【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于 Linux 內(nèi)核的一些功能，比如線(xiàn)程機(jī)制和底層內(nèi)存管理機(jī)制 Linux 內(nèi)核層 Android 的核心系統(tǒng)服務(wù)依賴(lài)于 內(nèi)核，如安全機(jī)制，內(nèi)存管理，進(jìn)程管理，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議堆棧和顯示驅(qū)動(dòng)， WIFI 驅(qū) 動(dòng)。 Linux 內(nèi)核同時(shí)作為硬件和軟件堆層之間的一個(gè)抽象隔離層。 應(yīng)用程序組件 對(duì)于一個(gè) Android 應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，是由 Activity， BroadcastReceiver， Service，ContentProvider 四個(gè)組件組成，但并不是每一個(gè) Android 應(yīng)用程序都必須包括這四個(gè)組件。在應(yīng)用程序中使用這些組件時(shí)，需要在配置文件 中進(jìn)行配置。這個(gè)配置文件是 Android 應(yīng)用程序所必須的，用于定義應(yīng)用程序的組件，組件的功能，以及必要條件等。 Android 應(yīng)用的構(gòu)成 和工作流如圖 圖 Android 的構(gòu)成與工作原理圖 Activity Activity 是 app 應(yīng)用的一個(gè)組件，提供了可與用戶(hù)交互的屏幕，用戶(hù)可以根據(jù)自己意愿做相關(guān)操作，如打電話(huà)，拍照，和發(fā)送郵件或地圖瀏覽。每個(gè) Activity被賦予了一個(gè)用來(lái)畫(huà)它用戶(hù)界面的窗口，這個(gè)窗口一般填充屏幕，但是也可能比屏幕小或者懸浮在其他窗口頂端。一個(gè)應(yīng)用通常包括多個(gè) Activitys，這些 Activity湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 相對(duì)松散的約束在一起。典型的是應(yīng)用中的一個(gè) Activity 被指定為主 Activity 它會(huì)在第一次啟 動(dòng)應(yīng)用時(shí)呈現(xiàn)在用戶(hù)前面圖，每一個(gè) Activity 為了執(zhí)行不同的操作可以啟動(dòng)其他的 Activity。每個(gè)新 Activity 啟動(dòng)的時(shí)候，前一個(gè) Activity 都會(huì)被停止，但是系統(tǒng)會(huì)在 Activity 棧中保存這個(gè) Activity。當(dāng)一個(gè)新的 Activity 啟動(dòng)，它會(huì)被壓入到棧中并獲取用戶(hù)焦點(diǎn)。棧保持著后進(jìn)先出的特點(diǎn)，當(dāng)用戶(hù)按下返回鍵結(jié)束當(dāng)前 Activity，它將被棧彈出并且前一個(gè) Activity 將會(huì)重新恢復(fù)。結(jié)束的將被 onDestory 掉。 展示了 Activity 的生命周期 圖 Activity 生 命周期 在 Android 生命周期中有以下三個(gè)循環(huán)： (1) 全生命周期 從它首次調(diào)用 onCreate 方法開(kāi)始到調(diào)用 onDestory 方法結(jié)束這一段時(shí)期。在onCreate 方法中設(shè)置全局狀態(tài)和 初始化工作。在 onDestory 方法時(shí)進(jìn)行清理工作，釋放所以現(xiàn)存的資源。 (2) 可視化生命周期 從調(diào)用 onStart 方法開(kāi)始到 onStop 方法為止這一段時(shí)期。在這段時(shí)間內(nèi)，用戶(hù)能在屏幕上看到 Activity 并與之交互。例如，當(dāng)一個(gè)新的 Activity 啟動(dòng)并且當(dāng)前 Activity 不在顯示就會(huì)調(diào)用 onStop()方法。在 onStart()和 onStop()方法之間，你能夠維護(hù)一些需要在 Activity 上顯示給用戶(hù)的資源。 (3) 活動(dòng)生命周期 從調(diào)動(dòng) onResume 方法開(kāi)始，到 onPause 被調(diào)用為止。