Android系统架构简单记录

前言

安卓（Android）是一种基于Linux内核（不包含GNU组件）的自由及开放源代码的移动操作系统。主要应用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由美国Google公司和开放手机联盟领导及开发。

Android系统架构是一个复杂而多层次的结构，它基于Linux内核，并在此基础上扩展了丰富的功能和应用程序。

简单记录一下Android系统架构相关内容，记录于此，方便自己查阅。

正文

Android系统架构分为五层，从上到下分别为应用层，应用架构层，系统运行库层，硬件抽象层和Linux内核层。

应用层

Android系统架构的应用层是用户与Android设备交互的直接界面，包含了丰富的系统应用和第三方应用。

应用

1. 系统应用：Android系统自带的一些核心应用，比如电话，短信，日历等。这些应用提供基本的通信。系统应用通常预装在设备上，并享有较高的权限和优先级。

2. 第三应用：用户从应用商店（如Google Play）下载并安装第三方应用。这些应用涵盖了游戏、社交、购物、娱乐、工具等各个领域，极大地丰富了Android生态系统的功能性和多样性。

应用架构层

应用框架层（Framework Layer）在Android系统中至关重要的角色，它位于操作系统和应用程序之间，为开发者提供了一系列核心功能和服务，以便构建高效、功能丰富的应用程序。

主要组件

1. Activity Manager（活动管理器）负责管理应用程序中的Activity生命周期、任务栈以及应用程序的启动和切换等。它确保Activity能够正确地在不同状态间转换，如启动、暂停、停止和销毁，并管理任务栈的创建、销毁和切换。

2. Content Providers（内容提供器）允许应用程序之间共享数据。通过Content Provider，一个应用程序可以将其数据存储（如SQLite数据库、文件等）以统一的方式暴露给其他应用程序，同时保证数据的安全性和隐私性。

3. Broadcast Receivers（广播接收器）用于接收和处理系统或应用发送的广播消息。它可以监听系统广播事件（如设备启动或关闭、网络状态变化等），也可以接收应用内部发送的自定义广播消息。

4. Services（服务）用于执行长时间运行的任务或处理与用户界面无关的操作。它可以在应用程序的生命周期内独立于用户界面运行，并且可以在应用程序被销毁后继续运行。

5. Intent（意图）一种用于在应用内部或应用之间传递消息的机制。它可以用于启动活动、启动服务、发送广播等操作，并可以携带数据（如文本、图片等）以便在不同组件之间传递信息。

等

系统运行库层

Android系统架构中的系统运行库层包含了多个关键组件，主要为上层应用提供必要的服务和支持。

C/C++库

系统运行库层还包括了一系列用C和C++编写的库文件，这些库为Android应用提供了丰富的底层服务。

1. OpenGL ES：用于图形处理，支持开发者在Android平台上创建高性能的2D和3D图形。

2. SQLite：轻量级的数据库管理系统，广泛应用于Android应用中，用于存储和管理应用程序数据。

3. Media Framework：多媒体处理框架，支持视频、音频的播放、录制以及编解码等功能。

4. 其他库：还包括如SSL（安全套接层）用于网络通信安全、WebKit用于网页浏览等。

Android运行时

早期Android系统使用Dalvik虚拟机来执行DEX文件（Dalvik Executable文件）。然而，从Android 5.0（Lollipop）版本开始，Dalvik被ART（Android Runtime）所取代。

1. ART通过预先编译（Ahead-Of-Time, AOT）应用程序代码为机器代码并存储到本地，显著提高了应用程序的运行效率。

2. Dalvik虚拟机（DVM）在运行时即时编译（Just-In-Time, JIT）的方式，每次启动都需要编译，运行效率低。

硬件抽象层

硬件抽象层（HAL，Hardware Abstraction Layer）是对硬件设备的具体实现进行抽象，为上层软件提供统一的接口。

作用

1. 抽象硬件细节：HAL通过提供统一的接口，隐藏了底层硬件的具体实现细节，使上层应用能够更专注于业务逻辑的现，而无需关心硬件的具体型号、规格等。

2. 提高可移植性和可扩展性：由于HAL的存在，上层软件可以在不同的硬件平台上运行而无需进行大量修改，从而提高了软件的可移植性。同时，随着硬件技术的发展，HAL也可以方便地扩展以支持新的硬件特性。

Linux内核层

Linux内核层作为Android系统架构的底层，扮演着至关重要的角色。

核心组件

1. 安全性：Linux内核内置了多种安全机制，如权限管理、访问控制列表（ACLs）、强制访问控制（如SELinux）、以及内核级的加密支持等，这些机制共同为Android系统提供了强大的安全保障。

2. 内存管理：Linux内核通过虚拟内存系统、页面缓存、交换空间等技术高效地管理物理内存和磁盘空间，确保应用程序和系统服务能够稳定、高效地运行。

3. 进程管理：内核负责进程的创建、调度、同步、通信以及终止。它使用复杂的调度算法来确保所有进程都能公平地获得CPU时间，同时提供进程间通信（IPC）机制。

4. 网络协议栈：Linux内核支持完整的TCP/IP协议栈，包括IPv4和IPv6、ARP、ICMP、TCP、UDP等，使得Android设备能够轻松接入互联网，进行网络通信。

5. 驱动模型：Linux内核采用模块化的驱动模型，允许设备驱动程序在运行时动态加载和卸载。这为Android设备提供了广泛的硬件支持能力，包括触摸屏、摄像头、GPS、蓝牙等。

参考文章

1. 《Android系统架构简介》

2. 《百度百科-Android系统构架》