器的 shell 环境中,在这个 Linux Shell 中,你可以执行各种 Linux 的命 令 , 另外如果只想执行一条 shell 命令,可以采用以下方式: 如: 会打印出内核的调试信息 发布端口 可以设置任意的端口号,做为主机向模拟器或设备的请求端口。如 : adb install app.apk adb shell cd data/app rm app.apk adb shell adb shell [command] adb shell dmesg adb forward tcp:5555 tcp:8000----------------------------------- Android 编程基础 11 复制文件 可向一个设备或从一个设备中复制文件 � 复制一个文件或目录到设备或模拟器上: 如: � 从设备或模拟器上复制一个文件或目录 如: 搜索 / 等待模拟器、设备实例 取得当前运行的模拟器、设备的实例列表及每个实例的状态 | 等待正在运行的设备 查看 Bug 报告 记录无线通讯日志 无线通讯记录日志非常多,在运行时没必要记录,可以通过命令设置记录 获取设备 ID 和序列号 访问数据库 SQLite3 adb push adb push test.txt /tmp/test.txt adb pull adb pull /android/lib/libwebcore.os adb devices adb wait-for-device adb bugreport adb shell logcat -b radio adb get-product adb get-serialno adb shell sqlite3----------------------------------- Android 编程基础 12 封面----------------------------------- Android 编程基础 1 封面----------------------------------- Android 编程基础 2 Android Android Android Android 模拟器 模拟器参数 参数格式 option 选项 emulator [option] [-qemu args] -sysdir 为模拟器在 目录中搜索系统硬盘镜像 -system 为模拟器从 文件中读取初始化系统镜像 -datadir 设置用户数据入的目录 -kernel 为模拟器设置使用指定的模拟器内核 -ramdisk 设置内存 RAM 镜像文件 ( 默认为 /ramdisk.img) -image 废弃,使用 -system 替代 -init-data 设置初始化数据镜像 ( 默认为 /userdata.img) -initdata 和 "-init-data " 使用方法一致 -data 设置数据镜像 ( 默认为 /userdata-qemu.img) -partition-size system/data 区容量大小 (MB) -cache 设置模拟器缓存区镜像 ( 默认为 零时文件 ) -no-cache 禁用缓存区 -nocache 与 "-no-cache" 使用方法相同 -sdcard 指定模拟器 SDCard 镜像文件 ( 默认为 /sdcard.img) -wipe-data 清除并重置用户数据镜像 ( 从 initdata 拷贝 ) -avd 指定模拟器使用 Android 虚拟设备 -skindir 设置模拟器皮肤 在 目录中搜索皮肤 ( 默认为 /skins 目录 ) -skin 选择使用给定的皮肤 -no-skin 不适用任何模拟器皮肤 -noskin 使用方法与 "-no-skin" 相同 -memory 物理 RAM 内存大小 (MB) -netspeed 设置最大网络下载、上传速度 -netdelay 网络时延模拟 -netfast 禁用网络形态 -tarce 代码配置可用 -show-kernel 显示内核信息 -shell 在当前终端中使用根 Shell 命令 -no-jni Dalvik 运行时禁用 JNI 检测 -nojni 使用方法与 "-no-jni" 相同 -logcat 输出给定 tag 的 Logcat 信息----------------------------------- Android 编程基础 3 -no-audio 禁用音频支持 -noaudio 与 "-no-audio" 用法相同 -audio 使用指定的音频 backend -audio-in 使用指定的输入音频 backend -audoi-out 使用指定的输出音频 backend -raw-keys 禁用 Unicode 键盘翻转图 -radio 重定向无线模式接口到个性化设备 -port 设置控制台使用的 TCP 端口 -ports , 设置控制台使用的 TCP 端口和 ADB 调试桥使用的 TCP 端口 -onion 在屏幕上层使用覆盖 PNG 图片 -onion-alpha 指定上层皮肤半透明度 -onion-rotation 0|1|2|3 指定上层皮肤旋转 -scale 调节模拟器窗口尺寸 ( 三种: 1.0-3.0 、 dpi 、 auto) -dpi-device 设置设备的 resolution (dpi 单位 ) ( 默认 165) -http-proxy 通过一个 HTTP 或 HTTPS 代理来创建 TCP 连接 -timezone 使用给定的时区,而不是主机默认的 -dns-server 在模拟系统上使用给定的 DNS 服务 -cpu-delay 调节 CUP 模拟 -no-boot-anim 禁用动画来快速启动 -no-window 禁用图形化窗口显示 -version 显示模拟器版本号 -report-console 向远程 socket 报告控制台端口 -gps 重定向 GPS 导航到个性化设备 -keyset 指定按键设置文件名 -shell-serial 根 shell 的个性化设备 -old-system 支持旧版本 (pre 1.4) 系统镜像 -tcpdump 把网络数据包捕获到文件中 -bootchart bootcharting 可用 -qemu args.... 向 qemu 传递参数 -qemu -h 显示 qemu 帮助 -verbose 和 "-debug-init" 相同 -debug 可用、禁用调试信息 -debug- 使指定的调试信息可用 -debug-no- 禁用指定的调试信息 -help 打印出该帮助文档 -help- 打印出指定 option 的帮助文档 -help-disk-images 关于硬盘镜像帮助 -help-keys 支持按钮捆绑 ( 手机快捷键 ) -help-debug-tags 显示出 -debug 命令中的 tag 可选值 -help-char-devices 个性化设备说明 -help-environment 环境变量 -help-keyset-file 指定按键绑定设置文件 -help-virtula-device 虚拟设备管理----------------------------------- Android 编程基础 4 -help-sdk-images 当使用 SDK 时关于硬盘镜像的信息 -help-build-images 当构建 Android 时,关于硬盘镜像的信息 -help-all 打印出所有帮助----------------------------------- Android 编程基础 5 进程: 在 Android 中,进程完全是应用程序的实现细节,不是用户一般想象的那样。 它们的用途很简单: � 通过把不信任或是不稳定的代码放到其他进程中来提高稳定性或是安全性 � 通过在相同的进程中运行多个 .apk 代码来减少消耗 � 通过把重量级代码放入一个开的进程中来帮助系统管理资源。该开的进程可以被应用程序的其他 部 单独地杀死 � 如果两个没有共享相同的用户 ID 的 .apk 试图在相同的进程中运行,这将不被允许,并且系统会为每一 个 apk 程序创建不同的进程会 线程 � Android 让一个应用程序在单独的线程中,指导它创建自己的线程 � 应用程序组件( Activity 、 service 、 broadcast receiver )所有都在理想的主线程中实例化 � 没有一个组件应该执行长时间或是阻塞操作 ( 例如网络呼叫或是计算循环 ) 当被系统调用时,这将中断所 有在该进程的其他组件 � 你可以创建一个新的线程来执行长期操作----------------------------------- Android 编程基础 6 Android Android Android Android 释放手机资源,进程释放优先级 当系统资源消耗, Android 将会杀死一些进程来释放资源。 