前言
在学习Android系统之前，我们必须要大体上对Android系统架构有个明确的认识，理解其中每一块的职责。
正文
这里我们从Android系统分层和源码目录这俩个方面来分析。
Android系统架构
关于Android系统架构，有如下一张非常经典的图可以表示：
这是一张静态图，只能描述Android系统架构的分层，一共5层，从上到下依次是应用层、应用框架层、系统运行库层、硬件抽象层和Linux内核层。
我们先简单介绍一下这几层的作用，然后再从进程角度从新来看。
应用层(System Apps)
系统内置的应用程序以及非系统级的应用程序都属于应用层，负责与用户进行交互，一般使用Java或者Kotlin开发，也就是我们所说的应用层开发。
应用框架层(Java API Framework)
这一层为应用层开发提供所需要的Java API，也就是我们常说的Android系统的Java源码，这一层由Java代码编写，所以叫做Java Framework。
从图中可以看出，这里主要有View System(视图系统，即基本组件)、内容提供器，和各种管理器，部分功能大致描述如下：
| 名称 | 功能描述 |
|---|---|
| Activity Manager | 管理应用的生命周期，以及常用的导航回退功能 |
| Location Manager | 提供地理位置和定位服务 |
| Package Manager | 管理应用程序的安装 |
| Notification Manager | 管理状态栏的通知 |
| Resource Manager | 提供应用程序使用的各种非代码资源，比如本地字符串、图片、布局文件、颜色文件等 |
| Window Manager | 管理应用程序的窗口 |
系统运行库层(Native)
从图中可以看出这里分为了俩个部分，分别是C/C++程序库和Android运行时库。
C/C++库
这些C/C++库程序可以被应用框架层所使用，至于为什么Android系统要使用C/C++库，而不都用Java库，原因主要是C/C++代码执行效率更高，而且很多功能有成熟的C++代码，不用重新写，主要C/C++程序库：
| 名称 | 功能描述 |
|---|---|
| OpenGL ES | 3D绘图函数库 |
| Libc | 标准C系统函数库，专门为嵌入式Linux的设备定制 |
| Media Framework | 多媒体库 |
| Webkit | WebView使用 |
| OpenMAX AL | 一个多媒体应用程序的标准框架 |
| SQLite | 轻量级的关系型数据库引擎 |
Android运行时库
这个部分非常容易被忽略，这里又分为了核心库和ART。其中核心库提供了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。
而ART则是专门为移动设备定制的Java虚拟机，在之前还有被淘汰的Dalvik虚拟机，关于虚拟机的知识我们后面细说。这里要明白一点就是ART和JVM还是有很大的区别，它是由C++编写，用来运行Java程序，所以非常关键。而且Android系统还允许同时允许多个ART实例，这也就是我们常说的：在Android系统中，每个进程都有一个虚拟机，一个APP发生崩溃不会影响其他APP。
硬件抽象层(HAL)
硬件抽象层位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层，目的就是将硬件抽象化，这样各种硬件就可以根据接口进行开发和适配。
Linux内核层(Linux Kernel)
Android的核心服务是基于Linux内核，同时在该基础上添加了Android专用的驱动，比如Binder。由于Linux系统的优秀性，基于Linux在安全性、内存管理、进程管理等都有了很大优势。
Android系统架构(进程角度)
前面所说的Android系统架构固然经典，但是却无法直观地看出系统的运行，因为代码是死的，而系统是活的。所以这里使用gityuan博客一张非常经典的图来让系统动起来：
这张图从进程的角度重新来审视Android系统架构，从上电开机到显示出APP页面的整个过程中涉及了哪些服务，创建了哪些进程，这样可以更让我们容易理解Android系统，下面简单说说每个流程。
Loader层
首先就是Boot ROM，当手机处于关机状态时，长按电源键开机，引导芯片从固化在ROM里的预设代码开始执行，然后机制引导程序到RAM中。
而Boot Loader就是引导程序，主要是检查RAM，初始化硬件参数等功能。
Linux内核层
前面我们知道Android系统是基于Linux内核，而这时会启动Linux内核的俩个主要进程：
- 启动Kernel的swapper进程(pid=0)，该进程又称为是idle进程，是Kernel由无到有的第一个进程，用于初始化进程管理、内存管理，加载Display、Camera Driver、Binder Driver等工作。
- 启动kthreadd进程(pid=2)，该进程是Linux系统的内核进程，会创建内核工作线程kworkder，软中断线程ksoftirqd等内核守护进程。kthreadd进程是所有内核进程的鼻祖。
Native层
上面所说的都是Linux内核进程，而到Native层会创建init进程(pid=1)，该进程是用户进程，也是所有用户进程的鼻祖。
init进程的主要作用：
