Android系统的移植的主要目的是为了能在特定的硬件上运行Android系统。而在移植的过程中,一个重要的方面就是把握关键要点,减少工作量。从工作的角度,首先要熟悉硬件抽象层的接口,其次要集成和复用已有的驱动程序,主要的工作量在硬件抽象层的实现中。为了更好地理解和调试系统,也应该适当地了解上层对硬件抽象层的调用情况。
移植方面主要的工作有两个部分:
Linux驱动
Android系统硬件抽象层
Linux中的驱动工作在内核空间,Android系统硬件抽象层工作在用户空间,有了这两个部分的结合,就可以让庞大的Android系统运行在特定的硬件平台上。
Android移植的主要工作如图1所示。
图1 Android移植的主要工作
在具有了特定的硬件系统之后,通常在Linux中需要实现其驱动程序,这些驱动程序通常是Linux的标准驱动程序,在Android平台和其他Linux平台基本上是相同的。主要的实现方面是Android系统中的硬件抽象层(Hardware Abstract Layer),硬件抽象层对下调用Linux中的驱动程序,对上提供接口,以供Android系统的其他部分(通常为Android本地框架层)调用。
提示:Android硬件抽象层的接口是本地移植层的接口,不属于标准API,不具有向前或者向后兼容性。
在Android系统需要移植的内容,主要包含了以下的各个部分:
显示部分(Display)
包括framebuffer驱动+Gralloc模块(可选择是否实现)
用户输入部分(Input)
包括Event驱动+EventHub(Android标准内容)
多媒体编解码(Codec)
包括硬件Codec驱动+Codec插件(如OpenMax)
3D加速器部分(3D Accelerator)
包括硬件OpenGL驱动+OpenGL插件
音频部分(Audio)
包括Audio驱动+Audio硬件抽象层
视频输出部分(Video Out)
包括视频显示驱动+Overlay硬件抽象层
摄像头部分(Camera)
包括Camera驱动(通常是v4l2)+Camera硬件抽象层
电话部分(Phone)
Modem驱动程序+RIL库
全球定位系统部分(GPS)
包括GPS驱动(通常为串口)+GPS硬件抽象层
无线局域网部分(WIFI)
包括Wlan驱动和协议+WIFI的适配层(Android标准内容)
蓝牙部分(Blue Tooth)
包括BT驱动和协议+BT的适配层(Android标准内容)
传感器部分(Sensor)
包括Sensor驱动+Sensor硬件抽象层
震动器部分(Vibrator)
包括Vibrator驱动+Vibrator硬件抽象层(Android标准内容)
背光部分(Light)
包括Light驱动+ Light硬件抽象层
警告器部分(Alarm)
包括Alarm驱动和RTC系统+用户空间调用(Android标准内容)
电池部分(Battery)
包括电池部分驱动+电池的硬件抽象层(Android标准内容)
Android中具有很多组件,但并不是每一个部件都需要移植,对于一些纯软的组件,就没有移植的必要。对于一些部件,例如浏览器引擎,虽然需要下层网络的支持,但是并非直接为其移植网络接口,而是通过无线局域网或者电话系统数据连接来完成标准的网络接口。
Android的移植主要可以分成几个类型:基本图形用户界面(GUI)部分,包括显示部分和用户输入部分;和硬件相关的加速部分,包括媒体编解码和OpenGL;音视频输入输出环节,包括音频,视频输出和摄像头部分;连接部分,包括无线局域网,蓝牙,GPS;电话部分;附属部件:包括传感器、背光、振动器等。
除了以上的移植方面,电源管理也是非常重要的一个方面,它和Android的各个子系统都有关系。
Android系统主要需要移植部件如图2所示。
图2 Android系统主要需要移植部件
对于大部分子系统,硬件抽象层和驱动程序都需要根据实际系统的情况实现,例如:传感器部分、音频部分、视频部分、摄像头部分、电话部分。也有一些子系统,硬件抽象层是标准的,只需要实现Linux内核中的驱动程序即可,例如:输入部分、振动器部分、无线局域网部分、蓝牙部分等。对于有标准的硬件抽象层的系统,有的时候通常也需要做一些配置工作。
时至今日,随着Android系统的发展,它已经不仅仅是一个移动设备的平台,也可以用于消费类电子和智能家电,例如:上网本、电子书、数字电视、机顶盒、固定电话等。在这些平台上,通常需要实现比移动设备更少的部件。一般来说,基本用户界面部分(包括显示和用户输入)是需要移植的,其他部分是可选的。例如:电话系统、振动器、背光、传感器等一般不需要在非移动设备系统来实现;对于一些固定位置设备通常也不需要实现GPS系统。1.下载安装JDK,目前最新的是1.7, Oracle 网站 :
http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/downloads/java-se-jdk-7-download-432154.html, 选择 windows X86(32位) 平台, 即 jdk-7-windows-i586.exe, 由于笔者 已经安装的1.6版本, 所以下面以1.6版本作介绍;
2.安装JDK, 会同时安装JRE, 安装完成后, 需要设置系统环境变量:
在'我的电脑'点击右键,选择'属性', '高级' 选项卡, 点击下方的'环境变量', 在下面的'系统变量'中新建变量,
1) 变量名是'JAVA_HOME', 变量值是你安装的JDK的路径,笔者此处是'C:\Program Files\Java\jdk1.6.0_11';
2 )另外再添加一个变量, 变量名:CLASSPATH ,变量值: %JAVA_HOME%\lib;
3 )还有一个变量: 变量名: Path,变量值: “%JAVA_HOME%\bin;%JAVA_HOME%\jre\bin”