进程优先级顺序: ① 前台进程: 包含一个前台 Activity 、包含一个正在运行的广播接收器、正在运行的服务(当前用户所需的 Activity 、 正在屏幕顶层运行的 Activity ) ② 可视进程: 包含一个可视化的 Activity ( Activity 可视的,但是不是在前台的( onPause ))、例如显示在一个前台对 话框之后的以前的 Activity ) ③ 服务进程: 包含一个被开启的服务 ( 处理服务,不是直接可视,例如媒体播放器,网络上传、下载 ) ④ 后台进程: 包含一个不可视的 Activity( 带有一个当前不可视的 Activity 、可以在任意时刻杀死该进程来回收内存 ) ⑤ 空进程 没有持有任何应用程序组件----------------------------------- Android 编程基础 7 Android Android Android Android 应用开发 1 1 1 1 析 Hello Hello Hello Hello Android Android Android Android 打开 Hello Android 工程 Main.xml src 文件夹 HelloAndroid.java R.java Android Library Assets 文件夹 源文件 主程序文件 资源文件 Java 库 静态文件 打包 res 文件夹 drawable 文件夹 layout 文件夹 values 文件夹 程序图标 (ico.png) 布局 UI (main.xml) 程序用到的 String 、颜色 **(string.xml) AndroidMainfest.xml 描述应用程序、构成、组件、权限 bin 文件夹 classes.dex HelloAndroid.apk 自定义的包文件夹 编译的 java 二进制 码 Android 安装包 (APK 包 ) 存放编译后的字节码文件 整体布局 表示线性布局 xmlns:android = "http://schemas.android.com/apk/res/android" 名字空间 android:orientation = "vertical" 控件布局 垂直往下布局 android:layout_width = "fill_parent" android:layout_height = "fill_parent" 上层控件填充满 图形空间 派生于 View ----------------------------------- Android 编程基础 8 R.java 通过 res 文件夹下的 xml 文件定义自动生成的, main.xml ico.png string.xml 是配套的关联,进行修改后 R.java 自动重新生成 AndroidManifest.xml 有关版本,程序信息, java 包,程序图标,程序记录信息等。 Manifest.xml 文件轮廓 ----------------------------------- Android 编程基础 9 添加编辑框与按钮 package package package package zyf.Study.AndroidSturdyByMyself; import import import import android.app.Activity; import import import import android.os.Bundle; import import import import android.view.View; import import import import android.view.View.OnClickListener; import import import import android.widget.Button; import import import import android.widget.EditText; import import import import android.widget.TextView; public public public public class class class class AndroidSturdyByMyself extends extends extends extends Activity { private private private private EditText getNameEditText ; private private private private Button button_Login ; private private private private TextView show_Login_TextView ; /** Called when the activity is first created. */ @Override public public public public void void void void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super super super super .onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout. main ); getNameEditText =(EditText)findViewById(R.id. widget29_getName_EditText ); button_Login =(Button)findViewById(R.id. widget30_Login_Button ); show_Login_TextView =(TextView)findViewById(R.id. widget31_showLogin_TextView ); button_Login .setOnClickListener( new new new new OnClickListener(){ @Override public public public public void void void void onClick(View v) { // TODO TODO TODO TODO Auto-generated method stub show_Login_TextView .setText( getNameEditText .getText()+ " 欢迎您进入 " ); } }); } }----------------------------------- Android 编程基础 10 使用 Intent Intent Intent Intent 启动另一个 Activity Activity Activity Activity 在多个 Activity Activity Activity Activity 之间切换时候,注意每个 Activity Activity Activity Activity 都应在 AndroidManifest.xml AndroidManifest.xml AndroidManifest.xml AndroidManifest.xml 中有所声 明定义(如下) 在不同 Task Task Task Task 中启动 Activity Activity Activity Activity Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK Intent showNextPage_Intent= new new new new Intent(); showNextPage_Intent.setClass(UsingBundel. this this th
3 摘要:Android是基于Linux开放性内核的操作系统,是Google公司在200711月5日公布的手机操作系统,号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。因此基于Android的应用开发有非常广阔的前景。本项目中的塔防游戏即指一类通过在地图上建造炮塔或类似建筑物,以阻止游戏中敌人进攻的策略型游戏。本项目自主设计开发,融入创新,基于国内Android游戏引擎LGame开发完成。 关键词:Android;塔防游戏;LGame Android-based Turrent Defense Game Application Development Abstract:Android is an open Linux-based operating system kernel.Google company released the mobile operating system in November 5, 2007 , known as a mobile terminal to create the first truly open and complete mobile software. So Android-based application development has a very bright future. The project turret defense game, referring to a classon the map by building turrets or similar structures, to prevent the enemy offensive gamestrategy board game. Designed and developed this project, into the innovation-baseddomestic Android game engine LGame developed. Key words:Android; Turrent Defense Game;LGame 基于Android的塔防游戏应用开发-设计报告全文共33页,当前为第1页。 