理论——剖析Android系统架构

Android系统是一个移动设备的开发平台，其软件层次结构包括操作系统（OS）,中间件（middleware）和应用程序（application）。根据Android的软件框图，其软件层次结构自下而上分为以下4层。

（1）操作系统层OS

（2）各种库（Libraries）和Android 运行环境（RunTime）。

（3）应用程序框架层（Application Framework）。

（4）应用程序（application）。

上述各个层的具体结构如图 1-1所示

在本节的内容中，将详细介绍Android操作系统的组件结构方面的知识。

xxx.APK

用户 root

硬件

一。顶层应用程序

主屏幕联系人电话浏览器。。。。。。应用程序

二。应用程序框架层

活动管理器窗口管理器内容提供者视图系统通知管理器

包管理器电话管理器资源管理器本地管理器XMPP服务应用程序框架

三。各种库（libraries）和Android运行环境

接口管理器界面管理器OpenGL ES持久层库Android运行环境

包管理器位图及矢量浏览器引擎各种库ART+Dalvik虚拟机器

2D图形引擎中间协议libc函数库

四。底层操作系统（OS）

显示驱动相机驱动蓝牙驱动Flash内存驱动Binder IPC驱动Linux内核层

usb驱动键盘驱动WIFI驱动音频驱动能源驱动

一。。底层操作系统层（os）

因为Android源于Linux，使用了Linux内核，所以，Android使用Linux2.6作为操作系统的基础。Android对操作系统的使用包括核心和驱动程序两部分。

Android内核对应于Linux内核，Android更多的是需要一些与移动设备相关的驱动程序。

主要驱动如下所示：

显示驱动：（display Driver）：是常用的基于Linux的帧缓冲（Frame Buffer）驱动。

Flash内存驱动（flash memory Driver）：是基于MTD的Flash驱动程序

照相机驱动（Camera Driver）:用于基于Linux的V4L（video for linux）驱动

音频驱动（Audio Driver）：常用基于ALSA(Advanced Linux sound Architecture，高级Linux声音体系)驱动

WIFI驱动（Camera Driver）：基于IEEE802.11标准的驱动程序。

键盘驱动（KeyBoard Driver）：作为输入设备的键盘驱动。

蓝牙驱动（Bluetooth Driver）：基于IEEE802.15.1标准的无线传输技术。

Binder IPC 驱动：Android 一个特殊的驱动程序，具有单独的设备节点，提供进程间通信的功能。

Power Manager(能源管理)：用于管理电池电量等信息。

二。各种库（libraries）和Android运行环境（Runtime）

本层次对应一般嵌入式系统，相当于中间件层次。Android的本层次分成两个部分，一个是各种库，另一个是Android运行环境。本层的内容大多是使用C实现的，其中包含了如下所示的各种库。

C库：C语言的标准库，也是系统中一个最为底层的库，C 库是通过Linux的系统调用来实现的。

多媒体框架（MediaFrameWord）：这部分内容是Android多媒体的核心部分，基于PacketVideo（即PV）的openCORE,从功能上看本库一共分为两大部分。一部分是音频，视频的回放（playBack），另一部分是音，视频的记录（Recorder）。

OpenGL ES:提供了对3D的支持

界面管理工具（sufece manager）：提供了管理显示子系统等功能。

sqlite：一个通用的嵌入式数据库。

webkit：网络浏览器的核心。

FreeType：位图与矢量字体的功能。

在一般情况下，Android的各种库是以系统中间件的形式提供的，它们的显著特点是与移动设备平台的应用密切相关。另外，Android 的运行环境主要是指Dalvik

（虚拟机）技术。Dalvik和一般的Java虚拟机（Java vm）是有区别的。

Java虚拟机：执行的是Java标准字节码（Bytecode）.

ART+Dalvik:执行的是Dalvik可执行格式（.dex）中方的执行文件。在执行的过程中，每一个应用程序即一个进程（Linux的一个process）。二者最大的区别在于Java VM是以基于栈的虚拟机（stack-based），而Dalvik是基于寄存器的虚拟机（Register-based）。显然，后者最大的好处在于可以根据硬件实现更大的优化，

这更适合移动设备的特点。从Android 5.0版本开始，Android的默认运行环境为ART。ART的机制与Dalvik不同。在Dalvik下，应用每次运行的时候，字节码都需要通过即时编译器转换为机器码，这会拖慢应用的运行效率,而在ART环境中，应用在第一次安装的时候，字节码就会预先编译成机器码，使其成为真正的本地应用。这个过程叫做预编译(AOT, Ahead-Of-Time)。这样改进后，应用的启动（首次）和执行都会变得更加的快速。

三。。 Application Framework(应用程序框架)

在整个Android系统中，和应用开发最相关的是Application Framework，在这一层，Android为应用程序层的开发者提供了各种功能强大的APIs，这实际上是一个应用程序的框架。由于上层的应用程序是以Java构建的。在本层提供了程序中所需要的各种控件，例如，视图组件（Views），列表（List），栅格（Grid），文本框（Text Box），按钮（Button），甚至还有一个嵌入式的Web浏览器。一个基于的Android应用程序可以利用应用程序框架中的以下5个部分。

Activity：活动

Broadcast Intent Receiver：广播意图接受者。

Service：服务

Content Provider：内容提供者。

Intent and Intent Filter：意图和意图过滤器。

四。。顶层应用程序（Application）

Android的应用程序主要是用户界面（User Interface）方面的，本层通常使用Java语言编写，其中还包括各种被放置在“res”目录中的资源文件构成。Java程序和相关资源在经过编译后，会生成一个APK包。Android本身提供了主屏幕（Home），联系人（Contact），电话（Phone），浏览器（Browers）等众多的核心应用。

同时应用程序的开发者还可以使用应用程序框架层的API实现自己的程序。这也是Android开源的巨大潜力的体现。