说明:
1)变量名:JAVA_HOME(用来指明jdk的安装路径)
2)变量名:Path(使系统在任何路径下都能识别java命令)
3)变量名:ClassPath(就是运行java程序时候加载类的路径)
注意:在'环境变量'面板里有两部分,上面是'用户变量',下面是'系统变量','用户变量'是针对当前登陆用户的变量设置, 系统变量则是针对整个系统进行设置,会影响所有系统用户, 由于笔者电脑就我一
个人 用,所以在下面的'系统变量'中编辑或新建变量就可以了。
如果以上三个变量名已经在变量列表里存在就不要新建了,选上那个变量名,点击下面的'编辑'按钮后在原来的'值'后面追加新值就可以了,Path变量有可能是开始就存在的。追加方法就是在原来的值
结尾加上分号';',然后追加新值。
3. 打开“运行”窗口,输入“cmd”回车,在出现的提示符窗口下输入:“java -version”并回车,出现“javac 1.6.0”等类似的信息,则大功告成;
4.安装Tomcat,
Tomcat官方网站是: http://tomcat.apache.org/index.html,
5.安装Eclipse或者MyEclipse
6.tomcat的server.xml文件中配置对应的项目目录
<Context path="/oaWeb" reloadable="false" docBase="D:\workspace\oaWeb_dgj\WebContent" workDir="D:\workspace_ping\oaWeb_dgj\work" />
Java的堆是一个运行时数据区,类的实例(对象)从中分配空间。Java虚拟机(JVM)的堆中储存着正在运行的应用程序所建立的所有对象,这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立,但是它们不需要程序代码来显式地释放。一般来说,堆的是由垃圾回收 来负责的,尽管JVM规范并不要求特殊的垃圾回收技术,甚至根本就不需要垃圾回收,但是由于内存的有限性,JVM在实现的时候都有一个由垃圾回收所管理的堆。垃圾回收是一种动态存储管理技术,它自动地释放不再被程序引用的对象,按照特定的垃圾收集算法来实现资源自动回收的功能。
2 垃圾收集的意义
在C++中,对象所占的内存在程序结束运行之前一直被占用,在明确释放之前不能分配给其它对象;而在Java中,当没有对象引用指向原先分配给某个对象的内存时,该内存便成为垃圾。JVM的一个系统级线程会自动释放该内存块。垃圾收集意味着程序不再需要的对象是"无用信息",这些信息将被丢弃。当一个对象不再被引用的时候,内存回收它占领的空间,以便空间被后来的新对象使用。事实上,除了释放没用的对象,垃圾收集也可以清除内存记录碎片。由于创建对象和垃圾收集器释放丢弃对象所占的内存空间,内存会出现碎片。碎片是分配给对象的内存块之间的空闲内存洞。碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端,JVM将整理出的内存分配给新的对象。
垃圾收集能自动释放内存空间,减轻编程的负担。这使Java 虚拟机具有一些优点。首先,它能使编程效率提高。在没有垃圾收集机制的时候,可能要花许多时间来解决一个难懂的存储器问题。在用Java语言编程的时候,靠垃圾收集机制可大大缩短时间。其次是它保护程序的完整性, 垃圾收集是Java语言安全性策略的一个重要部份。
垃圾收集的一个潜在的缺点是它的开销影响程序性能。Java虚拟机必须追踪运行程序中有用的对象, 而且最终释放没用的对象。这一个过程需要花费处理器的时间。其次垃圾收集算法的不完备性,早先采用的某些垃圾收集算法就不能保证100%收集到所有的废弃内存。当然随着垃圾收集算法的不断改进以及软硬件运行效率的不断提升,这些问题都可以迎刃而解。
3 垃圾收集的算法分析
Java语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法,但是任何一种垃圾收集算法一般要做2件基本的事情:(1)发现无用信息对象;(2)回收被无用对象占用的内存空间,使该空间可被程序再次使用。
大多数垃圾回收算法使用了根集(root set)这个概念;所谓根集就量正在执行的Java程序可以访问的引用变量的集合(包括局部变量、参数、类变量),程序可以使用引用变量访问对象的属性和调用对象的方法。垃圾收集首选需要确定从根开始哪些是可达的和哪些是不可达的,从根集可达的对象都是活动对象,它们不能作为垃圾被回收,这也包括从根集间接可达的对象。而根集通过任意路径不可达的对象符合垃圾收集的条件,应该被回收。下面介绍几个常用的算法。
3.1 引用计数法(Reference Counting Collector)
引用计数法是唯一没有使用根集的垃圾回收得法,该算法使用引用计数器来区分存活对象和不再使用的对象。一般来说,堆中的每个对象对应一个引用计数器。当每一次创建一个对象并赋给一个变量时,引用计数器置为1。当对象被赋给任意变量时,引用计数器每次加1。当对象出了作用域后(该对象丢弃不再使用),引用计数器减1,一旦引用计数器为0,对象就满足了垃圾收集的条件。
基于引用计数器的垃圾收集器运行较快,不会长时间中断程序执行,适宜地必须 实时运行的程序。但引用计数器增加了程序执行的开销,因为每次对象赋给新的变量 ,计数器加1,而每次现有对象出了作用域生,计数器减1。
3.2 tracing算法(Tracing Collector)
tracing算法是为了解决引用计数法的问题而提出,它使用了根集的概念。基于tracing算法的垃圾收集器从根集开始扫描,识别出哪些对象可达,哪些对象不可达,并用某种方式标记可达对象,例如对每个可达对象设置一个或多个位。在扫描识别过程中,基于tracing算法的垃圾收集也称为标记和清除(mark-and-sweep)垃圾收集器.