在這段時(shí)間內(nèi) Activity處于其它屏幕上所有其他 Activity 之前，并與用戶(hù)進(jìn)行交互。一個(gè)活動(dòng)可以頻繁從前臺(tái)轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出。 Service 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 服務(wù)是一個(gè)應(yīng)用程序組件能在后臺(tái)執(zhí)行長(zhǎng)期運(yùn)行操作并且沒(méi)有提供用戶(hù)界面。其他應(yīng)用程序組件能啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)，啟動(dòng)后它將持續(xù)運(yùn)行在后臺(tái)即使用戶(hù)轉(zhuǎn)換到其他應(yīng)用。 使用 Service 可以通過(guò)兩種方式：第一種是通過(guò) context 的 startService 方法啟動(dòng)服務(wù)，調(diào)用 stopService 方法結(jié)束服務(wù)；第二種方式是通過(guò) context 的bindService 方法啟動(dòng)服務(wù)，調(diào)用 unBindService 結(jié)束服務(wù)。 服務(wù)一個(gè)最好的例子為一個(gè)從媒體播放器的播放列表中挑選歌曲并播放。在一個(gè)媒體播放器應(yīng)用程序中可能包含很多的活動(dòng)，它們實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)從播放列表中選擇自己喜歡的歌曲，并使用播放器播放等功能。當(dāng)應(yīng)用跳轉(zhuǎn)到一個(gè)新的界面時(shí)，用戶(hù)仍然希望音樂(lè)繼續(xù)在后臺(tái)播放，這時(shí)音樂(lè)播放本身就不應(yīng)該由活動(dòng)來(lái)處理了。在這種情況下，活動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)在 后臺(tái)播放音樂(lè)的服務(wù)，音樂(lè)也會(huì)如用戶(hù)所愿繼續(xù)在后臺(tái)播放。系統(tǒng)會(huì)一直保持音樂(lè)播放，直到服務(wù)停止。 BroadcastReceiver BroadcastReceiver(廣播接收者 )用于異步接收來(lái)自外部事件的廣播。 Android為開(kāi)發(fā)者提供兩種方式來(lái)使用 Receiver：在應(yīng)用程序中通過(guò)應(yīng)用程序上下文的registerReceiver 方法動(dòng)態(tài)的向系統(tǒng)注冊(cè)一個(gè) Receiver 實(shí)例；或者在 文件中使用 Receiver標(biāo)簽靜態(tài)發(fā)布自定義的 Receiver。如果在 Activity 的 onResume 方法中動(dòng)態(tài)地注冊(cè)一個(gè) Receiver，相應(yīng)的就必須在它的 onPause 方法中注銷(xiāo)該 Receiver。 一個(gè) BroadcastReceiver 對(duì)象的生命周期僅僅為系統(tǒng)調(diào)用 onReceiver(Context, Intent)方法期間，一旦程序從該方法返回系統(tǒng)就視為該 Receiver 已經(jīng)完成并不在處于活動(dòng)狀態(tài)；同 Receiver 的聲明一樣，相應(yīng)的其權(quán)限也可以有兩種方式：通過(guò)在程序中使用方法動(dòng)態(tài)向系統(tǒng)聲明；或者在 文件中使用receiver標(biāo) 簽靜態(tài)地聲明權(quán)限。 ContentProvider 在 Android 中，每個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行在各自的進(jìn)程中。這樣可以保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用程序以及避免不被其它應(yīng)用程序所影響； Android 應(yīng)用程序能夠?qū)⑺鼈兊臄?shù)據(jù)保存到文件， SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)或者任何可用的設(shè)備中。