android系統體系結構

時間 2019-11-13

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Android 是google公司針對手機開發的一個平臺，並公佈了其中大部分代碼，其大部分應用程序都是用JAVA開發的，畢竟它是商業性的產品嘛，有所保留也是理所固然的。對於搞嵌入式linux開發的人來講咱們能夠從中學習其長處，也算得上是將來的一個發展方向和趨勢吧。java

咱們先來看看Android它的體系結構吧。下面是一張公開的Android體系結構圖。linux

android的系統架構和其操做系統同樣，採用了分層的架構。從架構圖看，android分爲四個層，從高層到低層分別是應用程序層、應用程序框架層、系統運行庫層和linux核心層。藍色的表明java程序，黃色的代碼爲運行JAVA程序而實現的虛擬機，綠色部分爲C/C++語言編寫的程序庫，紅色的代碼內核(linux內核+drvier)android

1.應用程序c++

Android會同一系列核心應用程序包一塊兒發佈，該應用程序包包括email客戶端，SMS短消息程序，日曆，地圖，瀏覽器，聯繫人管理程序等。全部的應用程序都是使用JAVA語言編寫的。web

2.應用程序框架sql

開發人員也能夠徹底訪問核心應用程序所使用的API 框架。該應用程序的架構設計簡化了組件的重用；任何一個應用程序均可以發佈它的功能塊而且任何其它的應用程序均可以使用其所發佈的功能塊（不過得遵循框架的安全性限制）。一樣，該應用程序重用機制也使用戶能夠方便的替換程序組件。數據庫

隱藏在每一個應用後面的是一系列的服務和系統, 其中包括；apache

    * 豐富而又可擴展的視圖（Views），能夠用來構建應用程序，它包括列表（lists），網格（grids），文本框（text boxes），按鈕（buttons），甚至可嵌入的web瀏覽器。
    * 內容提供器（Content Providers）使得應用程序能夠訪問另外一個應用程序的數據（如聯繫人數據庫），或者共享它們本身的數據
    * 資源管理器（Resource Manager）提供非代碼資源的訪問，如本地字符串，圖形，和佈局文件（ layout files ）。
    * 通知管理器（Notification Manager）使得應用程序能夠在狀態欄中顯示自定義的提示信息。
    * 活動管理器（ Activity Manager）用來管理應用程序生命週期並提供經常使用的導航回退功能。編程

有關更多的細節和怎樣從頭寫一個應用程序，請參考如何編寫一個 Android 應用程序.windows

3.系統運行庫

1)程序庫

Android 包含一些C/C++庫，這些庫能被Android系統中不一樣的組件使用。它們經過 Android 應用程序框架爲開發者提供服務。如下是一些核心庫：

    * Bionic系統 C 庫 - 一個從 BSD 繼承來的標準 C 系統函數庫（ libc ），它是專門爲基於 embedded linux 的設備定製的。
    * 媒體庫 - 基於 PacketVideo OpenCORE；該庫支持多種經常使用的音頻、視頻格式回放和錄製，同時支持靜態圖像文件。編碼格式包括MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 。
    * Surface Manager - 對顯示子系統的管理，而且爲多個應用程序提供了2D和3D圖層的無縫融合。這部分代碼
    * Webkit,LibWebCore - 一個最新的web瀏覽器引擎用，支持Android瀏覽器和一個可嵌入的web視圖。鼎鼎大名的 Apple Safari背後的引擎就是Webkit
    * SGL - 底層的2D圖形引擎
    * 3D libraries - 基於OpenGL ES 1.0 APIs實現；該庫可使用硬件 3D加速（若是可用）或者使用高度優化的3D軟加速。
    * FreeType -位圖（bitmap）和矢量（vector）字體顯示。
    * SQLite - 一個對於全部應用程序可用，功能強勁的輕型關係型數據庫引擎。

*還有部分上面沒有顯示出來的就是硬件抽象層。其實Android並不是將全部的設備驅動都放在linux內核裏面，而是實如今userspace空間，這麼作的主要緣由是GPL協議，Linux是遵循該協議來發布的，也就意味着對 linux內核的任何修改，都必須發佈其源代碼。而如今這麼作就能夠避開而無需發佈其源代碼，畢竟它是用來賺錢的。而在linux內核中爲這些userspace驅動代碼開一個後門，就可讓原本userspace驅動不能夠直接控制的硬件能夠被訪問。而只須要公佈這個後門代碼便可。通常狀況下若是要將Android移植到其餘硬件去運行，只須要實現這部分代碼便可。包括：顯示器驅動，聲音，相機，GPS,GSM等等

2)Android 運行庫

Android 包括了一個核心庫，該核心庫提供了JAVA編程語言核心庫的大多數功能。

每個Android應用程序都在它本身的進程中運行，都擁有一個獨立的Dalvik虛擬機實例。Dalvik被設計成一個設備能夠同時高效地運行多個虛擬系統。 Dalvik虛擬機執行（.dex）的Dalvik可執行文件，該格式文件針對小內存使用作了優化。同時虛擬機是基於寄存器的，全部的類都經由JAVA編譯器編譯，而後經過SDK中的 "dx" 工具轉化成.dex格式由虛擬機執行。

Dalvik虛擬機依賴於linux內核的一些功能，好比線程機制和底層內存管理機制。

4.Linux 內核

Android 的核心繫統服務依賴於 Linux 2.6 內核，如安全性，內存管理，進程管理，網絡協議棧和驅動模型。 Linux 內核也同時做爲硬件和軟件棧之間的抽象層。其外還對其作了部分修改，主要涉及兩部分修改：

1).Binder (IPC)：提供有效的進程間通訊，雖然linux內核自己已經提供了這些功能，但Android系統不少服務都須要用到該功能，爲了某種緣由其實現了本身的一套。

2).電源管理：主要是爲了省電，畢竟是手持設備嘛，低耗電纔是咱們的追求。

最後在談談Android所採用的語言，其應用開發採用java語言，咱們所說的java通常包含三個部分：

1)java語言：即其語法，其寫代碼的程式

2).java虛擬機：爲了實現一次編譯處處能夠運行的原則，java在編譯鏈接之後並無產生目標機器語言，而是採用了Java bytecode這種Java共用指令，這時就須要一個虛擬機來執行改指令。

3).庫：跟咱們經常使用的C語言同樣提供一些經常使用的庫

後二者結合就是Java Runtime Environment。

Android使用的虛擬機叫 Dalvik，最初並是不爲Java設計的，它並不能運行Java bytecode指令，而是運行叫Dalvik executable，簡稱dx。爲此Android提供了dx工具，用來將Java bytecode轉換爲dx。

Android源代碼結構: