Android系统框架简述

本文介绍了Android系统的四层组成。应用层由运行在Dalvik虚拟机上的Java应用程序构成;应用框架层包含开发人员可直接调用的Java API;系统运行库层有C/C++编写的库,为应用框架层提供支持;Linux内核层包括驱动、内存管理等组件,基于Linux4.4内核。

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  • 应用层:运行在Dalvik虚拟机(Google公司为Android专门设计的基于寄存器的Java虚拟机,运行Java程序的速度比JVM更快)上的应用程序(主要由Java语言编写)组成。如日历、地图、浏览器、联系方管理。
  • 应用框架层:该层主要由View、通知管理器(NotificationManager)、活动管理器(Activitymaager)等由开发人员直接调用的API组成(这些API主要由Java语言编写)。
  • 系统运行库层:Java本身是不能直接访问硬件的,要想让Java访问硬件,必须使用NDK。NDK是一些由C/C++语言编写的库(主要是*.so文件)。这些程序也是该层的主要组成部分。该层主要包括C语言标准库、多媒体库、OpenGL ES、SQLite、WebKit、Dalvik虚拟机等。也就是说,该层是对应用框架层提供支持的。
  • Linux内核层:该层主要包括驱动、内存管理、进程管理、网络协议栈等组件。目前Android的版本基于Linux4.4内核。
### Android 系统架构的组成 Android系统架构由五个主要层次构成,这些层次从底层到高层分别为 Linux 内核层、硬件抽象层 (HAL)、系统运行库层、应用框架层以及应用层[^2]。 #### 1. **Linux 内核层** 这是 Android 架构的基础部分,负责核心系统的功能实现,例如内存管理、进程管理和网络堆栈等功能。这一层还提供了驱动程序的支持,用于控制设备上的各种硬件组件,比如摄像头、蓝牙模块等[^3]。 #### 2. **硬件抽象层 (HAL)** 位于 Linux 内核之上的是 HAL 层,它为上层软件屏蔽了具体的硬件差异,使得开发者无需关心不同设备的具体硬件细节即可访问通用接口来操作硬件资源。 #### 3. **系统运行库层** 此层包含了 C/C++ 库集合和 Android 运行时环境(Android Runtime, ART),支持应用程序的核心功能需求。C/C++ 库集涵盖了多种标准库的功能,如 SQLite 数据库引擎、Webkit 浏览器渲染引擎以及其他多媒体处理工具;而 ART 则负责执行 DEX 文件格式的应用代码,并优化其性能表现。 #### 4. **应用框架层** 在更高一层面上存在应用框架层,这里定义了一系列高级 API 接口供开发者构建自己的应用程序之用。典型例子包括 Activity Manager Service(活动管理服务), Content Provider Framework(内容提供者框架)等等。 #### 5. **应用层** 最顶层即是我们日常所接触到的各种具体 APP 实现所在之处,在这个层面可以自由发挥创意设计满足特定用途的应用程序。 ### Android 系统的工作原理 当启动一个 Android 设备时,首先是引导加载程序 Bootloader 初始化硬件并加载操作系统内核进入 RAM 中执行初始化过程。随后,init 进程接管继续完成剩余的服务建立工作直至达到稳定状态可供用户交互为止。在此期间各个服务按照预定顺序逐步激活起来形成完整的生态系统以便于后续正常运作所需的一切准备就绪。 对于应用程序而言,它们通过调用应用框架所提供的 API 来请求必要的权限和服务从而实现预期行为。与此同时,ART 负责解释或者预先编译 Java 字节码成为机器可读指令序列以提高效率减少延迟现象发生几率。 另外值得注意的一点是在现代开发实践中推荐使用依赖注入模式配合 Hilt 库简化复杂对象之间的关联关系维护成本的同时增强测试友好度等方面的优势明显可见一斑[^4]。 ```python import hilt.android.lifecycle.HiltViewModel; import javax.inject.Inject; public class ExampleViewModel extends ViewModel { private final SomeDependency someDependency; @Inject public ExampleViewModel(SomeDependency someDependency) { this.someDependency = someDependency; } } ``` 上述代码片段展示了如何利用 Hilt 注解简化 ViewModel 的实例化流程,体现了现代化 Android 开发中的最佳实践之一。
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