基于Android的塔防游戏应用开发-设计报告全文共33页,当前为第1页。 目录 目录 第1章 绪 论 1 1.1概述 1 1.2行业发展现状 1 1.3 研究的主要内容和前景 1 第2章 总体设计 3 2.1设计目的 3 2.2 设计方案 3 3章 详细设计 6 3.1 开发环境 6 3.2游戏引擎 6 3.2.1 libGDX 6 Color 6 Texture 8 3.2.2 Rokon 11 3.2.2 LGame 12 3.3 基于LGame的详细设计 13 MenuLayer中包含有Turrent和升级卖出等按钮。 15 第4章 软件编程设计 16 基于Android的塔防游戏应用开发-设计报告全文共33页,当前为第2页。4.1 模板总体设计 16 基于Android的塔防游戏应用开发-设计报告全文共33页,当前为第2页。 4.2 主要模板功能实现 17 4.2.1 地图选择界面布局代码 17 4.2.2 游戏入口Activity关键代码 18 4.2.3 Screen子类关键代码 19 图 22-Screen子类关键代码 19 4.2.4 Enemy类关键代码 19 图 23-Enemy类关键代码 19 图 24- Enemy的addLayer方法 20 4.2.5 Turret类关键代码 21 图 23-Turret类构造方法 21 图 23-Turret的drawAttackRange方法 21 4.2.6 MapLayer类关键代码 22 图 23-Turret类构造方法 22 图 23-MapLayer类构造方法 22 图 23-Turret类构造方法 23 图 23-MapLayer的downClick方法 23 致 谢 25 参考文献 26 附 录 27 基于Android的塔防游戏应用开发-设计报告全文共33页,当前为第3页。 基于Android的塔防游戏应用开发-设计报告全文共33页,当前为第3页。 第1章 绪 论 1.1概述 Android一词的本义指"机器人",曾经是一家创立于旧金山的公司的名字,该公司于20058月份被Google收购,同时也是Google于200711月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称,该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成,号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件,并从此踏上了飞速发展的道路。经过这几的发展,它已经发展成了一个平台、一个生态体系。现在Android在移动领域已经得到了广泛的应用。根据Go
文将对 Linux™ 程序员可以使用的内存管理技术进行概述,虽然关注的重点是 C 语言,但同样也适用于其他语言。文中将为您提供如何管理内存的细节,然后将进一步展示如何手工管理内存,如何使用引用计数或者内存池来半手工地管理内存,以及如何使用垃圾收集自动管理内存。 为什么必须管理内存 内存管理是计算机编程最为基本的领域之一。在很多脚本语言中,您不必担心内存是如何管理的,这并不能使得内存管理的重要性有一点点降低。对实际编程来说,理解您的内存管理器的能力与局限性至关重要。在大部系统语言中,比如 C 和 C++,您必须进行内存管理。本文将介绍手工的、半手工的以及自动的内存管理实践的基本概念。 追溯到在 Apple II 上进行汇编语言编程的时代,那时内存管理还不是个大问题。您实际上在运行整个系统。系统有多少内存,您就有多少内存。您甚至不必费心思去弄明白它有多少内存,因为每一台机器的内存数量都相同。所以,如果内存需要非常固定,那么您只需要选择一个内存范围并使用它即可。 不过,即使是在这样一个简单的计算机中,您也会有问题,尤其是当您不知道程序的每个部将需要多少内存时。如果您的空间有限,而内存需求是变化的,那么您需要一些方法来满足这些需求: 确定您是否有足够的内存来处理数据。 从可用的内存中获取一部内存。 向可用内存池(pool)中返回部内存,以使其可以由程序的其他部或者其他程序使用。 实现这些需求的程序库称为 配程序(allocators),因为它们负责配和回收内存。程序的动态性越强,内存管理就越重要,您的内存配程序的选择也就更重要。让我们来了解可用于内存管理的不同方法,它们的好处与不足,以及它们最适用的情形。 回页首 C 风格的内存配程序 C 编程语言提供了两个函数来满足我们的三个需求: malloc:该函数配给定的字节数,并返回一个指向它们的指针。如果没有足够的可用内存,那么它返回一个空指针。 free:该函数获得指向由 malloc 配的内存片段的指针,并将其释放,以便以后的程序或操作系统使用(实际上,一些 malloc 实现只能将内存归还给程序,而无法将内存归还给操作系统)。 物理内存和虚拟内存 要理解内存在程序中是如何配的,首先需要理解如何将内存从操作系统配给程序。计算机上的每一个进程都认为自己可以访问所有的物理内存。显然,由于同时在运行多个程序,所以每个进程不可能拥有全部内存。实际上,这些进程使用的是 虚拟内存。 只是作为一个例子,让我们假定您的程序正在访问地址为 629 的内存。不过,虚拟内存系统不需要将其存储在位置为 629 的 RAM 中。实际上,它甚至可以不在 RAM 中 —— 如果物理 RAM 已经满了,它甚至可能已经被转移到硬盘上!由于这类地址不必反映内存所在的物理位置,所以它们被称为虚拟内存。操作系统维持着一个虚拟地址到物理地址的转换的表,以便计算机硬件可以正确地响应地址请求。并且,如果地址在硬盘上而不是在 RAM 中,那么操作系统将暂时停止您的进程,将其他内存转存到硬盘中,从硬盘上加载被请求的内存,然后再重新启动您的进程。这样,每个进程都获得了自己可以使用的地址空间,可以访问比您物理上安装的内存更多的内存。 在 32-位 x86 系统上,每一个进程可以访问 4 GB 内存。现在,大部人的系统上并没有 4 GB 内存,即使您将 swap 也算上, 每个进程所使用的内存也肯定少于 4 GB。因此,当加载一个进程时,它会得到一个取决于某个称为 系统中断点(system break)的特定地址的初始内存配。该地址之后是未被映射的内存 —— 用于在 RAM 或者硬盘中没有配相应物理位置的内存。因此,如果一个进程运行超出了它初始配的内存,那么它必须请求操作系统“映射进来(map in)”更多的内存。(映射是一个表示一一对应关系的数学术语 —— 当内存的虚拟地址有一个对应的物理地址来存储内存内容时,该内存将被映射。) 基于 UNIX 的系统有两个可映射到附加内存中的基本系统调用: brk: brk() 是一个非常简单的系统调用。还记得系统中断点吗?该位置是进程映射的内存边界。 brk() 只是简单地将这个位置向前或者向后移动,就可以向进程添加内存或者从进程取走内存。 mmap: mmap(),或者说是“内存映像”,类似于 brk(),但是更为灵活。首先,它可以映射任何位置的内存,而不单单只局限于进程。其次,它不仅可以将虚拟地址映射到物理的 RAM 或者 swap,它还可以将它们映射到文件和文件位置,这样,读内存将对文件中的数据进行读。不过,在这里,我们只关心 mmap 向进程添加被映射的内存的能力。 munmap() 所做的事情与 mmap() 相反。 如您所见, brk() 或者 mmap() 都可以用来向我们的进程添加额外的虚拟内存。在我们的例子中将使用 brk(),因为它更简单,更通用。 实现一个简单的配程序 如果您曾经编过很多 C 程序,那么您可能曾多次使用过 malloc() 和 free()。不过,您可能没有用一些时间去思考它们在您的操作系统中是如何实现的。本节将向您展示 malloc 和 free 的一个最简化实现的代码,来帮助说明管理内存时都涉及到了哪些事情。 要试着运行这些示例,需要先 复制本代码清单,并将其粘贴到一个名为 malloc.c 的文件中。接下来,我将一次一个部地对该清单进行解释。 在大部操作系统中,内存配由以下两个简单的函数来处理: void *malloc(long numbytes):该函数负责配 numbytes 大小的内存,并返回指向第一个字节的指针。 void free(void *firstbyte):如果给定一个由先前的 malloc 返回的指针,那么该函数会将配的空间归还给进程的“空闲空间”。 malloc_init 将是初始化内存配程序的函数。它要完成以下三件事:将配程序标识为已经初始化,找到系统中最后一个有效内存地址,然后建立起指向我们管理的内存的指针。这三个变量都是全局变量: 清单 1. 