安卓系统架构

一、Android 简介

Android是一个开源的，基于Linux的移动设备软件平台和操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑。早期由 Google 开发，后由开放手机联盟（Open Handset Alliance）开发。它采用了软件堆层（Software Stack，又名以软件叠层）的架构，主要分为三部分。底层以 Linux 内核工作为基础，只提供基本功能；其他的应用软件则由各公司自行开发，以 Java 作为编写程序的一部分。

二、Android 架构

下图是 Android 操作系统的架构，架构包括 4 层，由上到下依次是应用程序层、应用程序框架层、核心类库和 Linux 内核。其中，核心类库中包含系统库及 Android 运行环境。

三、Android 架构分析

（1）应用程序层

Android 装配了一个核心应用程序集合，包括 E-mail 客户端、SMS 短消息程序、日历、地图、浏览器、联系人管理程序和其他程序，所有应用程序都是用 Java 编程语言编写的。

用户开发的 Android 应用程序和 Android 的核心应用程序是同一层次的，它们都是基于 Android 的系统 API 构建的。

（2）应用程序框架层

应用程序的体系结构旨在简化组件的重用，任何应用程序都能发布它的功能且任何其他应用程序都可以使用这些功能（需要服从框架执行的安全限制），这一机制允许用户替换组件。

开发者完全可以访问核心应用程序所使用的 API 框架。通过提供开放的开发平台，Android 使开发者能够编制极其丰富和新颖的应用程序。开发者可以自由地利用设备硬件优势访问位置信息、运行后台服务、设置闹钟、向状态栏添加通知等。

应用框架层以 Java 类的形式为应用程序提供许多高级的服务。应用程序开发者被允许在应用中使用这些服务。所有的应用程序都是由一系列的服务和系统组成的，主要包括以下几种：

（3）数据库

　　Android 本地框架是由 C/C++ 实现的，包含 C/C++ 库，以供 Android 系统的各个组件使用。这些功能通过 Android 的应用程序框架为开发者提供服务。

这里只介绍 C/C++ 库中的一些核心库：

在 Linux 内核层的上面是一系列程序库的集合，包括开源的 Web 浏览器引擎 Webkit ，知名的 libc 库，用于仓库存储和应用数据共享的 SQLite 数据库，用于播放、录制音视频的库，用于网络安全的 SSL 库等。

这个类别包括了专门为 Android 开发的基于 Java 的程序库。这个类别程序库的示例包括应用程序框架库，如用户界面构建，图形绘制和数据库访问。一些 Android 开发者可用的 Android 核心程序库总结如下：

• android.app - 提供应用程序模型的访问，是所有 Android 应用程序的基石。
• android.content - 方便应用程序之间，应用程序组件之间的内容访问，发布，消息传递。
• android.database - 用于访问内容提供者发布的数据，包含 SQLite 数据库管理类。
• android.opengl - OpenGL ES 3D 图片渲染 API 的 Java 接口。
• android.os - 提供应用程序访问标注操作系统服务的能力，包括消息，系统服务和进程间通信。
• android.text - 在设备显示上渲染和操作文本。
• android.view - 应用程序用户界面的基础构建块。
• android.widget - 丰富的预置用户界面组件集合，包括按钮，标签，列表，布局管理，单选按钮等。
• android.webkit - 一系列类的集合，允许为应用程序提供内建的 Web 浏览能力。

（4）Android 运行环境

Android 包含一个核心库的集合，该核心库提供了 Java 编程语言核心库的大多数功能。几乎每一个 Android 应用程序都在自己的进程中运行，都拥有一个独立的 Dalvik 虚拟机实例。
　　Dalvik 是 Google 公司自己设计的用于 Android 平台的 Java 虚拟机。Dalvik 虚拟机是 Google 等厂商合作开发的 Android 移动设备平台的核心组成部分之一，它可以支持已转换为 .dex (Dalvik Executable) 格式的 Java 应用程序的运行。
　　.dex 格式是专为 Dalvik 设计的一种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统。
　　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。Dalvik 虚拟机依赖 Linux 内核提供基本功能，如线程和底层内存管理。

（5）LINUX内核

Android 基于 Linux 提供核心系统服务，位于最底层的 Linux - 包括大约115个补丁的 Linux 3.6。提供包含安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型等基本的系统功能。除了标准的 Linux 内核外，Android 还增加了内核的驱动程序，如Binder (IPC) 驱动、显示驱动、输入设备驱动、音频系统驱动、摄像头驱动、WiFi驱动、蓝牙驱动、电源管理。于此同时，内核处理所有 Linux 所擅长的工作，如网络和大量的设备驱动，从而避免兼容大量外围硬件接口带来的不便。
　　Linux 内核也作为硬件和软件之间的抽象层，它隐藏具体硬件细节而为上层提供统一的服务。
　　分层的好处就是使用下层提供的服务为上层提供统一的服务，屏蔽本层及以下层的差异，当本层及以下层发生了变化时，不会影响到上层，可以说是高内聚、低耦合。