- init进程会孵化出ueventd、logd、installd、adbd等用户守护进程(系统必需的一些服务)。
- init进程还会启动servicemanager(binder服务管家)、bootanim开机动画等重要服务。
- init进程还会孵化出用来管理C++ Framework库的Media Server进程。
- init进程会孵化出Zygote进程，Zygote进程是Android系统第一个Java进程(虚拟机进程)，所以Zygote是所有Java进程的父进程。
而这里Native层和Linux内核层的通信是利用系统调用，关于系统调用简单来说就是Linux内核为了防止用户态的程序随意调用内核代码导致内核挂掉，所有想使用内核的服务都必须通过系统调用。
这里有一些同学之前认为C++层的代码就是内核层，其实不是的，真正内核层的只有Linux内核层，Native层是用户态的C/C++实现部分。
Java Framework层
Zygote进程是由init进程通过解析init.rc后fork而来，由Zygote进程开启Java世界，主要包括：
- 加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket服务端套接字，这个是为了响应后面fork新进程的需求。
- 加载虚拟机，即创建ART虚拟机。
- 预加载类preloadClass。
- 预加载资源preloadResources。
然后Zygote进程还会孵化出System Server进程，该进程同时也是Zygote孵化的第一个进程，该进程非常熟悉了，它管理着Java framework，包括AMS、WMS等各种服务。
这里有个非常重要的点，就说JNI技术，通过JNI技术打通了Java世界和C/C++世界。
应用层
Zygote进程会孵化出第一个APP进程就是Launcher了，即桌面APP，每个APP至少运行在一个进程上，而这些进程都是由Zygote进程孵化而来。
经过上面的流程梳理，我们更可以发现Android系统设计的巧妙，每一层都有对应的作用，都由相应的进程来管理，我们可以通过Linux的ps命令来简单查看当前系统的所有进程。
Android系统源码目录
不想下载源码的，可以直接在该在线网址查看：aospxref.com/android-12.…
这里我们来看看Android系统源码的目录结构，有一个大致了解，在后面对找源码有帮助。整个目录如下，我这是android 12的源码：
| Android源码跟目录 | 描述 |
|---|---|
| art | ART运行环境 |
| bionic | C库 |
| bootable | 启动引导相关代码 |
| build | 存放编译规则以及基础开发包配置 |
| cts | 兼容性测试套件 |
| dalvik | Dalvik虚拟机 |
| developers | 开发者目录 |
| development | 与应用程序开发相关 |
| device | 设备相关配置 |
| external | 开源模组相关文件 |
| frameworks | 应用程序框架，Android系统核心部分，由Java和C++编写 |
| hardware | 硬件抽象层代码 |
| kernel | Linux内核代码和配置 |
| libcore | 核心库 |
| libnativehelper | 动态库，实现JNI库的基础 |
| packages | 应用程序包 |
| pdk | 本地开发套件 |
| platform_testing | 平台测试 |
| prebuilts | X86和ARM架构下预编译的一些资源 |
| sdk | SDK和模拟器 |
| system | 底层文件系统库 |
| toolchain | 工具链文件 |
对上面几个常用的目录，再做一下说明：
| packages目录 | 描述 |
|---|---|
| apps | 系统应用程序目录 |
| inputmethods | 输入法目录 |
| modules | 一些模块组件程序 |
| providers | 内容提供者目录 |
| screensavers | 屏幕保护程序 |
| services | 通信服务程序 |
| wallpapers | 壁纸程序 |
然后就是应用框架部分，着部分是我们开发所涉及的核心部分，一方面给应用层开发提供API，另一方面与native库进行衔接，而主要目录就是在frameworks下的base和av目录：
| frameworks/base目录 | 描述 |
|---|---|
| core | 核心库 |
| include | 头文件 |
| libs | 库 |
| media | 多媒体相关 |
| opengl | 图形相关API |
| cmds | am等命令 |
| data | 字体和声音数据文件 |
| native | 本地库 |
上面只是列出了一部分，还有很多知识，我们在使用到时再具体分析。
总结
本篇作为Android系统架构的概述，必须要清晰地理解Android系统的分层，以及每一层的作用。其次就是Android系统中涉及的重要进程，比如init、Zygote进程等，理解这些进程的运行，可以更好地从动态角度理解Android系统，在后面文章中，会对这些进程都仔细分析。
笔者水平有限，文章有错欢迎指正。最后记录一下Flag。# 一个Android开发的学习Flag记录贴
