不一样的Android体系架构

最新推荐文章于 2025-04-26 18:37:06 发布

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分类专栏： Android framework 文章标签： Android framework

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本文深入解析Android系统的五层架构：应用程序框架、进程通信层、系统服务层、硬件抽象层及Linux内核。通过Audio模块实例，阐述各层间的交互与功能。

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本文讲述的Android系统体系架构，是指应用层之下的整个系统内部的架构层级关系。而并非常说的4层架构：应用层，framework，运行库与环境，Linux内核，而是把系统内部的流程调用划分更加详细。

一、架构

Android系统体系架构图：

Android系统体系架构分为5层，自顶而下分别是：

应用程序框架（Application Framework）
进程通信层（Binder IPC）
系统服务层（Android System Services）
硬件抽象层（HAL）
Linux内核（Linux Kernel）

1.1 应用程序框架（Application Framework）

应用框架，对于App开发者使用最为频繁。而硬件开发者，只需要认识到这些APIs是HAL层接口的映射就可以了。

1.2 进程通信层（Binder IPC）

Binder Inter-Process Communication(IPC),进程间通信机制允许framework来跨进程边界，来调用Android的系统服务的代码，这使得框架API与Android系统服务能够进行交互。对于开发者来说，这种通信机制是隐藏的。

1.3 系统服务层（Android System Services）

功能是通过framework APIs与系统服务通信，以实现底层硬件的访问。服务是模块化的，主要部件如Window Manager, Search Service,或者Notification Manager.Android包括两类服务：系统服务（如Window Manager，Notification Manager）和媒体服务（包括播放和录制的媒体服务）。

1.4 硬件抽象层（HAL）

硬件抽象层（HAL）定义了一个标准接口用于硬件厂商的实现. HAL允许功能实现，而不会影响或修改上层的系统。HAL的实现被打包成模块（.so）文件，并在适当的时候被加载进Android系统。

硬件抽象层组件

标准HAL结构 每个特定的硬件HAL接口特性被定义在hardware/libhardware/include/hardware/hardware.h,这保证HAL具有可预测的结构。该接口允许Android系统来加载相应HAL模块的正确版本。HAL接口有两个通用组件：模块与设备。
HAL模块 HAL的实现被用于构建成模块（.so）文件，并在适当的时机通过Android动态链接到系统。你可以通过为每一个HAL的实现创建Android.mk文件并指向源码文件，来实现将其构建到系统中。一般来说，你的共享库必须被命名为符合规定的格式，以保证他们能被找到被正确加载。命名模式为为 <module_type>:<device_name>.

1.5 Linux内核（Linux Kernel）

开发设备驱动程序类似于开发一个典型的Linux设备驱动程序。Android使用Linux内核，再加上一些特殊的特性，如wake locks, Binder IPC驱动，以及用于移动嵌入式平台重要的其他功能。这些增加主要用于系统功能，而不会影响驱动程序的开发。

二、实战

对于Android的体系结构，通过上面的讲解，还是比较抽象，下面将通过具体的一个模块Audio来举例说明。先展示一张Audio的体系结构图：

Application framework, 应用程序框架包括使用android.media API与audio硬件交互的app代码。在内部，这个代码调用相应的JNI类来访问与audio硬件交互的native代码。
JNI, JNI代码关联android.media调用native代码来访问audio硬件. JNI代码位于frameworks/base/core/jni/和frameworks/base/media/jni.
Native framework, native框架提供一个相当于android.media包的本地框架，调用IPC代理来访问媒体服务器的音频专用的服务。native框架代码位于frameworks/av/media/libmedia.
Binder IPC, IPC代理可跨进程通信，该代理位于frameworks/av/media/libmedia,并以字母”I”开头。
Media server，媒体服务包括audio服务，是真正与HAL实现层交互的代码。media server代码位于frameworks/av/services/audioflinger.
HAL，HAL定义了audio服务调用的标准接口，audio硬件必须正确实现的功能。 audio HAL层接口位于hardware/libhardware/include/hardware.关于更多可查看hardware/audio.h.
Kernel driver，audio驱动是与硬件和HAL实现的交互。可以使用Linux声音架构(ALSA),开发声音系统(OSS),或者自定义的驱动（HAL与驱动程序无关）。