當(dāng)應(yīng)用需要訪問(wèn)其它應(yīng)用的數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)需要在不同的虛擬機(jī)實(shí)例間傳遞，通常情況下是不能讀取非本應(yīng)用程序之間共享數(shù)據(jù)的組件類(lèi)。 ContentProvider 所采用的內(nèi)容提供機(jī)制由框架層封裝。它使用系統(tǒng)底層的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口服務(wù)并向應(yīng)用程序?qū)犹峁?duì)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的 抽象方法，通過(guò) URI(統(tǒng)一資源定位符 )的方式向應(yīng)用程序暴露數(shù)據(jù)并支持?jǐn)?shù)據(jù)共享。本文將對(duì)ContentProvicer 的數(shù)據(jù)封裝，數(shù)據(jù)暴露與數(shù)據(jù)共享機(jī)制做詳細(xì)的闡述。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 消息機(jī)制分析 Activity 類(lèi)在 MVC 模式中扮演著 Contoller 的角色，其所在的線(xiàn)程是一個(gè)Android 應(yīng)用程序的主線(xiàn)程 (即 UI 線(xiàn)程 )，主要響應(yīng)用戶(hù)操作請(qǐng)求和屏幕顯示。如果把像讀取聯(lián)系人這樣的耗時(shí)操作放在 UI 線(xiàn)程則會(huì)導(dǎo)致用戶(hù)接下來(lái)的請(qǐng)求得不到系統(tǒng)的響應(yīng)。 Android 平臺(tái)提供的消息機(jī)制為解決這樣的問(wèn)題提供了支持，同時(shí)平臺(tái)的設(shè)計(jì)者并 沒(méi)有給出直接的解決方案，即并沒(méi)有針對(duì) UI 線(xiàn)程訪問(wèn)耗時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)的情形提供直接的解決方案，而間接地提供了消息機(jī)制的平臺(tái)支持。這就需要深入研究 Android 平臺(tái)的消息機(jī)制，為論文中針對(duì)該問(wèn)題解決方案的提出奠定基礎(chǔ)。 Android 提供的消息機(jī)制是屬于 Dalvik虛擬機(jī)級(jí)別的一種基于消息驅(qū)動(dòng)的模型，這類(lèi)似于 Windows 的消息機(jī)制。運(yùn)行在虛擬機(jī)上的應(yīng)用程序默認(rèn)的使用該機(jī)制響應(yīng)用戶(hù)操作或同一應(yīng)用程序不同線(xiàn)程間進(jìn)行消息傳遞。 Android 通過(guò) Handler 類(lèi)， Looper 類(lèi)， MessageQueue 類(lèi)和 Message 類(lèi) 之間的協(xié)調(diào)合作來(lái)動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)消息循環(huán)機(jī)制， Android 消息循環(huán)是面向線(xiàn)程的，即每個(gè)線(xiàn)程都可以有自己的消息隊(duì)列和消息循環(huán)。如圖 展示了四個(gè)類(lèi)間關(guān)系靜態(tài)圖。 圖 消息機(jī)制中類(lèi)關(guān)系 Handler 類(lèi)用于發(fā)送和處理消息。通過(guò) Handler 對(duì)象我們可以封裝 Message 對(duì)象，然后通過(guò) sendMessage 方法把 Message 對(duì)象添加到消息隊(duì)列中。當(dāng)隊(duì)列循環(huán)到該 Message 時(shí)，就會(huì)調(diào)用該 Message 對(duì)象對(duì)應(yīng)的 handler 對(duì)象的 handMessage方法對(duì)其進(jìn)行處理。 下圖展示了 UI 線(xiàn)程 (Activity 所在線(xiàn)程 )的消息循環(huán)流程 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 UI 線(xiàn)程的消息循環(huán) 這是一個(gè)一般消息處理的例子。 