Android系统架构详解

Android 是Google于2007年11月5日宣布开发的基于Linux平台的开源手机操作系统，Logo是由Ascender公司设计的，诞生于2010年，其设计灵感来源于男女厕所的图形符号。它包括操作系统、中间件、用户界面和应用程序（应用软件组件） ——移动电话工作所需的全部软件，而且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍。Android采用WebKit浏览器引擎，具备触摸屏、高级图形显示和上网功能，用户能够在手机上查看电子邮件、搜索网址和观看视频节目等，比iPhone等其他手机更强调搜索功能，界面更强大，可以说是一种融入全部Web应用的单一平台。以下介绍Android的系统架构

android系统架构图

　　android的系统架构和其操作系统一样，采用了分层的架构。从架构图看，android分为四个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和linux核心层，如图所示

　　1.应用程序层(Applications)

　　Android会同一系列核心应用程序包一起发布，该应用程序包包括email客户端，SMS短消息程序，日历，地图，浏览器，联系人管理程序等。所有的应用程序都是使用JAVA语言编写的。

  2.应用程序框架层(Application Framework)

　　开发人员也可以完全访问核心应用程序所使用的API框架。该应用程序的架构设计简化了组件的重用;任何一个应用程序都可以发布它的功能块并且任何其它的应用程序都可以使用其所发布的功能块(不过得遵循框架的安全性限制)。同样，该应用程序重用机制也使用户可以方便的替换程序组件。

　　隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统（API框架）, 其中包括：

   * 活动管理器(Activity Manager)：主要用来管理应用程序生命周期，并提供常用的导航回退功能。

   * 窗口管理器(Window Manager)：主要用来管理所有的窗口程序。

   * 内容管理器(Content Providers)：主要用来使得一个应用程序可以访问另一个应用程序的数据(如联系人数据库)， 或者共享它们自己的数据。

   * 视图管理器(View System)：主要用来构建应用程序的基本组件，如列表、表格、文本框及按钮等，甚至可以嵌入web浏览器。

   * 通知管理器 (Notification Manager)：主要用来设置应用程序在状态栏中显示自定义的提示信息。

   * 包管理器 (Package Manager)：主要用来对Android系统内的程序进行管理。

   * 电话管理器 (Telephony Manager)：主要用来对联系人及通话记录等信息进行管理。

   * 资源管理器(Resource Manager)：主要用来提供非代码资源的访问，如本地字符串、图形、颜色文件以及布局文件( layout files )等。

   * 位置管理器(Location Manager)：主要用来提供使用者的当前位置信息，如GPS定位。

   * XMPP服务(XMPP Service)：主要用来提供Google Talk服务

　　3.系统运行库层

   系统运行库分为两个部分，分别是系统库和Android运行时，以下分别介绍　　

   1)程序库

　　Android 包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们是应用程序框架的支撑，是连接应用程序框架层和Linux内核层的重要纽带，通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。以下是一些核心库：

　　 * 系统 C 库(libc)：一个从 BSD 继承来的标准 C 系统函数库( libc )， 它是专门为基于 embedded linux 的设备定制的。

　　 * 多媒体库（Media Framework)：基于 PacketVideo OpenCORE;该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制，同时支持静态图像文件。编码格式包括MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 。

　　 * Surface Manager：对显示子系统的管理，在执行多个应用程序的时候，负责管理显示与存取操作间的互动，并且为多个应用程序提供了2D和3D图层的无缝融合。

　　 * WebKit(LibWebCore)：一个最新的web浏览器引擎用，支持Android浏览器和一个可嵌入的web视图。

　　 * SGL：底层的2D图形引擎。

   * SSL：位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通信提供支持。

　　 * FreeType：位图(bitmap)和矢量(vector)字体显示。

　　 * SQLite：一个对于所有应用程序可用，功能强劲的轻型关系型数据库引擎。

   * OpenGL|ES：根据OpenGL|ES 1.0API标准实现的3D绘图函数库。

　　 2)Android 运行时

　　Android应用程序采用Java语言编写，程序在Android运行时中执行，其运行时分为核心库和Dalvik虚拟机两部分。

   * 核心库

   Android 包括了一个核心库，该核心库提供了JAVA编程语言核心库的大多数功能，同时包含了Android的一些核心API，如android.os、android.net、android.media等。

   * Dalvik虚拟机

   每一个Android应用程序都在它自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。Dalvik被设计成一个设备可以同时高效地运行多个虚拟系统。

Dalvik虚拟机是一种基于寄存器的Java虚拟机，而不是传统的基于栈的虚拟机，并进行了内存资源使用的优化以及支持多个虚拟机的特点。需要注意的是，不同于J2me,Android程序在虚拟机中执行的并非编译后的字节码，而是通过转换工具dx将Java字节码转成dex格式的中间码。

   Dalvik虚拟机执行(.dex)的Dalvik可执行文件，该格式文件针对小内存使用做了优化。同时虚拟机是基于寄存器的，所有的类都经由JAVA编译器编译，然后通过SDK中 的 "dx" 工具转化成.dex格式由虚拟机执行。

   Dalvik虚拟机依赖于linux内核的一些功能，比如线程机制和底层内存管理机制。

   Dalvik虚拟机相对于桌面系统和服务器系统运行的虚拟机而言，不需要很快的CPU计算速度和大量的内存空间，因此，非常适合在移动端使用。

　　4.Linux 内核

　　Android 的核心系统服务基于 Linux 2.6 内核，该内核拥有安全性，内存管理，进程管理， 网络协议栈和驱动模型等。 Linux 内核也同时作为硬件和软件栈之间的抽象层。Android更多的是需要一些与移动设备相关的驱动程序，如显示驱动、USB接口驱动、蓝牙驱动、电源驱动、Wi-Fi驱动等。