我们的简单配程序的全局变量 int has_initialized = 0; void *managed_memory_start; void *last_valid_address; 如前所述,被映射的内存的边界(最后一个有效地址)常被称为系统中断点或者 当前中断点。在很多 UNIX® 系统中,为了指出当前系统中断点,必须使用 sbrk(0) 函数。 sbrk 根据参数中给出的字节数移动当前系统中断点,然后返回新的系统中断点。使用参数 0 只是返回当前中断点。这里是我们的 malloc 初始化代码,它将找到当前中断点并初始化我们的变量: 清单 2. 配程序初始化函数 /* Include the sbrk function */ #include void malloc_init() { /* grab the last valid address from the OS */ last_valid_address = sbrk(0); /* we don't have any memory to manage yet, so *just set the beginning to be last_valid_address */ managed_memory_start = last_valid_address; /* Okay, we're initialized and ready to go */ has_initialized = 1; } 现在,为了完全地管理内存,我们需要能够追踪要配和回收哪些内存。在对内存块进行了 free 调用之后,我们需要做的是诸如将它们标记为未被使用的等事情,并且,在调用 malloc 时,我们要能够定位未被使用的内存块。因此, malloc 返回的每块内存的起始处首先要有这个结构: 清单 3. 内存控制块结构定义 struct mem_control_block { int is_available; int size; }; 现在,您可能会认为当程序调用 malloc 时这会引发问题 —— 它们如何知道这个结构?答案是它们不必知道;在返回指针之前,我们会将其移动到这个结构之后,把它隐藏起来。这使得返回的指针指向没有用于任何其他用途的内存。那样,从调用程序的角度来看,它们所得到的全部是空闲的、开放的内存。然后,当通过 free() 将该指针传递回来时,我们只需要倒退几个内存字节就可以再次找到这个结构。 在讨论配内存之前,我们将先讨论释放,因为它更简单。为了释放内存,我们必须要做的惟一一件事情就是,获得我们给出的指针,回退 sizeof(struct mem_control_block) 个字节,并将其标记为可用的。这里是对应的代码: 清单 4. 解除配函数 void free(void *firstbyte) { struct mem_control_block *mcb; /* Backup from the given pointer to find the * mem_control_block */ mcb = firstbyte - sizeof(struct mem_control_block); /* Mark the block as being available */ mcb->is_available = 1; /* That's It! We're done. */ return; } 如您所见,在这个配程序中,内存的释放使用了一个非常简单的机制,在固定时间内完成内存释放。配内存稍微困难一些。以下是该算法的略述: 清单 5. 主配程序的伪代码 1. If our allocator has not been initialized, initialize it. 2. Add sizeof(struct mem_control_block) to the size requested. 3. start at managed_memory_start. 4. Are we at last_valid address? 5. If we are: A. We didn't find any existing space that was large enough -- ask the operating system for more and return that. 6. Otherwise: A. Is the current space available (check is_available from the mem_control_block)? B. If it is: i) Is it large enough (check "size" from the mem_control_block)? ii) If so: a. Mark it as unavailable b. Move past mem_control_block and return the pointer iii) Otherwise: a. Move forward "size" bytes b. Go back go step 4 C. Otherwise: i) Move forward "size" bytes ii) Go back to step 4 我们主要使用连接的指针遍历内存来寻找开放的内存块。这里是代码: 清单 6. 主配程序 void *malloc(long numbytes) { /* Holds where we are looking in memory */ void *current_location; /* This is the same as current_location, but cast to a * memory_control_block */ struct mem_control_block *current_location_mcb; /* This is the memory location we will return. It will * be set to 0 until we find something suitable */ void *memory_location; /* Initialize if we haven't already done so */ if(! has_initialized) { malloc_init(); } /* The memory we search for has to include the memory * control block, but the users of malloc don't need * to know this, so we'll just add it in for them. */ numbytes = numbytes + sizeof(struct mem_control_block); /* Set memory_location to 0 until we find a suitable * location */ memory_location = 0; /* Begin searching at the start of managed memory */ current_location = managed_memory_start; /* Keep going until we have searched all allocated space */ while(current_location != last_valid_address) { /* current_location and current_location_mcb point * to the same address. However, current_location_mcb * is of the correct type, so we can use it as a struct. * current_location is a void pointer so we can use it * to calculate addresses. */ current_location_mcb = (struct mem_control_block *)current_location; if(current_location_mcb->is_available) { if(current_location_mcb->size >= numbytes) { /* Woohoo! We've found an open, * appropriately-size location. */ /* It is no longer available */ current_location_mcb->is_available = 0; /* We own it */ memory_location = current_location; /* Leave the loop */ break; } } /* If we made it here, it's because the Current memory * block not