1.2 Android系统架构解析

本节将讨论Android的系统架构。Android系统架构和其他操作系统一样，采用了分层的架构。共分为4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，Android的体系结构，如图1-6所示。

下面将对这4层进行详细的分析和介绍。

1.应用层

应用是用Java语言编写的运行在虚拟机上的程序，即图中最上层的蓝色部分，如图1-7所示。其实，Google最开始时就在Android系统中捆绑了一些核心应用，比如E-mail客户端、SMS短消息程序、日历、地图、浏览器、联系人管理程序等，如图1-7所示。

2.应用框架层

这一层是编写Google发布的核心应用时所使用的API框架，开发人员同样可以使用这些框架来开发自己的应用，这样便简化了程序开发的架构设计，但是必须遵守其框架的开发原则,如图1-8所示。

从图1-8可以看出，Android提供了如下一些组件。

（1）丰富而又可扩展的视图（Views）：可以用来构建应用程序，它包括列表（lists）、网格（grids）、文本框（text boxes）、按钮（buttons），甚至可嵌入的Web浏览器。

（2）内容提供器（Content Providers）：它可以让一个应用访问另一个应用的数据（如联系人数据库），或共享它们自己的数据。

（3）资源管理器（Resource Manager）：提供非代码资源的访问，如本地字符串、图形、布局文件（layout files）。

（4）通知管理器（Notification Manager）：应用可以在状态栏中显示自定义的提示信息。

（5）活动管理器（Activity Manager）：用来管理应用程序生命周期并提供常用的导航退回功能。

（6）窗口管理器（Window Manager)：管理所有的窗口程序。

（7）包管理器（Package Manager）：Android系统内的程序管理。

3.系统运行库（C/C++库以及Android运行库）层

当我们使用Android应用框架时，Android系统会通过一些C/C++库来支持对我们使用的各个组件，使其能更好地为开发者服务。下面是一些核心的库及其功能，如图1-9所示。

从图中可以看出，系统运行库层可以分成两部分，分别是系统核心库和Android运行时，具体介绍如下。

系统核心库：系统核心库是应用程序框架的支撑，是连接应用程序框架层与Linux内核层的重要纽带。其主要分为如下几个。

● Surface Manager：执行多个应用程序时候，负责管理显示与存取操作间的互动，另外也负责2D绘图与3D绘图进行显示合成。

● Media Framework：多媒体库，基于PacketVideo OpenCore；支持多种常用的音频、视频格式录制和回放，编码格式包括MPEG4.MP3.H.264.AAC、ARM。

●SQLite：型的关系型数据库引擎。

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

●FreeType：提供点阵字与向量字的描绘与显示。

●WebKit：一套网页浏览器的软件引擎。

●7SGL：底层的2D图形渲染引擎。

●SSL：在Andorid上通信过程中实现握手。

●Libc：从BSD继承来的标准C系统函数库，专门为基于embedded linux的设备定制。

Android运行时：Android应用程序时采用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：核心库提供了Java语言API中的大多数功能，同时也包含了Android的一些核心API，如android.os、android.net、android.media等。

● Dalvik虚拟机：Android程序不同于J2me程序，每个Android应用程序都有一个专有的进程，并且不是多个程序运行在一个虚拟机中，而是每个Android程序都有一个Dalivik虚拟机的实例，并在该实例中执行。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。

4.Linux内核（Linux Kernel）层

Android运行在Linux kernel 2.6之上，但是把Linux内受GNU协议约束的部分做了取代，这样在Android的程序可以用于商业目的。

Linux内核是硬件和软件层之间的抽象层，如图1-10所示。

Android的核心系统服务基于Linux 2.6内核，如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖于该内核。Linux内核同时也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，主要的驱动如下所示。

● 显示驱动（Display Driver）：基于Linux的帧缓冲（Frame Buffer）驱动。

● 盘驱动（KeyBoard Driver）：作为输入设备的键盘驱动。

● Flash内存驱动（Flash Memory Driver）：基于MTD的Flash驱动程序。

● 照相机驱动（Camera Driver）：常用的基于Linux的v4l2（Video for Linux）驱动。

● 音频驱动（Audio Driver）：常用的基于ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）的高级Linux声音体系驱动。

● 蓝牙驱动（Bluetooth Driver）：基于IEEE 802.15.1标准的无线传输技术。WiFi驱动：基于IEEE 802.11标准的驱动程序。

● Binder IPC驱动：Android的一个特殊的驱动程序，具有单独的设备节点，提供进程间通信的功能。

● Power Management（电源管理）：比如电池电量等。