Android(安卓)Framework（一）系统架构及源码

16lz 2022-06-24

虽然实际开发工作经常偏业务和应用层，但作为一个有追求的程序猿，对于技术还是要保留好奇和深入了解的习惯的。年轻就要多学习！不仅要知其然，还要知其所以然。故趁闲暇，博览大家，研究一下frameworks相关知识，提升自己。

Android四层架构

从高到低分别是应用层、框架层、运行库层、Linux内核层。

Android的本质是在标准的Linux系统上增加了Java虚拟机Dalvik/ART，并在Dalvik/ART虚拟机上搭建了一个JAVA的application framework，所有的应用程序都是基于JAVA的application framework之上。

各个层级的主要包含内容如下

这里说明一下运行时库的虚拟机：

相较于JVM，Dalvik虚拟机是专门为移动设备定制的，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。独立的进程可以防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭。

Android4.4版本以前是Dalvik虚拟机，4.4版本开始引入ART虚拟机（Android Runtime）。在4.4版本上，两种运行时环境共存，可以相互切换，但是在5.0版本以后，Dalvik虚拟机（简称DVM）则被彻底的丢弃，全部采用ART。

ART和Dalvik的区别：

Dalvik是运行时编译，ART是运行前编译，应用首次安装时就会将字节码编译成机器码
ART占用空间比Dalvik大（原生代码占用的存储空间更大），就是用“空间换时间”
ART减少编译，减少了CPU使用频率，使用明显改善电池续航
ART应用启动更快、运行更快、体验更流畅、触感反馈更及时

Android系统源码

Android系统源码：http://androidxref.com/

整体架构

Android7.0的根目录结构说明如下：

|– Makefile （全局Makefile文件，用来定义编译规则）
|– abi （应用程序二进制接口）
|– art （ART运行环境）
|– bionic （bionic C库）
|– bootable （启动引导相关代码）
|– build （存放系统编译规则及generic等基础开发包配置）
|– cts （Android兼容性测试套件标准）
|– dalvik （dalvik JAVA虚拟机）
|– developers （开发者目录）
|– development （应用程序开发相关）
|– device （设备相关配置）
|– docs （参考文档目录）
|– external （android使用的一些开源的模组）
|– frameworks （核心框架——java及C++语言）
|– hardware （部分厂家开源的硬解适配层HAL代码）
|– kernel
|– libcore （核心库相关文件）
|– libnativehelper （动态库，实现JNI库的基础）
|– ndk （NDK相关代码，帮助开发人员在应用程序中嵌入C/C++代码）
|– out （编译完成后的代码输出与此目录）
|– packages （应用程序包）
|– pdk （Plug Development Kit 的缩写，本地开发套件）
|– prebuilts （x86和arm架构下预编译的一些资源）
|– sdk （sdk及模拟器）
|– system （底层文件系统库、应用及组件——C语言）
|– tools （工具文件）
|– toolchain（工具链文件）
|– vendor （厂商定制代码）

应用层部分

应用层位于整个Android系统的最上层，开发者开发的应用程序以及系统内置的应用程序都位于应用层。源码根目录中的packages目录对应着系统应用层。

|– apps （核心应用程序）
|– experimental （第三方应用程序）
|– inputmethods （输入法目录）
|– providers （内容提供者目录）
|– screensavers （屏幕保护）
|– services （通信服务）
|– wallpapers （墙纸）

从目录结构可以发现，packages目录存放着系统核心应用程序、第三方的应用程序和输入法等等，这些应用都是运行在系统应用层的，因此packages目录对应着系统的应用层。

应用框架层部分

应用框架层是系统的核心部分，一方面向上提供接口给应用层调用，另一方面向下与C/C++程序库以及硬件抽象层等进行衔接。应用框架层的主要实现代码在/frameworks/base和/frameworks/av目录下，其中/frameworks/base目录结构如下：

|– api （定义API）
|– core （核心库）
|– docs （文档）
|– include （头文件）
|– libs （库）
|– media （多媒体相关库）
|– nfc-extras （NFC相关）
|– opengl 2D/3D （图形API）
|– sax （XML解析器）
|– telephony （电话通讯管理）
|– tests （测试相关）
|– test-runner （测试工具相关）
|– tools （工具）
|– wifi （wifi无线网络）
|– cmds （重要命令：am、app_proce等）
|– data （字体和声音等数据文件）
|– graphics （图形图像相关）
|– keystore （和数据签名证书相关）
|– location （地理位置相关库）
|– native （本地库）
|– obex （蓝牙传输）
|– packages （设置、TTS、VPN程序）
|– services （系统服务）

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