suitable; move to the next one */ current_location = current_location + current_location_mcb->size; } /* If we still don't have a valid location, we'll * have to ask the operating system for more memory */ if(! memory_location) { /* Move the program break numbytes further */ sbrk(numbytes); /* The new memory will be where the last valid * address left off */ memory_location = last_valid_address; /* We'll move the last valid address forward * numbytes */ last_valid_address = last_valid_address + numbytes; /* We need to initialize the mem_control_block */ current_location_mcb = memory_location; current_location_mcb->is_available = 0; current_location_mcb->size = numbytes; } /* Now, no matter what (well, except for error conditions), * memory_location has the address of the memory, including * the mem_control_block */ /* Move the pointer past the mem_control_block */ memory_location = memory_location + sizeof(struct mem_control_block); /* Return the pointer */ return memory_location; } 这就是我们的内存管理器。现在,我们只需要构建它,并在程序中使用它即可。 运行下面的命令来构建 malloc 兼容的配程序(实际上,我们忽略了 realloc() 等一些函数,不过, malloc() 和 free() 才是最主要的函数): 清单 7. 编译配程序 gcc -shared -fpic malloc.c -o malloc.so 该程序将生成一个名为 malloc.so 的文件,它是一个包含有我们的代码的共享库。 在 UNIX 系统中,现在您可以用您的配程序来取代系统的 malloc(),做法如下: 清单 8. 替换您的标准的 malloc LD_PRELOAD=/path/to/malloc.so export LD_PRELOAD LD_PRELOAD 环境变量使动态链接器在加载任何可执行程序之前,先加载给定的共享库的符号。它还为特定库中的符号赋予优先权。因此,从现在起,该会话中的任何应用程序都将使用我们的 malloc(),而不是只有系统的应用程序能够使用。有一些应用程序不使用 malloc(),不过它们是例外。其他使用 realloc() 等其他内存管理函数的应用程序,或者错误地假定 malloc() 内部行为的那些应用程序,很可能会崩溃。ash shell 似乎可以使用我们的新 malloc() 很好地工作。 如果您想确保 malloc() 正在被使用,那么您应该通过向函数的入口点添加 write() 调用来进行测试。 我们的内存管理器在很多方面都还存在欠缺,但它可以有效地展示内存管理需要做什么事情。它的某些缺点包括: 由于它对系统中断点(一个全局变量)进行操作,所以它不能与其他配程序或者 mmap 一起使用。 当配内存时,在最坏的情形下,它将不得不遍历 全部进程内存;其中可能包括位于硬盘上的很多内存,这意味着操作系统将不得不花时间去向硬盘移入数据和从硬盘中移出数据。 没有很好的内存不足处理方案( malloc 只假定内存配是成功的)。 它没有实现很多其他的内存函数,比如 realloc()。 由于 sbrk() 可能会交回比我们请求的更多的内存,所以在堆(heap)的末端会遗漏一些内存。 虽然 is_available 标记只包含一位信息,但它要使用完整的 4-字节 的字。 配程序不是线程安全的。 配程序不能将空闲空间拼合为更大的内存块。 配程序的过于简单的匹配算法会导致产生很多潜在的内存碎片。 我确信还有很多其他问题。这就是为什么它只是一个例子! 其他 malloc 实现 malloc() 的实现有很多,这些实现各有优点与缺点。在设计一个配程序时,要面临许多需要折衷的选择,其中包括: 配的速度。 回收的速度。 有线程的环境的行为。 内存将要被用光时的行为。 局部缓存。 簿记(Bookkeeping)内存开销。 虚拟内存环境中的行为。 小的或者大的对象。 实时保证。 每一个实现都有其自身的优缺点集合。在我们的简单的配程序中,配非常慢,而回收非常快。另外,由于它在使用虚拟内存系统方面较差,所以它最适于处理大的对象。 还有其他许多配程序可以使用。其中包括: Doug Lea Malloc:Doug Lea Malloc 实际上是完整的一组配程序,其中包括 Doug Lea 的原始配程序,GNU libc 配程序和 ptmalloc。 Doug Lea 的配程序有着与我们的版本非常类似的基本结构,但是它加入了索引,这使得搜索速度更快,并且可以将多个没有被使用的块组合为一个大的块。它还支持缓存,以便更快地再次使用最近释放的内存。 ptmalloc 是 Doug Lea Malloc 的一个扩展版本,支持多线程。在本文后面的 参考资料部中,有一篇描述 Doug Lea 的 Malloc 实现的文章。 BSD Malloc:BSD Malloc 是随 4.2 BSD 发行的实现,包含在 FreeBSD 之中,这个配程序可以从预先确实大小的对象构成的池中配对象。它有一些用于对象大小的 size 类,这些对象的大小为 2 的若干次幂减去某一常数。所以,如果您请求给定大小的一个对象,它就简单地配一个与之匹配的 size 类。这样就提供了一个快速的实现,但是可能会浪费内存。在 参考资料部中,有一篇描述该实现的文章。 Hoard:编 Hoard 的目标是使内存配在多线程环境中进行得非常快。因此,它的构造以锁的使用为中心,从而使所有进程不必等待配内存。它可以显著地加快那些进行很多配和回收的多线程进程的速度。在 参考资料部中,有一篇描述该实现的文章。 众多可用的配程序中最有名的就是上述这些配程序。如果您的程序有特别的配需求,那么您可能更愿意编一个定制的能匹配您的程序内存配方式的配程序。不过,如果不熟悉配程序的设计,那么定制配程序通常会带来比它们解决的问题更多的问题。要获得关于该主题的适当的介绍,请参阅 Donald Knuth 撰的 The Art of Computer Programming Volume 1: Fundamental Algorithms 中的第 2.5 节“Dynamic Storage Allocation”(请参阅 参考资料中的链接)。它有点过时,因为它没有考虑虚拟内存环境,不过大部算法都是基于前面给出的函数。 在 C++ 中,通过重载 operator new(),您可以以每个类或者每个模板为单位实现自己的配程序。在 Andrei Alexandrescu 撰的 Modern C++ Design 的第 4 章(“Small Object Allocation”)中,描述了一个小对象配程序(请参阅 参考资料中的链接)。 基于 malloc() 的内存管理的缺点 不只是我们的内存管理器有缺点,基于 malloc() 的内存管理器仍然也有很多缺点,不管您使用的是哪个配程序。对于那些需要保持长期存储的程序使用 malloc() 来管理内存可能会非常令人失望。如果您有大量的不固定的内存引用,经常难以知道它们何时被释放。生存期局限于当前函数的内存非常容易管理,但是对于生存期超出该范围的内存来说,管理内存则困难得多。而且,关于内存管理是由进行调用的程序还是由被调用的函数来负责这一问题,很多 API 都不是很明确。 因为管理内存的问题,很多程序倾向于使用它们自己的内存管理规则。C++ 的异常处理使得这项任务更成问题。有时好像致力于管理内存配和清理的代码比实际完成计算任务的代码还要多!因此,我们将研究内存管理的其他选择。 回页首 半自动内存管理策略 引用计数 引用计数是一种 半自动(semi-automated)的内存管理技术,这表示它需要一些编程支持,但是它不需要您确切知道某一对象何时不再被使用。引用计数机制为您完成内存管理任务。 在引用计数中,所有共享的数据结构都有一个域来包含当前活动“引用”结构的次数。当向一个程序传递一个指向某个数据结构指针时,该程序会将引用计数增加 1。实质上,您是在告诉数据结构,它正在被存储在多少个位置上。