android 系统架构

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android系统架构分为五层,从上到下依次是,应用层(System Apps),应用框架层(Java API Framework), 系统运行库层(Native),硬件抽象层(HAL),Linux内核层(Linux Kernel)

1.1 应用层(System Apps)

系统内置的应用程序和非系统应用程序都属于应用层,主要是负责和用户进行交互的,通常一般都是用java,kotlin开发的

1.2 应用框架层(Java API Framework)

我们平常开发应用程序都是调用这个层所提供的API,这一层是由java代码编写的,应用框架层可以说是一个应用程序的核心,是一个共同使用和遵守的约定, 然后在这个约定上共同扩展,(其作用的是让程序保持清晰在满足不同需求的同时又不互相影响。而对于Android来提供给应用开发者的本身就是一个框架,所有的应用开发都必须遵守这个框架的原则,同时在这个基础上进行扩展可以访问核心应用程序所使用的API框架)。

        应用框架层提供的组件

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,以及常用的导航回退功能。
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)使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息
Resource Manager (资源管理器)提供应用程序使用的各种非代码资源,如本地化字符串,图片,布局文件,颜色文件等。
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)管理所有开启的窗口程序。
Content Provider 内容提供器使得不同应用程序之间可以共享数据。
View System(视图系统)构建应用程序的基本组件。

1.3 系统运行库层(Native)

从上图系统运行库层分为两部分,分别是c/c++ 程序和Android运行时库。

(1)C/C++程序库

c/c++程序库能被Android系统中的不同组件所使用,并通过应用程序框架为开发者提供服务,

主要的C/C++程序库

名称功能描述
OpenGL ES3D绘图函数库
Libc从BSD继承来的标准C系统函数库,专门为基于嵌入式Linux的设备定制。
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轻微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,是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不同字体格式文件 。

(2)Android运行时库

运行时库又分为核心库和ART(Android Runtime)(Android5.0系统之后,Dalvik虚拟机被ART替代)。核心库提供了java语言核心库的大多数功能,这样开发者可以使用java语言来编写Android应用, 与JVM相比,Dalvik虚拟机(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的实例,并且每一个Dalvik 应用作为一个独立的Linux 进程执行。独立的进程可以防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭。而替代Dalvik虚拟机的ART 的机制与Dalvik 不同。在Dalvik下,应用每次运行的时候,字节码都需要通过即时编译器转换为机器码,这会拖慢应用的运行效率,而在ART 环境中,应用在第一次安装的时候,字节码就会预先编译成机器码,使其成为真正的本地应用。

1.4 硬件抽象层(HAL)

 硬件抽象层是位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层,其目的在于将硬件抽象化,为了保护硬件厂商的知识产权,它隐藏了特定平台的硬件接口细节,为操作系统提供虚拟硬件平台,使其具有硬件无关性,可在多种平台上进行移植。 从软硬件测试的角度来看,软硬件的测试工作都可分别基于硬件抽象层来完成,使得软硬件测试工作的并行进行成为可能。通俗来讲,就是将控制硬件的动作放在硬件抽象层中。

1.5Linux内核层 (Linux Kernel)

     Android 的核心系统服务基于Linux 内核,在此基础上添加了部分Android专用的驱动。系统的安全性、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。

主要内容参考Android进阶解密书籍。