Android 深入学习ADB调试原理(1)

本文介绍Android ADB的基本架构和组成，通信工作原理，以及命令执行流程，命令错误处理流程等。

既然是原理，如果涉及基础部分就不过多赘述 ，本篇文章还需要完成源码追溯。

之前我有记录一部分，链接: Android系统 adb shell auth授权使用

ADB基础简述

1.1 ADB的定义和作用

• ADB是Android Debug Bridge的缩写，它是一个用于连接和控制Android设备的命令行工具。
• ADB可以让电脑上通过USB或无线网络与Android设备进行通信，执行各种操作，例如安装和卸载应用，传输文件，执行命令，获取日志等。
• ADB的优势是它可以让在不触摸设备的情况下对设备进行管理和调试，节省时间和精力。ADB的局限性是它需要一定的技术知识和操作经验，以及设备的开发者（ROOT）权限。

1.2 ADB的安装和配置

• 要使用ADB，需要下载和安装Android SDK平台工具，它包含了ADB和其他一些工具。
• 为了方便使用ADB命令，需要配置ADB的环境变量，即将ADB所在的目录添加到系统的PATH变量中。这样就可以在任意目录下使用ADB命令，而不需要每次都输入完整的路径。
• 在设备上，需要启用开发者选项，这是一个隐藏的菜单，通常需要在设置中多次点击版本号才能显示。在开发者选项中，需要启用USB调试模式，这样才能让ADB访问设备。当第一次连接设备时，需要在设备上授权ADB，这样才能建立安全的连接。
  

1.3 ADB的基本命令

• ADB命令的通用格式是adb [options] [command] [command parameters]。其中options是可选的参数，用于指定一些选项；command是要执行的命令；command parameters是命令所需的参数。
• ADB命令有很多选项和参数，可以通过输入adb help来查看ADB命令的帮助信息。其中最常用的选项是-d, -e, -s, -a, -p等。
• ADB命令有很多种类和功能，可以通过输入adb help来查看ADB命令的列表。其中最常用的命令是：

• adb devices: 列出已连接的设备
• adb install: 安装一个应用到设备
• adb uninstall: 卸载一个应用从设备
• adb push: 将一个文件或目录从电脑复制到设备
• adb pull: 将一个文件或目录从设备复制到电脑
• adb shell: 在设备上运行一个交互式或非交互式的shell命令
• adb logcat: 查看设备上的日志信息
  

ADB原理和流程

2.1 ADB的架构和组成

• ADB由三个组件构成：客户端、服务器、守护进程。

• 客户端：就是在电脑上输入并执行的ADB命令
• 服务器：就是一个在电脑上后台运行的进程，负责管理客户端和守护进程之间的通信
• 守护进程：就是一个在设备上后台运行的进程，负责执行客户端发送的命令

• ADB有两种连接方式：USB连接和无线连接。

• USB连接：就是通过USB线将设备和电脑连接起来，这是最常用的连接方式，速度快，稳定性高，但需要物理接触
• 无线连接：就是通过无线网络将设备和电脑连接起来，这是一种方便的连接方式，不需要物理接触，但需要设备和电脑在同一局域网内，速度慢，稳定性低

• ADB有两种通信模式：直接模式和服务模式。

• 直接模式：就是客户端直接与守护进程通信，不经过服务器，这是默认的通信模式，适用于只有一个设备连接的情况
• 服务模式：就是客户端与服务器通信，由服务器转发给守护进程，这是一种特殊的通信模式，适用于多个设备连接的情况

2.2 ADB的工作原理

• 当输入并执行一个ADB命令时，客户端会启动并检查ADB服务器是否运行。如果没有运行，客户端会启动服务器并绑定到本地端口5037。然后客户端会向服务器发送命令。
• 当服务器收到客户端发送的命令时，它会根据命令的类型进行处理。如果是设备管理命令，例如adb devices, adb connect, adb disconnect等，服务器会直接执行并返回结果或错误信息给客户端。如果是设备操作命令，例如adb install, adb push, adb pull, adb shell等，服务器会扫描并连接设备上的守护进程。然后服务器会将命令转发给守护进程。
• 当守护进程收到服务器转发的命令时，它会根据命令的类型进行处理。如果是文件传输命令，例如adb push, adb pull等，守护进程会在设备上创建一个临时服务，并与服务器建立一个新的套接字连接。然后守护进程会通过这个连接传输文件数据，并返回结果或错误信息给服务器。如果是shell命令，例如adb shell等，守护进程会在设备上启动一个shell子进程，并与服务器建立一个新的套接字连接。然后守护进程会通过这个连接传输shell输入和输出，并返回结果或错误信息给服务器。
• 源码部分我后面会分析出来

2.3 ADB的通信流程

• ADB客户端、服务器、守护进程之间的通信协议是基于TCP/IP协议的应用层协议。它使用了一种简单的数据格式：<length><space><message>。其中length是一个四位十六进制数，表示消息的长度；space是一个空格字符；message是消息内容。
  