3.3 compacting算法(Compacting Collector)
为了解决堆碎片问题,基于tracing的垃圾回收吸收了Compacting算法的思想,在清除的过程中,算法将所有的对象移到堆的一端,堆的另一端就变成了一个相邻的空闲内存区,收集器会对它移动的所有对象的所有引用进行更新,使得这些引用 在新的位置能识别原来 的对象。在基于Compacting算法的收集器的实现中,一般增加句柄和句柄表。
3.4 coping算法(Coping Collector)
该算法的提出是为了克服句柄的开销和解决堆碎片的垃圾回收。它开始时把堆分成 一个对象 面和多个空闲面, 程序从对象面为对象分配空间,当对象满了,基于coping算法的垃圾 收集就从根集中扫描活动对象,并将每个 活动对象复制到空闲面(使得活动对象所占的内存之间没有空闲洞),这样空闲面变成了对象面,原来的对象面变成了空闲面,程序会在新的对象面中分配内存。
一种典型的基于coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法,它将堆分成对象面和空闲区域面,在对象面与空闲区域面的切换过程中,程序暂停执行。
3.5 generation算法(Generational Collector)
stop-and-copy垃圾收集器的一个缺陷是收集器必须复制所有的活动对象,这增加了程序等待时间,这是coping算法低效的原因。在程序设计中有这样的规律:多数对象存在的时间比较短,少数的存在时间比较长。因此,generation算法将堆分成两个或多个,每个子堆作为对象的一代(generation)。由于多数对象存在的时间比较短,随着程序丢弃不使用的对象,垃圾收集器将从最年轻的子堆中收集这些对象。在分代式的垃圾收集器运行后,上次运行存活下来的对象移到下一最高代的子堆中,由于老一代的子堆不会经常被回收,因而节省了时间。
3.6 adaptive算法(Adaptive Collector)
在特定的情况下,一些垃圾收集算法会优于其它算法。基于Adaptive算法的垃圾收集器就是监控当前堆的使用情况,并将选择适当算法的垃圾收集器。
4 透视Java垃圾回收
4.1 命令行参数透视垃圾收集器的运行
使用System.gc()可以不管JVM使用的是哪一种垃圾回收的算法,都可以请求Java的垃圾回收。在命令行中有一个参数-verbosegc可以查看Java使用的堆内存的情况,它的格式如下:
java -verbosegc classfile
可以看个例子:
class TestGC
{
public static void main(String[] args)
{
new TestGC();
System.gc();
System.runFinalization();
}
}
在这个例子中,一个新的对象被创建,由于它没有使用,所以该对象迅速地变为可达,程序编译后,执行命令: java -verbosegc TestGC 后结果为:
[Full GC 168K->97K(1984K), 0.0253873 secs]
机器的环境为,Windows 2000 + JDK1.3.1,箭头前后的数据168K和97K分别表示垃圾收集GC前后所有存活对象使用的内存容量,说明有168K-97K=71K的对象容量被回收,括号内的数据1984K为堆内存的总容量,收集所需要的时间是0.0253873秒(这个时间在每次执行的时候会有所不同)。
4.2 finalize方法透视垃圾收集器的运行
在JVM垃圾收集器收集一个对象之前 ,一般要求程序调用适当的方法释放资源,但在没有明确释放资源的情况下,Java提供了缺省机制来终止化该对象心释放资源,这个方法就是finalize()。它的原型为:
protected void finalize() throws Throwable
在finalize()方法返回之后,对象消失,垃圾收集开始执行。原型中的throws Throwable表示它可以抛出任何类型的异常。
之所以要使用finalize(),是由于有时需要采取与Java的普通方法不同的一种方法,通过分配内存来做一些具有C风格的事情。这主要可以通过"固有方法"来进行,它是从Java里调用非Java方法的一种方式。C和C++是目前唯一获得固有方法支持的语言。但由于它们能调用通过其他语言编写的子程序,所以能够有效地调用任何东西。在非Java代码内部,也许能调用C的malloc()系列函数,用它分配存储空间。而且除非调用了free(),否则存储空间不会得到释放,从而造成内存&q