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[操作系统]Android 系统架构


Android 系统从下至上分为四层:Linux 内核、Android 核心库及Android 运行时环境(Android Runtime)、

应用程序框架以及应用程序等。

Linux 内核(Linux Kernel)
Android 的核心系统服务依赖于Linux 2.6,例如,安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。
Linux Kernel 也作为硬件和软件之间的抽象层,它隐藏具体硬件细节而为上层提供统一的服务。
除了标准的 Linux 内核以外,Android 系统还增加了内核的驱动程序,例如,显示驱动、蓝牙驱动、
相机驱动、闪存卡驱动、Binder IPC 驱动、输入设备驱动、USB 驱动、WiFi 驱动、音频系统驱动、电源管
理等,为Android 系统的运行提供基础性支持。
这样分层的好处就是使用下层提供的服务而为上层提供统一的服务,屏蔽本层及以下层的差异,当本
层及以下层发生了变化时,不会影响到上层。也就是说,各层各尽其职,各层提供固定的SAP(Service Access
Point),即高内聚、低耦合。

Android 核心库(Libraries)
Android 包含一个C/C++库的集合,以供Android 系统的各个组件使用。这些功能通过Android 的应用
程序框架(Application Framework)展现给开发者。下面列出一些核心库:
 1、系统 C 库——由BSD 继承衍生的标准C 系统函数库(libc),调整为基于嵌入式Linux 设备的库。
 2、媒体库——基于 PacketVideo 的OpenCORE。这些库支持播放和录制多种流行的音频和视频格式,
以及多种媒体格式的编码/解码格式,包括MPEG4、 H.264、 MP3、AAC、AMR、JPG、PNG。
3、 界面管理——显示子系统的管理器,管理访问显示子系统和无缝组合多个应用程序的二维和三维
图形层。
    4、LibWebCore——新式的Web 浏览器引擎,驱动Android 浏览器和可嵌入的Web 视图。
5、 SGL——Skia 图形库,基本的2D 图形引擎。
6、 3D libraries——基于OpenGL ES APIs 的实现。该库使用硬件3D 加速或使用高度优化的3D 软加
速。
7、 FreeType ——位图(Bitmap)和矢量(Vector)字体渲染。
8、 SQLite ——所有应用程序都可以使用的强大而轻量级的关系数据库引擎。

Android 运行时环境(Android Runtime)
在 Linux 内核层上还有一个Android 运行时层,该层包括Dalvik 虚拟机及Java 核心库,提供了Java
编程语言核心库的大多数功能。
Dalvik 虚拟机是Android 使用的Java 虚拟机。每一个Android 应用程序是Dalvik 虚拟机中的实例,运
行在它们自己的进程中。Dalvik 虚拟机设计成在一个设备上可以高效地运行多个虚拟机。Dalvik 虚拟机可
执行的文件格式是.dex,.dex 格式是专为Dalvik 设计的一种压缩格式,适合内存和处理器速度有限的系统。
大多数虚拟机(包括JVM)都是基于栈的,而Dalvik 虚拟机则是基于寄存器的。两种架构各有优劣,
一般而言,基于栈的机器需要更多的指令,而基于寄存器的机器指令更大。DX 是一套工具,可以将
Java .class 转换成 .dex 格式。一个.dex 文件通常会有多个.class。由于.dex 有时必须进行最佳化,会使文
件大小增加1~4 倍,以ODEX 结尾。
Dalvik 虚拟机依赖于Linux 内核提供基本功能,如线程和底层内存管理。

Android 应用程序框架(Application Framework)
位于 Android 程序库和运行时上面的是应用程序框架层。通过提供开放的开发平台,Android 使开发
者能够访问核心应用程序所使用的API 框架,这样使得组件的重用得以简化,任何应用程序都能发布它的
功能且任何其他应用程序可以使用这些功能(需要服从框架执行的安全限制)。从而使开发者可以编制极
其丰富和新颖的应用程序,自由地利用设备硬件优势、访问位置信息、运行后台服务、设置闹钟、向状态
栏添加通知等。
每个应用程序其实是一组服务和系统,包括:
 视图(View)——丰富的、可扩展的视图集合,用来构建应用程序。包括列表(ListView)、网格
(Grid)、文本框(EditText/TextView)、按钮(Button)等,甚至是可嵌入的网页浏览器(WebView)。
 内容提供器(Content Providers)——使应用程序可以访问其他应用程序(如通讯录)的数据,或
共享自己的数据。
 资源管理器(Resource Manager)——提供对于非代码资源的访问,如本地化字符串、图形和布局
文件。
 通知管理器(Notification Manager)——使应用程序能够在状态栏显示自定义的提示信息。
 活动管理器(Activity Manager)——管理应用程序生命周期,并提供常用的导航回退功能

Android 应用程序
Android 装配一个核心应用程序集合,连同系统一起发布,这些应用程序包括电子邮件客户端、SMS
程序、日历、地图、浏览器、联系人和其他设置等。而所有应用程序都是用Java 语言编写的,由用户开发
的Android 应用程序和Android 核心应用程序是同一层次的。