然后,当您的进程完成对它的使用后,该程序就会将引用计数减少 1。结束这个动作之后,它还会检查计数是否已经减到零。如果是,那么它将释放内存。 这样做的好处是,您不必追踪程序中某个给定的数据结构可能会遵循的每一条路径。每次对其局部的引用,都将导致计数的适当增加或减少。这样可以防止在使用数据结构时释放该结构。不过,当您使用某个采用引用计数的数据结构时,您必须记得运行引用计数函数。另外,内置函数和第三方的库不会知道或者可以使用您的引用计数机制。引用计数也难以处理发生循环引用的数据结构。 要实现引用计数,您只需要两个函数 —— 一个增加引用计数,一个减少引用计数并当计数减少到零时释放内存。 一个示例引用计数函数集可能看起来如下所示: 清单 9. 基本的引用计数函数 /* Structure Definitions*/ /* Base structure that holds a refcount */ struct refcountedstruct { int refcount; } /* All refcounted structures must mirror struct * refcountedstruct for their first variables */ /* Refcount maintenance functions */ /* Increase reference count */ void REF(void *data) { struct refcountedstruct *rstruct; rstruct = (struct refcountedstruct *) data; rstruct->refcount++; } /* Decrease reference count */ void UNREF(void *data) { struct refcountedstruct *rstruct; rstruct = (struct refcountedstruct *) data; rstruct->refcount--; /* Free the structure if there are no more users */ if(rstruct->refcount == 0) { free(rstruct); } } REF 和 UNREF 可能会更复杂,这取决于您想要做的事情。例如,您可能想要为多线程程序增加锁,那么您可能想扩展 refcountedstruct,使它同样包含一个指向某个在释放内存之前要调用的函数的指针(类似于面向对象语言中的析构函数 —— 如果您的结构中包含这些指针,那么这是 必需的)。 当使用 REF 和 UNREF 时,您需要遵守这些指针的配规则: UNREF 配前左端指针(left-hand-side pointer)指向的值。 REF 配后左端指针(left-hand-side pointer)指向的值。 在传递使用引用计数的结构的函数中,函数需要遵循以下这些规则: 在函数的起始处 REF 每一个指针。 在函数的结束处 UNREF 第一个指针。 以下是一个使用引用计数的生动的代码示例: 清单 10. 使用引用计数的示例 /* EXAMPLES OF USAGE */ /* Data type to be refcounted */ struct mydata { int refcount; /* same as refcountedstruct */ int datafield1; /* Fields specific to this struct */ int datafield2; /* other declarations would go here as appropriate */ }; /* Use the functions in code */ void dosomething(struct mydata *data) { REF(data); /* Process data */ /* when we are through */ UNREF(data); } struct mydata *globalvar1; /* Note that in this one, we don't decrease the * refcount since we are maintaining the reference * past the end of the function call through the * global variable */ void storesomething(struct mydata *data) { REF(data); /* passed as a parameter */ globalvar1 = data; REF(data); /* ref because of Assignment */ UNREF(data); /* Function finished */ } 由于引用计数是如此简单,大部程序员都自已去实现它,而不是使用库。不过,它们依赖于 malloc 和 free 等低层的配程序来实际地配和释放它们的内存。 在 Perl 等高级语言中,进行内存管理时使用引用计数非常广泛。在这些语言中,引用计数由语言自动地处理,所以您根本不必担心它,除非要编扩展模块。由于所有内容都必须进行引用计数,所以这会对速度产生一些影响,但它极大地提高了编程的安全性和方便性。以下是引用计数的益处: 实现简单。 易于使用。 由于引用是数据结构的一部,所以它有一个好的缓存位置。 不过,它也有其不足之处: 要求您永远不要忘记调用引用计数函数。 无法释放作为循环数据结构的一部的结构。 减缓几乎每一个指针的配。 尽管所使用的对象采用了引用计数,但是当使用异常处理(比如 try 或 setjmp()/ longjmp())时,您必须采取其他方法。 需要额外的内存来处理引用。 引用计数占用了结构中的第一个位置,在大部机器中最快可以访问到的就是这个位置。 在多线程环境中更慢也更难以使用。 C++ 可以通过使用 智能指针(smart pointers)来容忍程序员所犯的一些错误,智能指针可以为您处理引用计数等指针处理细节。不过,如果不得不使用任何先前的不能处理智能指针的代码(比如对 C 库的联接),实际上,使用它们的后果通实比不使用它们更为困难和复杂。因此,它通常只是有益于纯 C++ 项目。如果您想使用智能指针,那么您实在应该去阅读 Alexandrescu 撰的 Modern C++ Design 一书中的“Smart Pointers”那一章。 内存池 内存池是另一种半自动内存管理方法。内存池帮助某些程序进行自动内存管理,这些程序会经历一些特定的阶段,而且每个阶段中都有配给进程的特定阶段的内存。例如,很多网络服务器进程都会配很多针对每个连接的内存 —— 内存的最大生存期限为当前连接的存在期。Apache 使用了池式内存(pooled memory),将其连接拆为各个阶段,每个阶段都有自己的内存池。在结束每个阶段时,会一次释放所有内存。 在池式内存管理中,每次内存配都会指定内存池,从中配内存。每个内存池都有不同的生存期限。在 Apache 中,有一个持续时间为服务器存在期的内存池,还有一个持续时间为连接的存在期的内存池,以及一个持续时间为请求的存在期的池,另外还有其他一些内存池。因此,如果我的一系列函数不会生成比连接持续时间更长的数据,那么我就可以完全从连接池中配内存,并知道在连接结束时,这些内存会被自动释放。另外,有一些实现允许注册 清除函数(cleanup functions),在清除内存池之前,恰好可以调用它,来完成在内存被清理前需要完成的其他所有任务(类似于面向对象中的析构函数)。 要在自己的程序中使用池,您既可以使用 GNU libc 的 obstack 实现,也可以使用 Apache 的 Apache Portable Runtime。GNU obstack 的好处在于,基于 GNU 的 Linux 发行版本中默认会包括它们。Apache Portable Runtime 的好处在于它有很多其他工具,可以处理编多平台服务器软件所有方面的事情。要深入了解 GNU obstack 和 Apache 的池式内存实现,请参阅 参考资料部中指向这些实现的文档的链接。 