Android系统架构解析

Andriod是什么？

首先，就像Android开源和兼容性技术负责人Dan Morrill在Android开发手册兼容性部分所解释的，“Android并不是传统的Linux风格的一个规范或分发版本，也不是一系列可重用的组件集成，Android是一个用于连接设备的软件块。”

Linux：

所有东西的底层是一个稳定的保持更新的Linux内核（我现在用的Nexus手机所用的就是2.6.32版的内核），以及我们精心打造的能源管理组件；当然还有将它们整合至上层Linux代码的扩展和公共组件。

Dalvik：
Android另一个重要的部分，包括虚拟机和一组重要的运行环境。它的设计非常巧妙，是个很好的一个手机终端的底层应用。

代码如何生成？
Dalvik虚拟机只执行.dex的可执行文件。当Java程序通过编译，最后还需要通过SDK中的工具转化成.dex格式才能在虚拟机上执行。

我需要强调的是，Android应用本身就可视作可在平台上运行并调用APIs的代码，所以对代码如何生成不需特别看重。

特别的Apps：
在图中有些基于Dalvik虚拟机的Apps看起来像是Android的一部分，其实是由Google提供，这些应用包括Dialer、Contact、Calendar、Gmail和Chat等。它们中的绝大部分是开源并可复用的。只有少部分例外，比如Google Maps和Android Market.

开源那些事：
在下面的图中，绿色的大部分组件是基于Apache许可证开源，其余基于GPL、LGPL和BSD。

Android框架
在Android开发者网（developer.android.com）上已有不少篇幅来帮助你使用它，在此就不再累述

App里面是什么
一个Android App包含在一个我们称之为APK的压缩文件夹中，APK并没有什么可说的，需要注意的是Android Manifest——介于App和Android System的接口。

标准库
在这里“标准”是指“开发者在开源环境中一般可以使用的”。

其他
大多数应用是基于Dalvik的，我指的是除了游戏之外的应用。游戏开发者通常希望用C/C++来编写，排斥使用虚拟机，所以他们可以通过Andriod NDK来开发
Android架构详解

显而易见的，根据上图自底向上我们知道Android系统架构包含5大部分:Linux Kernel(Linux内核) 、Libraries(库)、Android Runtime（ART）、Application framework(应用程序框架层)、application(应用程序层) 。下面将依次了解这5部分：

1、Linux Kernel
Android基于Linux 2.6提供核心系统服务，例如：安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。Linux Kernel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。

如果你学过计算机网络知道OSI/RM，就会知道分层的好处就是使用下层提供的服务而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不会影响到上层。也就是说各层各司其职，各层提供固定的SAP（Service Access Point），专业点可以说是高内聚、低耦合。

如果你只是做应用开发，就不需要深入了解Linux Kernel层

2、Android Runtime
Android包含一个核心库的集合，提供大部分在Java编程语言核心类库中可用的功能。每一个Android应用程序是Dalvik虚拟机中的实例，运行在他们自己的进程中。Dalvik虚拟机设计成，在一个设备可以高效地运行多个虚拟机。Dalvik虚拟机可执行文件格式是.dex，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。

大多数虚拟机包括JVM都是基于栈的，而Dalvik虚拟机则是基于寄存器的。两种架构各有优劣，一般而言，基于栈的机器需要更多指令，而基于寄存器的机器指令更大。dx 是一套工具，可以將 Java .class 转换成 .dex 格式。一个dex文件通常会有多个.class。由于dex有時必须进行最佳化，会使文件大小增加1-4倍，以ODEX结尾。

Dalvik虚拟机依赖于Linux 内核提供基本功能，如线程和底层内存管理。

Android给我们提供了一组C/C++库，为平台的不同组件所使用，比如媒体框架；而Android Runtime则由Android核心库集 + Dalvik虚拟机构成，Dalvik虚拟机是针对移动设备的虚拟机，它的特点:不需要很快的CPU计算速度和大量的内存空间;而每个App都单独地运行在单独的Dalvik虚拟机内每个app对于一条Dalvik进程）而他的简单运行流程如：

()

3、、Libraries
Android包含一个C/C++库的集合，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（application framework）暴露给开发者。下面列出一些核心库：

系统C库——标准C系统库（libc）的BSD衍生，调整为基于嵌入式Linux设备
媒体库——基于PacketVideo的OpenCORE。这些库支持播放和录制许多流行的音频和视频格式，以及静态图像文件，包括MPEG4、 H.264、 MP3、 AAC、 AMR、JPG、 PNG
界面管理——管理访问显示子系统和无缝组合多个应用程序的二维和三维图形层
LibWebCore——新式的Web浏览器引擎,驱动Android 浏览器和内嵌的web视图
SGL——基本的2D图形引擎
3D库——基于OpenGL ES 1.0 APIs的实现。库使用硬件3D加速或包含高度优化的3D软件光栅
FreeType ——位图和矢量字体渲染
SQLite ——所有应用程序都可以使用的强大而轻量级的关系数据库引擎

4、Application Framework
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等，很多很多。

开发者可以完全使用核心应用程序所使用的框架APIs。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他的功能且任何其他应用程序可以使用这些功能（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。

所有的应用程序其实是一组服务和系统，包括：

视图——丰富的、可扩展的视图集合，可用于构建一个应用程序。包括包括列表、网格、文本框、按钮，甚至是内嵌的网页浏览器
内容提供者（Content Providers）——使应用程序能访问其他应用程序（如通讯录）的数据，或共享自己的数据
资源管理器（Resource Manager）——提供访问非代码资源，如本地化字符串、图形和布局文件
通知管理器（Notification Manager）——使所有的应用程序能够在状态栏显示自定义警告
活动管理器（Activity Manager）——管理应用程序生命周期,提供通用的导航回退功能

5、Applications
Android装配一个核心应用程序集合，包括电子邮件客户端、SMS程序、日历、地图、浏览器、联系人和其他设置。所有应用程序都是用Java编程语言写的。更加丰富的应用程序有待我们去开发！

总结
从上面我们知道Android的架构是分层的，非常清晰，分工很明确。Android本身是一套软件堆叠(Software Stack)，或称为「软件叠层架构」，叠层主要分成三层：操作系统、中间件、应用程序。从上面我们也看到了开源的力量，一个个熟悉的开源软件在这里贡献了自己的一份力量。

更多相关文章

随机推荐