1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和代碼結(jié)構(gòu)

對Android系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的了解，可以從其軟件系統(tǒng)架構(gòu)和開源工程的源代碼結(jié)構(gòu)兩個方面進(jìn)行了解。

↘ 1.3.1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.Android的軟件層次

按照自下而上的結(jié)構(gòu)，Android的軟件系統(tǒng)分成4個層次。

● 第1層次：操作系統(tǒng)層（Linux kernel）。Android系統(tǒng)基于Linux操作系統(tǒng)，第1層次為Linux內(nèi)核和相關(guān)驅(qū)動。不同硬件平臺使用不同的內(nèi)核。

● 第2層次：庫（Libraries）和運(yùn)行環(huán)境（Android Runtime）。包括各個本地的C語言和C++庫，可能來自開源工程或者Android的原創(chuàng)。運(yùn)行環(huán)境包括C++語言實(shí)現(xiàn)的虛擬機(jī)（Dalvik Virtual Machine）和Java核心類（Core Libraries）。

● 第3層次：應(yīng)用程序框架（Application Framework）。Android原創(chuàng)Java框架層，由幾個Java庫組成。

● 第4層次：應(yīng)用程序（Applications）。由Java代碼、資源文件、工程描述文件生成的各個單獨(dú)的應(yīng)用程序包。

Android的軟件結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。

從宏觀上說，Android的第1層次由C語言實(shí)現(xiàn)，第2層次由C和/C++實(shí)現(xiàn)，第3、4層次主要由Java代碼實(shí)現(xiàn)。

● Android的操作系統(tǒng)也就是嵌入式Linux的內(nèi)核和相關(guān)驅(qū)動程序，使用C語言編寫，從操作系統(tǒng)的角度運(yùn)行于內(nèi)核空間。

● 庫（又稱為本地框架）和Java虛擬機(jī)實(shí)際上是本地層的程序，使用C語言和C++編寫，從操作系統(tǒng)的角度運(yùn)行于用戶空間。

● 應(yīng)用程序框架（又稱為Java框架）和應(yīng)用程序使用Java語言編寫，從操作系統(tǒng)的角度運(yùn)行于用戶空間。

Android幾個層次之間的主要關(guān)系如下所示。

● 第1層次和第2層次之間，從Linux操作系統(tǒng)的角度來看，是內(nèi)核空間與用戶空間的分界線，第1層次運(yùn)行于內(nèi)核空間，第2、3、4層次運(yùn)行于用戶空間。

● 第2層次和第3層次之間，是本地代碼層和Java代碼層的接口。

● 第3 層次和第4 層次之間，是Android框架層和應(yīng)用程序兩層Java程序的接口，Android的系統(tǒng)API屬于其中的一部分。

2.框架層的主干

在Android四個層次的系統(tǒng)架構(gòu)中，第2層本地框架層和Android運(yùn)行環(huán)境，第3層Java框架層，均屬于框架層的概念中。

框架層部分是Android開源工程中占據(jù)內(nèi)容比重較大的。在Android龐大的框架層中，存在著一個主干部分和若干非主干部分。主干部分是Android系統(tǒng)的核心，主干部分的不同層次具有緊密的聯(lián)系，非主干部分屬于各種相對獨(dú)立的功能模塊。

Android的主干部分主要包括以下方面。

● C/C++基礎(chǔ)庫：提供標(biāo)準(zhǔn)的C語言和C++的編程支持。

● C語言的工具庫：提供Android的特定的純C語言的工具支持。

● init可執(zhí)行程序及其執(zhí)行的腳本init.rc：作為用戶空間第1個進(jìn)程。

● C++的工具庫：提供Android的C++特殊編程支持。

● Binder庫和servicemanager可執(zhí)行程序：提供主要IPC機(jī)制支持。

● 幾個本地可執(zhí)行程序：作為守護(hù)進(jìn)程服務(wù)于Android。

● Dalvik虛擬機(jī)：負(fù)責(zé)執(zhí)行字節(jié)碼。

● Java核心庫：提供標(biāo)準(zhǔn)Java語言的支持。

● Java框架庫：提供Android的各個Java類庫。

● Java框架資源包：提供Android Java框架層的資源。

● Java服務(wù)庫：提供Android Java框架層的系統(tǒng)服務(wù)。

以上的各個方面，基本在軟件層次中是自下而上的排列方式。其中連接本地框架層和Java框架層的是JNI（Java本地調(diào)用）機(jī)制。

↘ 1.3.2 源代碼結(jié)構(gòu)

1.工程的分類

按照Google的Android網(wǎng)站的描述，Android全部代碼的工程分為3個部分。

● 核心工程（Core Project）：建立Android系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在源代碼根目錄的幾個主要的目錄中，Linux內(nèi)核也屬于Android的核心工程。

● 擴(kuò)展工程（External Project）：使用其他開源項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的各個功能，在源代碼的external目錄中。

● 包（Package）：提供Android的應(yīng)用程序包，包括綜合應(yīng)用程序、內(nèi)容提供者、輸入法、墻紙系統(tǒng)等，在源代碼的package目錄中。

2.根目錄的結(jié)構(gòu)

Android源代碼的根目錄的內(nèi)容如表1-1所示。

Android的源代碼是一個龐大的目錄，包括了Java、C和C++等語言的代碼，支持腳本，開發(fā)的二進(jìn)制工具等多方面的內(nèi)容。Android源代碼中核心的框架部分的幾個重要目錄如下所示。

● system/core/：一個基本Linux系統(tǒng)用戶空間的內(nèi)容。

● frameworks/base/include/：本地框架層的頭文件。

● frameworks/base/libs/：本地框架層的源文件。

● frameworks/base/core/java：Java框架庫中主體的Java部分。

● frameworks/base/core/res：Java框架資源包。

● frameworks/base/core/jni：Java框架庫中主體的JNI部分。

● frameworks/base/services/java：Java服務(wù)庫的Java部分。

● frameworks/base/services/jni：Java服務(wù)庫的JNI部分。

● dalvik和libcore：作為Android運(yùn)行環(huán)境虛擬機(jī)和Java核心庫。

以上幾個部分也是Android開源工程中原創(chuàng)性較強(qiáng)的幾個部分，也是整個Android系統(tǒng)的核心和精華。

3.擴(kuò)展工程中的內(nèi)容

Android的擴(kuò)展工程，也就是external目錄中包含了眾多工程。它們大都來自第三方，而非Android開源工程的原創(chuàng)。

external目錄中的內(nèi)容大部分負(fù)責(zé)引擎（engine）的職責(zé)，運(yùn)行于Android提供的較低層，處于被調(diào)用的地位，其中幾個主要的部分如下所示。

● Skia：圖形引擎。

● SQLite：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

● FreeType：字體引擎。

● Webkit：瀏覽器引擎。

● 多媒體引擎。

external目錄中的擴(kuò)展工程如表1-2所示。

external中有些工程是沒有包含在默認(rèn)的開源工程當(dāng)中的，也是默認(rèn)的repo sync不能獲得這些源代碼，但是可以通過git clone得到。