下面的假想代码列表展示了如何使用 obstack: 清单 11. obstack 的示例代码 #include #include /* Example code listing for using obstacks */ /* Used for obstack macros (xmalloc is a malloc function that exits if memory is exhausted */ #define obstack_chunk_alloc xmalloc #define obstack_chunk_free free /* Pools */ /* Only permanent allocations should go in this pool */ struct obstack *global_pool; /* This pool is for per-connection data */ struct obstack *connection_pool; /* This pool is for per-request data */ struct obstack *request_pool; void allocation_failed() { exit(1); } int main() { /* Initialize Pools */ global_pool = (struct obstack *) xmalloc (sizeof (struct obstack)); obstack_init(global_pool); connection_pool = (struct obstack *) xmalloc (sizeof (struct obstack)); obstack_init(connection_pool); request_pool = (struct obstack *) xmalloc (sizeof (struct obstack)); obstack_init(request_pool); /* Set the error handling function */ obstack_alloc_failed_handler = &allocation_failed; /* Server main loop */ while(1) { wait_for_connection(); /* We are in a connection */ while(more_requests_available()) { /* Handle request */ handle_request(); /* Free all of the memory allocated * in the request pool */ obstack_free(request_pool, NULL); } /* We're finished with the connection, time * to free that pool */ obstack_free(connection_pool, NULL); } } int handle_request() { /* Be sure that all object allocations are allocated * from the request pool */ int bytes_i_need = 400; void *data1 = obstack_alloc(request_pool, bytes_i_need); /* Do stuff to process the request */ /* return */ return 0; } 基本上,在操作的每一个主要阶段结束之后,这个阶段的 obstack 会被释放。不过,要注意的是,如果一个过程需要配持续时间比当前阶段更长的内存,那么它也可以使用更长期限的 obstack,比如连接或者全局内存。传递给 obstack_free() 的 NULL 指出它应该释放 obstack 的全部内容。可以用其他的值,但是它们通常不怎么实用。 使用池式内存配的益处如下所示: 应用程序可以简单地管理内存。 内存配和回收更快,因为每次都是在一个池中完成的。配可以在 O(1) 时间内完成,释放内存池所需时间也差不多(实际上是 O(n) 时间,不过在大部情况下会除以一个大的因数,使其变成 O(1))。 可以预先配错误处理池(Error-handling pools),以便程序在常规内存被耗尽时仍可以恢复。 有非常易于使用的标准实现。 池式内存的缺点是: 内存池只适用于操作可以阶段的程序。 内存池通常不能与第三方库很好地合作。 如果程序的结构发生变化,则不得不修改内存池,这可能会导致内存管理系统的重新设计。 您必须记住需要从哪个池进行配。另外,如果在这里出错,就很难捕获该内存池。 回页首 垃圾收集 垃圾收集(Garbage collection)是全自动地检测并移除不再使用的数据对象。垃圾收集器通常会在当可用内存减少到少于一个具体的阈值时运行。通常,它们以程序所知的可用的一组“基本”数据 —— 栈数据、全局变量、寄存器 —— 作为出发点。然后它们尝试去追踪通过这些数据连接到每一块数据。收集器找到的都是有用的数据;它没有找到的就是垃圾,可以被销毁并重新使用这些无用的数据。为了有效地管理内存,很多类型的垃圾收集器都需要知道数据结构内部指针的规划,所以,为了正确运行垃圾收集器,它们必须是语言本身的一部。 收集器的类型 复制(copying): 这些收集器将内存存储器为两部,只允许数据驻留在其中一部上。它们定时地从“基本”的元素开始将数据从一部复制到另一部。内存新近被占用的部现在成为活动的,另一部上的所有内容都认为是垃圾。另外,当进行这项复制操作时,所有指针都必须被更新为指向每个内存条目的新位置。因此,为使用这种垃圾收集方法,垃圾收集器必须与编程语言集成在一起。 标记并清理(Mark and sweep):每一块数据都被加上一个标签。不定期的,所有标签都被设置为 0,收集器从“基本”的元素开始遍历数据。当它遇到内存时,就将标签标记为 1。最后没有被标记为 1 的所有内容都认为是垃圾,以后配内存时会重新使用它们。 增量的(Incremental):增量垃圾收集器不需要遍历全部数据对象。因为在收集期间的突然等待,也因为与访问所有当前数据相关的缓存问题(所有内容都不得不被页入(page-in)),遍历所有内存会引发问题。增量收集器避免了这些问题。 保守的(Conservative):保守的垃圾收集器在管理内存时不需要知道与数据结构相关的任何信息。它们只查看所有数据类型,并假定它们 可以全部都是指针。所以,如果一个字节序列可以是一个指向一块被配的内存的指针,那么收集器就将其标记为正在被引用。有时没有被引用的内存会被收集,这样会引发问题,例如,如果一个整数域中包含一个值,该值是已配内存的地址。不过,这种情况极少发生,而且它只会浪费少量内存。保守的收集器的优势是,它们可以与任何编程语言相集成。 Hans Boehm 的保守垃圾收集器是可用的最流行的垃圾收集器之一,因为它是免费的,而且既是保守的又是增量的,可以使用 --enable-redirect-malloc 选项来构建它,并且可以将它用作系统配程序的简易替代者(drop-in replacement)(用 malloc/ free 代替它自己的 API)。实际上,如果这样做,您就可以使用与我们在示例配程序中所使用的相同的 LD_PRELOAD 技巧,在系统上的几乎任何程序中启用垃圾收集。如果您怀疑某个程序正在泄漏内存,那么您可以使用这个垃圾收集器来控制进程。在早期,当 Mozilla 严重地泄漏内存时,很多人在其中使用了这项技术。这种垃圾收集器既可以在 Windows® 下运行,也可以在 UNIX 下运行。 垃圾收集的一些优点: 您永远不必担心内存的双重释放或者对象的生命周期。 使用某些收集器,您可以使用与常规配相同的 API。 其缺点包括: 使用大部收集器时,您都无法干涉何时释放内存。 在多数情况下,垃圾收集比其他形式的内存管理更慢。 垃圾收集错误引发的缺陷难于调试。 如果您忘记将不再使用的指针设置为 null,那么仍然会有内存泄漏。 回页首 结束语 一切都需要折衷:性能、易用、易于实现、支持线程的能力等,这里只列出了其中的一些。为了满足项目的要求,有很多内存管理模式可以供您使用。每种模式都有大量的实现,各有其优缺点。对很多项目来说,使用编程环境默认的技术就足够了,不过,当您的项目有特殊的需要时,了解可用的选择将会有帮助。下表对比了本文中涉及的内存管理策略。 表 1. 内存配策略的对比 策略 配速度 回收速度 局部缓存 易用性 通用性 实时可用 SMP 线程友好 定制配程序 取决于实现 取决于实现 取决于实现 很难 无 取决于实现 取决于实现 简单配程序 内存使用少时较快 很快 差 容易 高 否 否 GNU malloc 中 快 中 容易 高 否 中 Hoard 中 中 中 容易 高 否 是 引用计数 N/A N/A 非常好 中 中 是(取决于 malloc 实现) 取决于实现 池 中 非常快 极好 中 中 是(取决于 malloc 实现) 取决于实现 垃圾收集 中(进行收集时慢) 中 差 中 中 否 几乎不 增量垃圾收集 中 中 中 中 中 否 几乎不 增量保守垃圾收集 中 中 中 容易 高 否 几乎不 参考资料 您可以参阅本文在 developerWorks 全球站点上的 英文原文。 Web 上的文档 GNU C Library 手册的 obstacks 部 提供了 obstacks 编程接口。 Apache Portable Runtime 文档 描述了它们的池式配程序的接口。 基本的配程序 Doug Lea 的 Malloc 是最流行的内存配程序之一。 BSD Malloc 用于大部基于 BSD 的系统中。 ptmalloc 起源于 Doug Lea 的 malloc,用于 GLIBC 之中。 Hoard 是一个为多线程应用程序优化的 malloc 实现。 