  
• ADB客户端发送命令到服务器的流程如下：

• 客户端向服务器发送一个四字节CNXN（connection），表示建立连接。
• 服务器向客户端发送一个四字节CNXN（connection），表示确认连接。
• 客户端向服务器发送一个四字节OPEN（open），表示打开一个新的服务。
• 服务器向客户端发送一个四字节OKAY（okay），表示确认打开服务。
• 客户端向服务器发送一个四字节WRTE（write），表示写入数据。
• 服务器向客户端发送一个四字节OKAY（okay），表示确认接收数据。
• 客户端向服务器发送一个四字节CLSE（close），表示关闭服务。
• 服务器向客户端发送一个四字节CLSE（close），表示确认关闭服务。

• ADB服务器转发命令到守护进程的流程如下：

• 服务器向守护进程发送一个四字节OPEN（open），表示打开一个新的服务。
• 守护进程向服务器发送一个四字节OKAY（okay），表示确认打开服务。
• 服务器向守护进程发送一个四字节WRTE（write），表示写入数据。
• 守护进程向服务器发送一个四字节OKAY（okay），表示确认接收数据。
• 守护进程根据命令类型执行相应操作，并将结果或错误信息返回给服务器。
• 服务器向守护进程发送一个四字节CLSE（close），表示关闭服务。
• 守护进程向服务器发送一个四字节CLSE（close），表示确认关闭服务。

• ADB守护进程返回结果到服务器的流程如下：

• 守护进程向服务器发送一个四字节WRTE（write），表示写入数据。
• 服务器向守护进程发送一个四字节OKAY（okay），表示确认接收数据。

• ADB服务器返回结果到客户端的流程如下：

• 服务器向客户端发送一个四字节WRTE（write），表示写入数据。
• 客户端向服务器发送一个四字节OKAY（okay），表示确认接收数据。

这个流程是基于ADB协议的基本工作原理，实际的流程可能会因为具体的命令和操作，版本有所不同。

ADB命令的执行

3.1 ADB命令的类型和格式

• ADB命令可以分为两种类型：设备管理命令和设备操作命令。

• 设备管理命令：就是用于管理设备的连接和状态的命令，例如adb devices, adb connect, adb disconnect等。这些命令通常不需要指定具体的设备，因为它们会作用于所有已连接的设备，或者根据选项来选择设备。
• 设备操作命令：就是用于操作设备的功能和数据的命令，例如adb install, adb push, adb pull, adb shell等。这些命令通常需要指定具体的设备，因为它们会作用于单个设备，或者根据选项来选择设备。

• 设备管理命令的格式是adb [options] [command]。其中options是可选的参数，用于指定一些选项；command是要执行的命令。例如：

• adb devices: 列出已连接的设备
• adb connect <host>[:<port>]: 连接到一个无线设备，其中host是设备的IP地址或主机名，port是设备的端口号，默认为5555
• adb disconnect [<host>[:<port>]]: 断开与一个无线设备的连接，如果不指定参数，则断开所有无线连接

• 设备操作命令的格式是adb [-d|-e|-s <serial number>] [command] [command parameters]。其中-d,-e,-s <serial number>是可选的参数，用于指定要操作的设备；command是要执行的命令；command parameters是命令所需的参数。例如：

• adb -d install <file>: 在唯一连接的USB设备上安装一个应用，其中file是应用文件的路径
• adb -e push <local> <remote>: 在唯一运行的模拟器上将一个文件或目录从电脑复制到设备，其中local是电脑上的文件或目录路径，remote是设备上的文件或目录路径
• adb -s <serial number> pull <remote> [<local>]: 在指定序列号的设备上将一个文件或目录从设备复制到电脑，其中remote是设备上的文件或目录路径，local是电脑上的文件或目录路径，如果省略，则默认为当前目录

3.2 ADB命令的执行过程

• 设备管理命令如何在客户端和服务器之间执行，并返回结果或错误信息：

• 客户端向服务器发送一个打开服务的请求，服务名为要执行的命令
• 服务器向客户端发送一个确认打开服务的响应
• 服务器根据服务名执行相应操作，并将结果或错误信息写入到服务中
• 客户端从服务中读取结果或错误信息，并显示在终端上
• 客户端向服务器发送一个关闭服务的请求
• 服务器向客户端发送一个确认关闭服务的响应

• 设备操作命令如何在客户端、服务器、守护进程之间执行，并返回结果或错误信息：

• 客户端向服务器发送一个打开服务的请求，服务名为要执行的命令
• 服务器向客户端发送一个确认打开服务的响应
• 服务器向守护进程发送一个打开服务的请求，服务名为要执行的命令
• 守护进程向服务器发送一个确认打开服务的响应
• 客户端将命令参数写入到服务中
• 服务器将命令参数从服务中读取，并转发给守护进程
• 守护进程根据服务名和参数执行相应操作，并将结果或错误信息写入到服务中
• 服务器将结果或错误信息从服务中读取，并转发给客户端
• 客户端从服务中读取结果或错误信息，并显示在终端上
• 客户端向服务器发送一个关闭服务的请求
• 服务器向客户端发送一个确认关闭服务的响应
• 服务器向守护进程发送一个关闭服务的请求
• 守护进程向服务器发送一个确认关闭服务的响应

