Android-系统架构

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应用程序(Application)

Android会同一系列核心应用程序一起发布,该应用程序包包含email客户端、SMS短信息程序、日历、地图、浏览器、联系人管理程序等。所有的应用程序都是使用Java语言编写的,通常开发人员就处在这一层。

应用程序框架(Application Frameworks)

提供应用程序开发的各种API进行快速开发,也即隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统,大部分使用Java编写,所谓官方源码很多也就是看这里,其中包括:

  • 丰富而又可扩展的视图(Views):
    可以用来构建应用程序,它包括列表(lists)、网格(grids)、文本框(text boxes)、按钮(buttons),甚至可嵌入的web浏览器。
  • 内容提供器(Content Providers):
    使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据(如联系人数据库),或者共享他们自己的数据。
  • 资源管理器(Resource Manager):
    提供 非代码资源的访问,如本地字符串、图形、和布局文件(layout files)。
  • 通知管理器(Notification Manager):
    使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息。
  • 活动管理器(Activity Manager):
    用来管理应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能。

系统运行库与Android运行环境(Libraris&Android Runtime)

系统运行库

Android包含一些C/C++库,这些库能被Android系统中不同的组件使用。他们通过Android应用程序框架为开发者提供服务。以下是一些核心库:

  • Bionic 系统C库
    一个从BSD继承来的标准C系统函数库(libc),它是专门为基于 embedded linux的设备订制的。
  • 媒体库
    基于 PacketVideo OpenCORE;该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制,同时支持静态图像文件,编码格式包括MPEG4、H.264、MP3、AAC、AMR、JPG、PNG。
  • Surface Manager
    对显示子系统的管理,并且为多个应用程序提供了2D和3D图层的无缝融合。
  • Webkit,LibWebCore
    一个最新的web浏览器引擎用,支持Android浏览器和一个可嵌入的web视图,鼎鼎大名的 Apple Safari背后的引擎就是Webkit
  • SGL
    底层的2D图形引擎
  • 3D libraries
    基于OpenGL ES1.0 APIs实现;该库可以使用硬件3D加速(如果可用)或者使用高度优化的3D软加速。
  • FreeType
    位图(bitmap)和矢量(vector)字体显示
  • SQLite
    一个对于使有应用程序可用,功能强劲的轻型关系型数据库引擎。

Android运行环境

该核心库提供了Java编程语言核心库的大多数功能。每一个Android应用程序都在它自己的进程中运行,都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。Dalvik被设计成一个设备可用同时高效的运行多个虚拟系统,Dalvik虚拟机执行(.dex)的Dalvik可执行文件,该格式文件针对小内存使用做了优化。同时虚拟机是基于寄存器的,所有的类都经由Java编译器编译,然后通过SDK中的“dx”工具转化成.dex格式由虚拟机执行

HAL 硬件抽象层

其实Android并非将所有的设备驱动都放在linux内核里面,而是实现在userspace空间,这么做的主要原因是GPL协议,Linux是遵循该协议来发布的,也就意味着对于linux内核的任何修改,都必须发布其源代码。而现在这么做就可以避开而无需发布其源代码,毕竟它是用来赚钱的,而在linux内核中为这些userspace驱动不可以直接控制的硬件可以被访问,而只需公布这个后门代码即可,一般情况下如果要将Android移植到其他硬件去运行,只需要实现这部分代码即可,包括:显示器驱动,声音,相机,GPS,GSM等等。

Linux内核(Linux Kernel)

Android的核心系统服务依赖于Linux2.6内核,如安全性、内存管理、进程管理,网络协议和驱动模型。Linux内核也同时作为硬件和软件之间的抽象层,其外还对其做了部分修改,主要设计两部分修改:

  • Binder(IPC)
    提供有效的进程间通信,虽然linux内核本身已经提供了这些功能,但Android系统很多服务都需要用到该功能,为了某种原因其实现了自己的一套。
  • 电源管理
    主要为了省电,比较手机是手持设备,低耗电才是我们的追求。
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