Activity 所在線(xiàn)程會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建 Looper 對(duì)象和MessageQueue隊(duì)列。將費(fèi)時(shí)操作的處理放在非 UI 線(xiàn)程 Thread，并使該線(xiàn)程綁定一個(gè) Handler。通過(guò)將任務(wù)分配給 Thread 處理， Thread 將處理結(jié)果封裝成Message 發(fā)送給主線(xiàn)程的消息隊(duì)列中，主線(xiàn)程的 Looper 在進(jìn)行消息循環(huán)時(shí)將相應(yīng)的 Message 分發(fā)給主線(xiàn)程的 Handler 處理，從而得到了操作的結(jié)果。 Handler 對(duì)于 Message 的處理 不是并發(fā)的。一個(gè) Looper 只有等待 Handler 處理完一條 Message 之后才會(huì)讀取下一條，所以消息的處理是阻塞形式的，即相對(duì)耗時(shí)的操作不允許放在 handMessage 方法體內(nèi) 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 需求分析 本章對(duì)需求進(jìn)行描述，首先是對(duì)系統(tǒng)目標(biāo)和任務(wù)進(jìn)行描述，其次是對(duì)需求進(jìn)行描述、系統(tǒng)用例圖、系統(tǒng)非功能性需求和和已有資源集成進(jìn)行說(shuō)明。 系統(tǒng)目標(biāo)和任務(wù) 課題研究的總體目標(biāo)是做一款完全免費(fèi)的手機(jī)安全軟件，安全是任何成熟系統(tǒng)和產(chǎn)品的一項(xiàng)基礎(chǔ)，沒(méi)有安全，一切其他的服務(wù)都無(wú)從談起。 隨著 Android 智能設(shè)備的普 及，個(gè)人在 Android 智能設(shè)備上存放和處理越來(lái)越多的私人數(shù)據(jù)，例如個(gè)人的照片，郵件，短信，電話(huà)記錄，聯(lián)系人等，這些私人數(shù)據(jù)一旦被他人不合理的使用，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果， 2021 年，著名安全軟件公司賽門(mén)鐵克調(diào)查結(jié)果顯示， 89%手機(jī)拾得者會(huì)訪問(wèn)手機(jī)中的個(gè)人應(yīng)用與私人信息；超過(guò) 60%的拾得者會(huì)查看手機(jī)中的社交媒體信息和電子郵件內(nèi)容； 80%手機(jī)拾得者試圖假冒個(gè)人認(rèn)證信息；超過(guò)半數(shù)的人試圖通過(guò)手機(jī)訪問(wèn)銀行賬戶(hù)。 針對(duì) Android 安全問(wèn)題而研制手機(jī)衛(wèi)士，蘊(yùn)含手機(jī)防盜，短信和電話(huà)的全方位攻擊與保護(hù)，手機(jī)殺毒 (包括查殺木 馬，病毒，惡意軟件 )，應(yīng)用管理，進(jìn)程管理，系統(tǒng)優(yōu)化，隱私保護(hù)等。 為了實(shí)現(xiàn)上述項(xiàng)目目標(biāo)，需要完成以下關(guān)鍵任務(wù)： (1) 手機(jī)防盜； (2) 通訊衛(wèi)士； (3) 應(yīng)用管理； (4) 進(jìn)程管理； (5) 流量管理； (6) 隱私空間； (7) 手機(jī)殺毒 ； (8) 系統(tǒng)優(yōu)化 ； 需求描述 安卓手機(jī)衛(wèi)士包含九個(gè)模塊手機(jī)防盜、通訊衛(wèi)士、應(yīng)用管理、進(jìn)程管理、流量管理、手機(jī)殺毒、系統(tǒng)優(yōu)化、高級(jí)工具、設(shè)置中心 。 手機(jī)防盜：手機(jī)防盜主要實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)的保護(hù)。進(jìn)入手機(jī)防盜模塊，提示用戶(hù)設(shè)置手機(jī)保護(hù)密碼，設(shè)置密碼成功后進(jìn)入手機(jī) 防盜向?qū)?