Android系统架构

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android系统从大方面来说可以分为四层。但是从更详细方面来说,可以分为五层。android五层架构,即:应用层、应用框架层、系统运行库层、硬件抽象层、linux内核层。



应用层

即应用程序层。此层与用户直接进行交互。其中系统级应用程序(/system/app)以及用户安装的应用程序(/data/app)都位于此层。



应用框架层

此层为开发者提供了开发应用程序所需要的api。我们平常所使用的应用程序都是基于这一层提供的api。这一层都是使用java编写的,因此也称为java framework.

应用框架层提供的部分api如下:

名称 功能描述
Activity Manager(活动管理器) 管理各个应用程序的生命周期以及导航回退功能
Location Manager(位置管理器) 提供地理位置及定位功能服务
Package Manager(包管理器) 管理所有安装在Android系统中的应用程序
Notification Manager(通知管理器) 使的应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示消息
Resource Manager(资源管理器) 提供应用程序使用的各种非代码资源,如本地字符串、图片、布局文件、颜色等资源
Telephony Manager(电话管理器) 管理所有的移动设备功能
Window Manager(窗口管理器) 管理所有的窗口
Content Provider(内容提供器) 使得不同的应用程序之间共享数据
View System(视图系统) 构建应用程序的基本组件


系统运行库层

系统运行库层分为两部分,c/c++程序库和Android运行时库。

其中,c/c++程序库是通过应用程序框架层间接为开发者提供功能。

主要的c/c++程序库如下:

名称 功能
OpenGL ES 3D绘图函数库
Libc 从BSD继承来的标准C系统函数库,为基于嵌入式Linux设备定制
Media Framework 多媒体库,支持多种常用的音频、视频格式录制和回放
SQLite 轻型的关系型数据库引擎
SGL 底层的2D图形渲染引擎
SSL 安全套接层,一种为网络通信提供安全及数据完整性的安全协议
FreeType 可移植的字体引擎,它提供统一的接口来访问多种字体格式的文件

其中,Android运行时库又分为核心库和ART(Android5.0之后,DVM被ART取代)。

核心库提供了java语言核心库的大多数功能,所有可以使用java来开发android应用。

与JVM相比,DVM是专门为移动设备定制的,允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机实例。并且每个DVM应用作为一个独立的Linux进程执行。独立的进程保证了应用的安全性。防止其中一个应用崩溃后导致其他应用都被关闭。

上面提到Android5.0后,DVM被ART取代。这是一次运行效率的巨大提升。我们从他们的工作机制中就可以看出。

因为DVM中的应用每次运行时都需要通过即时编译器(JIT)将字节码转换为机器码。而在ART中,系统在安装应用时会进行一次预编译(AOT),将字节码预先编译成机器码存储在本地。这样应用在每次运行时都不需要进行即时编译了,直接从本地获取机器码,大大提升了运行效率。



硬件抽象层(HAL)

硬件抽象层是位于操作系统内核和硬件电路之间的接口层,其目前是为了将硬件抽象化,保护硬件厂商的知识产权,隐藏特定平台的接口细节,为操作系统提供虚拟的硬件平台。使其具有硬件无关性,可在多种平台上进行移植。例如我们经常所说的驱动就是位于这一层。



Linux内核层

Android的核心系统服务基于linux内核,在此基础上添加了部分Andriod专用的驱动。

系统的安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈、驱动模型等都依赖于linux内核。



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