1.2 Android系統(tǒng)架構(gòu)解析

本節(jié)將討論Android的系統(tǒng)架構(gòu)。Android系統(tǒng)架構(gòu)和其他操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構(gòu)。共分為4個(gè)層，從高層到低層分別是應(yīng)用程序?qū)印?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層和Linux核心層，Android的體系結(jié)構(gòu)，如圖1-6所示。

下面將對(duì)這4層進(jìn)行詳細(xì)的分析和介紹。

1.應(yīng)用層

應(yīng)用是用Java語言編寫的運(yùn)行在虛擬機(jī)上的程序，即圖中最上層的藍(lán)色部分，如圖1-7所示。其實(shí)，Google最開始時(shí)就在Android系統(tǒng)中捆綁了一些核心應(yīng)用，比如E-mail客戶端、SMS短消息程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人管理程序等，如圖1-7所示。

2.應(yīng)用框架層

這一層是編寫Google發(fā)布的核心應(yīng)用時(shí)所使用的API框架，開發(fā)人員同樣可以使用這些框架來開發(fā)自己的應(yīng)用，這樣便簡(jiǎn)化了程序開發(fā)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，但是必須遵守其框架的開發(fā)原則,如圖1-8所示。

從圖1-8可以看出，Android提供了如下一些組件。

（1）豐富而又可擴(kuò)展的視圖（Views）：可以用來構(gòu)建應(yīng)用程序，它包括列表（lists）、網(wǎng)格（grids）、文本框（text boxes）、按鈕（buttons），甚至可嵌入的Web瀏覽器。

（2）內(nèi)容提供器（Content Providers）：它可以讓一個(gè)應(yīng)用訪問另一個(gè)應(yīng)用的數(shù)據(jù)（如聯(lián)系人數(shù)據(jù)庫），或共享它們自己的數(shù)據(jù)。

（3）資源管理器（Resource Manager）：提供非代碼資源的訪問，如本地字符串、圖形、布局文件（layout files）。

（4）通知管理器（Notification Manager）：應(yīng)用可以在狀態(tài)欄中顯示自定義的提示信息。

（5）活動(dòng)管理器（Activity Manager）：用來管理應(yīng)用程序生命周期并提供常用的導(dǎo)航退回功能。

（6）窗口管理器（Window Manager)：管理所有的窗口程序。

（7）包管理器（Package Manager）：Android系統(tǒng)內(nèi)的程序管理。

3.系統(tǒng)運(yùn)行庫（C/C++庫以及Android運(yùn)行庫）層

當(dāng)我們使用Android應(yīng)用框架時(shí)，Android系統(tǒng)會(huì)通過一些C/C++庫來支持對(duì)我們使用的各個(gè)組件，使其能更好地為開發(fā)者服務(wù)。下面是一些核心的庫及其功能，如圖1-9所示。

從圖中可以看出，系統(tǒng)運(yùn)行庫層可以分成兩部分，分別是系統(tǒng)核心庫和Android運(yùn)行時(shí)，具體介紹如下。

系統(tǒng)核心庫：系統(tǒng)核心庫是應(yīng)用程序框架的支撐，是連接應(yīng)用程序框架層與Linux內(nèi)核層的重要紐帶。其主要分為如下幾個(gè)。

● Surface Manager：執(zhí)行多個(gè)應(yīng)用程序時(shí)候，負(fù)責(zé)管理顯示與存取操作間的互動(dòng)，另外也負(fù)責(zé)2D繪圖與3D繪圖進(jìn)行顯示合成。

● Media Framework：多媒體庫，基于PacketVideo OpenCore；支持多種常用的音頻、視頻格式錄制和回放，編碼格式包括MPEG4.MP3.H.264.AAC、ARM。

●SQLite：型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫引擎。

●OpenGL|ES：根據(jù)OpenGL ES 1.0API標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)的3D繪圖函數(shù)庫。

●FreeType：提供點(diǎn)陣字與向量字的描繪與顯示。

●WebKit：一套網(wǎng)頁瀏覽器的軟件引擎。

●7SGL：底層的2D圖形渲染引擎。

●SSL：在Andorid上通信過程中實(shí)現(xiàn)握手。

●Libc：從BSD繼承來的標(biāo)準(zhǔn)C系統(tǒng)函數(shù)庫，專門為基于embedded linux的設(shè)備定制。

Android運(yùn)行時(shí)：Android應(yīng)用程序時(shí)采用Java語言編寫，程序在Android運(yùn)行時(shí)中執(zhí)行，其運(yùn)行時(shí)分為核心庫和Dalvik虛擬機(jī)兩部分。

● 核心庫：核心庫提供了Java語言API中的大多數(shù)功能，同時(shí)也包含了Android的一些核心API，如android.os、android.net、android.media等。

● Dalvik虛擬機(jī)：Android程序不同于J2me程序，每個(gè)Android應(yīng)用程序都有一個(gè)專有的進(jìn)程，并且不是多個(gè)程序運(yùn)行在一個(gè)虛擬機(jī)中，而是每個(gè)Android程序都有一個(gè)Dalivik虛擬機(jī)的實(shí)例，并在該實(shí)例中執(zhí)行。Dalvik虛擬機(jī)是一種基于寄存器的Java虛擬機(jī)，而不是傳統(tǒng)的基于棧的虛擬機(jī)，并進(jìn)行了內(nèi)存資源使用的優(yōu)化以及支持多個(gè)虛擬機(jī)的特點(diǎn)。需要注意的是，不同于J2me，Android程序在虛擬機(jī)中執(zhí)行的并非編譯后的字節(jié)碼，而是通過轉(zhuǎn)換工具dx將Java字節(jié)碼轉(zhuǎn)成dex格式的中間碼。

4.Linux內(nèi)核（Linux Kernel）層

Android運(yùn)行在Linux kernel 2.6之上，但是把Linux內(nèi)受GNU協(xié)議約束的部分做了取代，這樣在Android的程序可以用于商業(yè)目的。

Linux內(nèi)核是硬件和軟件層之間的抽象層，如圖1-10所示。

Android的核心系統(tǒng)服務(wù)基于Linux 2.6內(nèi)核，如安全性、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)模型等都依賴于該內(nèi)核。Linux內(nèi)核同時(shí)也作為硬件和軟件棧之間的抽象層。Android更多的是需要一些與移動(dòng)設(shè)備相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序，主要的驅(qū)動(dòng)如下所示。

● 顯示驅(qū)動(dòng)（Display Driver）：基于Linux的幀緩沖（Frame Buffer）驅(qū)動(dòng)。

● 盤驅(qū)動(dòng)（KeyBoard Driver）：作為輸入設(shè)備的鍵盤驅(qū)動(dòng)。

● Flash內(nèi)存驅(qū)動(dòng)（Flash Memory Driver）：基于MTD的Flash驅(qū)動(dòng)程序。

● 照相機(jī)驅(qū)動(dòng)（Camera Driver）：常用的基于Linux的v4l2（Video for Linux）驅(qū)動(dòng)。

● 音頻驅(qū)動(dòng)（Audio Driver）：常用的基于ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）的高級(jí)Linux聲音體系驅(qū)動(dòng)。

● 藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)（Bluetooth Driver）：基于IEEE 802.15.1標(biāo)準(zhǔn)的無線傳輸技術(shù)。WiFi驅(qū)動(dòng)：基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)程序。

● Binder IPC驅(qū)動(dòng)：Android的一個(gè)特殊的驅(qū)動(dòng)程序，具有單獨(dú)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，提供進(jìn)程間通信的功能。

● Power Management（電源管理）：比如電池電量等。