，該模塊主要有以下功能：SIM 卡變更報(bào)警， GPS 追蹤，遠(yuǎn)程銷(xiāo)毀數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程鎖屏，遠(yuǎn)程報(bào)警 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 通訊衛(wèi)士：主要實(shí)現(xiàn)對(duì)手機(jī)通訊錄以及聯(lián)系人的備份和還原操作，添加黑名單，添加黑名單包括添加短信的黑名單和添加電話(huà)的黑名單，反騷擾設(shè)置，電話(huà)一聲響的攔截。短信黑名單攔截的還原操作。 應(yīng)用管理：應(yīng)用管理實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用的管理，包括系統(tǒng)軟件和用戶(hù)軟件，包括軟件的卸載程序，輕松卸載不需要的軟件，還可以直接運(yùn)行你想要的程序，以及分享好玩的應(yīng)用。 進(jìn)程管理：實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存中的進(jìn)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)無(wú)響應(yīng)資源的進(jìn)程進(jìn)行結(jié)束機(jī)制。 但有些系統(tǒng)進(jìn)程用戶(hù)是不允許結(jié)束的。 流量管理：流量管理實(shí)現(xiàn)對(duì)各進(jìn)程訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量的監(jiān)控，有 WIFI 和 2G/3G兩種模式，用戶(hù)可以設(shè)定 2G/3G 網(wǎng)絡(luò)下使用最高限制，當(dāng)接近到最高值時(shí)，提醒用戶(hù)。 手機(jī)殺毒：手機(jī)殺毒功能主要實(shí)現(xiàn)對(duì)惡意軟件掃描，通過(guò)查找數(shù)據(jù)庫(kù)中的惡意軟件標(biāo)識(shí)特性來(lái)識(shí)別本手機(jī)系統(tǒng)中是否含有惡心軟件。如匹配相似，則調(diào)用系統(tǒng)工具卸載或者強(qiáng)行刪除。 系統(tǒng)優(yōu)化：系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)開(kāi)機(jī)項(xiàng)進(jìn)行優(yōu)化，系統(tǒng)垃圾清理。 高級(jí)工具：包括歸屬地查詢(xún)服務(wù)，歸屬地來(lái)電顯示服務(wù)，歸屬地風(fēng)格設(shè)置，來(lái)電歸屬地顯示服務(wù) 。隱私空間，其中隱私空間實(shí)現(xiàn)用戶(hù)應(yīng)用加鎖訪問(wèn)，訪問(wèn)這些應(yīng)用需要輸入隱私密碼。 設(shè)置中心：實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)操作習(xí)慣性的設(shè)置比如升級(jí)服務(wù)，程序鎖服務(wù)，更新APK 等操作。 非功能性需求 (1) 安全性 安全需求包括密碼安全性需求和內(nèi)容安全性需求。要保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全，必須有相應(yīng)的安全設(shè)施。系統(tǒng)的安全性必須達(dá)到如下要求： ① 防盜模塊的用戶(hù)只授權(quán)給擁有該模塊密碼的人。 ② 防盜模塊的設(shè)置密碼必須不能為空。 ③ 防盜模塊的設(shè)置密碼長(zhǎng)度必須在 6~12 之間。 ④ 防盜模塊的用戶(hù)登錄功能，密碼必須用 md5 算法進(jìn)行加密。 (2) 易用性 ① 界面風(fēng)格統(tǒng)一。 ② 攔截的電話(huà)一聲響能給出通知提示。 ③ 通訊衛(wèi)士模塊聯(lián)系人需要能備份和還原。 ④ 設(shè)置中心需要給用戶(hù)操作相關(guān)提示。 ⑤ 用戶(hù)設(shè)置手機(jī)防盜向?qū)r(shí)加入移入移出動(dòng)畫(huà)效果，增加用戶(hù)體驗(yàn)感。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 ⑥ 增加進(jìn)程管理 appWidget 組件方便用戶(hù)時(shí)常清理應(yīng)用進(jìn)程。 (3) 可靠性 ① 通訊衛(wèi)士攔截的短信需要能還原到短信中。 ② 設(shè)置中心中更新 apk 下載需要顯示進(jìn)度條，下載操作不能影響用戶(hù)其他操作。 ③ 隱私保護(hù)模塊加鎖后的 應(yīng)用，需要輸入密碼登錄。 ④