GNU Memory-Mapped Malloc(GDB 的组成部) 是一个基于 mmap() 的 malloc 实现。 池式配程序 GNU Obstacks(GNU Libc 的组成部)是安装最多的池式配程序,因为在每一个基于 glibc 的系统中都有它。 Apache 的池式配程序(Apache Portable Runtime 中) 是应用最为广泛的池式配程序。 Squid 有其自己的池式配程序。 NetBSD 也有其自己的池式配程序。 talloc 是一个池式配程序,是 Samba 的组成部。 智能指针和定制配程序 Loki C++ Library 有很多为 C++ 实现的通用模式,包括智能指针和一个定制的小对象配程序。 垃圾收集器 Hahns Boehm Conservative Garbage Collector 是最流行的开源垃圾收集器,它可以用于常规的 C/C++ 程序。 关于现代操作系统中的虚拟内存的文章 Marshall Kirk McKusick 和 Michael J. Karels 合著的 A New Virtual Memory Implementation for Berkeley UNIX 讨论了 BSD 的 VM 系统。 Mel Gorman's Linux VM Documentation 讨论了 Linux VM 系统。 关于 malloc 的文章 Poul-Henning Kamp 撰的 Malloc in Modern Virtual Memory Environments 讨论的是 malloc 以及它如何与 BSD 虚拟内存交互。 Berger、McKinley、Blumofe 和 Wilson 合著的 Hoard -- a Scalable Memory Allocator for Multithreaded Environments 讨论了 Hoard 配程序的实现。 Marshall Kirk McKusick 和 Michael J. Karels 合著的 Design of a General Purpose Memory Allocator for the 4.3BSD UNIX Kernel 讨论了内核级的配程序。 Doug Lea 撰的 A Memory Allocator 给出了一个关于设计和实现配程序的概述,其中包括设计选择与折衷。 Emery D. Berger 撰的 Memory Management for High-Performance Applications 讨论的是定制内存管理以及它如何影响高性能应用程序。 关于定制配程序的文章 Doug Lea 撰的 Some Storage Management Techniques for Container Classes 描述的是为 C++ 类编定制配程序。 Berger、Zorn 和 McKinley 合著的 Composing High-Performance Memory Allocators 讨论了如何编定制配程序来加快具体工作的速度。 Berger、Zorn 和 McKinley 合著的 Reconsidering Custom Memory Allocation 再次提及了定制配的主题,看是否真正值得为其费心。 关于垃圾收集的文章 Paul R. Wilson 撰的 Uniprocessor Garbage Collection Techniques 给出了垃圾收集的一个基本概述。 Benjamin Zorn 撰的 The Measured Cost of Garbage Collection 给出了关于垃圾收集和性能的硬数据(hard data)。 Hans-Juergen Boehm 撰的 Memory Allocation Myths and Half-Truths 给出了关于垃圾收集的神话(myths)。 Hans-Juergen Boehm 撰的 Space Efficient Conservative Garbage Collection 是一篇描述他的用于 C/C++ 的垃圾收集器的文章。 Web 上的通用参考资料 内存管理参考 中有很多关于内存管理参考资料和技术文章的链接。 关于内存管理和内存层级的 OOPS Group Papers 是非常好的一组关于此主题的技术文章。 C++ 中的内存管理讨论的是为 C++ 编定制的配程序。 Programming Alternatives: Memory Management 讨论了程序员进行内存管理时的一些选择。 垃圾收集 FAQ 讨论了关于垃圾收集您需要了解的所有内容。 Richard Jones 的 Garbage Collection Bibliography 有指向任何您想要的关于垃圾收集的文章的链接。 书籍 Michael Daconta 撰的 C++ Pointers and Dynamic Memory Management 介绍了关于内存管理的很多技术。 Frantisek Franek 撰的 Memory as a Programming Concept in C and C++ 讨论了有效使用内存的技术与工具,并给出了在计算机编程中应当引起注意的内存相关错误的角色。 Richard Jones 和 Rafael Lins 合著的 Garbage Collection: Algorithms for Automatic Dynamic Memory Management 描述了当前使用的最常见的垃圾收集算法。 在 Donald Knuth 撰的 The Art of Computer Programming 第 1 卷 Fundamental Algorithms 的第 2.5 节“Dynamic Storage Allocation”中,描述了实现基本的配程序的一些技术。 在 Donald Knuth 撰的 The Art of Computer Programming 第 1 卷 Fundamental Algorithms 的第 2.3.5 节“Lists and Garbage Collection”中,讨论了用于列表的垃圾收集算法。 Andrei Alexandrescu 撰的 Modern C++ Design 第 4 章“Small Object Allocation”描述了一个比 C++ 标准配程序效率高得多的一个高速小对象配程序。 Andrei Alexandrescu 撰的 Modern C++ Design 第 7 章“Smart Pointers”描述了在 C++ 中智能指针的实现。 Jonathan 撰的 Programming from the Ground Up 第 8 章“Intermediate Memory Topics”中有本文使用的简单配程序的一个汇编语言版本。 来自 developerWorks 自我管理数据缓冲区内存 (developerWorks,2004 1 月)略述了一个用于管理内存的自管理的抽象数据缓存器的伪 C (pseudo-C)实现。 A framework for the user defined malloc replacement feature (developerWorks,2002 2 月)展示了如何利用 AIX 中的一个工具,使用自己设计的内存子系统取代原有的内存子系统。 掌握 Linux 调试技术 (developerWorks,2002 8 月)描述了可以使用调试方法的 4 种不同情形:段错误、内存溢出、内存泄漏和挂起。 在 处理 Java 程序中的内存漏洞 (developerWorks,2001 2 月)中,了解导致 Java 内存泄漏的原因,以及何时需要考虑它们。 在 developerWorks Linux 专区中,可以找到更多为 Linux 开发人员准备的参考资料。 从 developerWorks 的 Speed-start your Linux app 专区中,可以下载运行于 Linux 之上的 IBM 中间件产品的免费测试版本,其中包括 WebSphere® Studio Application Developer、WebSphere Application Server、DB2® Universal Database、Tivoli® Access Manager 和 Tivoli Directory Server,查找 how-to 文章和技术支持。 通过参与 developerWorks blogs 加入到 developerWorks 社区。 可以在 Developer Bookstore Linux 专栏中定购 打折出售的 Linux 书籍。 关于作者 Jonathan Bartlett 是 Programming from the Ground Up 一书的作者,这本书介绍的是 Linux 汇编语言编程。Jonathan Bartlett 是 New Media Worx 的总开发师,负责为客户开发 Web、视频、kiosk 和桌面应用程序。您可以通过 johnnyb@eskimo.com 与 Jonathan 联系。

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