• adb shell命令如何在客户端、服务器、守护进程之间建立交互式会话，并执行Unix shell命令：

• 客户端向服务器发送一个打开服务的请求，服务名为shell
• 服务器向客户端发送一个确认打开服务的响应
• 服务器向守护进程发送一个打开服务的请求，服务名为shell
• 守护进程向服务器发送一个确认打开服务的响应
• 守护进程在设备上启动一个shell子进程，并将其标准输入、输出、错误与服务绑定
• 客户端将用户输入的shell命令写入到服务中
• 服务器将用户输入的shell命令从服务中读取，并转发给守护进程
• 守护进程将用户输入的shell命令从服务中读取，并传递给shell子进程的标准输入
• shell子进程执行用户输入的shell命令，并将结果或错误信息写入到其标准输出或标准错误中
• 守护进程将shell子进程的标准输出或标准错误从服务中读取，并写入到服务中
• 服务器将shell子进程的标准输出或标准错误从服务中读取，并转发给客户端
• 客户端从服务中读取结果或错误信息，并显示在终端上
• 客户端和守护进程重复上述步骤，直到用户输入exit命令或按下Ctrl+C键退出会话
• 客户端向服务器发送一个关闭服务的请求
• 服务器向客户端发送一个确认关闭服务的响应
• 服务器向守护进程发送一个关闭服务的请求
• 守护进程向服务器发送一个确认关闭服务的响应

3.3 ADB命令的错误处理

• ADB命令可能出现的错误类型有以下几种：

• 语法错误：就是输入的ADB命令格式不正确，缺少必要的参数或选项，或者参数或选项不合法。例如：adb install（缺少文件参数），adb push /sdcard（缺少目标路径参数），adb -x install <file>（不存在的选项-x）
• 连接错误：就是无法连接到ADB服务器或设备，可能是因为ADB服务器没有运行，或者设备没有正确连接，或者设备没有授权ADB访问。例如：adb: no devices/emulators found（没有找到设备或模拟器），adb: device offline（设备离线），adb: device unauthorized（设备未授权）
• 权限错误：就是没有足够的权限来执行ADB命令，可能是因为设备没有开启开发者选项或USB调试模式，或者设备已经加密，或者设备已经锁屏。例如：adb: error: failed to copy '<file>' to '<remote>': Permission denied（拒绝访问权限），adb: error: failed to get feature set: device is locked. Please unlock the device and re-connect.（设备已锁定，请解锁设备并重新连接）

• ADB命令如何显示错误信息，以及如何解读错误信息：

• ADB命令会在终端上显示错误信息，通常以adb: error:开头，然后是具体的错误原因和相关信息。例如：adb: error: failed to copy '<file>' to '<remote>': Permission denied（拒绝访问权限），adb: error: failed to get feature set: device is locked. Please unlock the device and re-connect.（设备已锁定，请解锁设备并重新连接）
• 可以根据错误信息的内容来判断错误的类型和原因，以及可能的解决方法。例如，如果错误信息中出现了Permission denied（拒绝访问权限），可以检查是否有足够的权限来执行ADB命令，或者是否在正确的目录下操作。如果错误信息中出现了device is locked（设备已锁定），可以检查是否已经解锁设备，并重新连接ADB。

• ADB命令如何处理错误，以及如何避免或解决常见错误：

• ADB命令会根据错误的类型和严重程度来处理错误，有些错误会导致ADB命令失败并退出，有些错误会导致ADB命令部分失败并继续，有些错误会导致ADB命令忽略并继续。例如，如果ADB命令无法连接到设备，它会失败并退出；如果ADB命令无法复制某个文件，它会部分失败并继续；如果ADB命令遇到一个未知的选项或参数，它会忽略并继续。
• 为了避免或解决常见错误，可以采取以下一些措施：

• 在执行ADB命令之前，确保已经安装和配置好ADB所需的软件和驱动，以及启用了设备上的开发者选项和USB调试模式
• 在执行ADB命令之前，确保已经正确地连接和授权了设备，并且设备没有加密或锁屏
• 在输入ADB命令时，确保遵循了正确的语法和格式，不要缺少或多余任何参数或选项，并且参数或选项是合法的
• 在执行ADB命令时，确保有足够的权限来操作设备上的文件或目录，并且文件或目录是存在的
• 在执行ADB命令时，确保使用了正确的选项来指定要操作的设备，特别是当有多个设备连接时
• 在执行ADB命令时，确保使用了正确的路径来指定要传输的文件或目录，并且路径是有效的
• 如果遇到任何错误信息，尝试根据错误信息的内容，Bing/Google/Gpt来找出错误的原因和解决方法

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