安卓系统结构

安卓系统结构详解

什么是Android?Android详解：Android 是Google开发的基于Linux平台的开源手机操作系统。它包括操作系统、用户界面和应用程序——移动电话工作所需的全部软件，而且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍。谷歌与开放手机联盟合作开发了Android，这个联盟由包括中国移动、摩托罗拉、高通、宏达和T-Mobile 在内的30 多家技术和无线应用的领军企业组成。通过与运营商、设备制造商、开发商和其他有关各方结成深层次的合作伙伴关系，我们希望借助建立标准化、开放式的移动电话软件平台，在移动产业内形成一个开放式的生态系统。我们认为此举必将推进更好、更快的创新，为移动用户提供不可预知的应用和服务。

Android的应用程序框架:
以HelloActivity程序为例，简单介绍Android应用程序的框架。希望读者可以根据HelloActivity，自己写出一个Andorid的应用程序。


　　HelloActivity工程的源代码在Android目录的development/samples/HelloActivity/中，代码的结构如下所示：
development/samples/HelloActivity/
|-- Android.mk
|-- AndroidManifest.xml
|-- res
|   |-- layout
|   |   `-- hello_activity.xml
|   `-- values
|       `-- strings.xml
|-- src
    `-- com
        `-- example
            `-- android
                `-- helloactivity
                    `-- HelloActivity.java

　　其中tests是一个独立的项目，可以暂时不考虑。其他部分看作一个Android的一应用程序的工程。这个工程主要的组成部分如下所示：
Android.mk
是整个工程的“Makefile”，其内容如下所示：
LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE_TAGS := samples
# Only compile source java files in this apk.
LOCAL_SRC_FILES := $(call all-java-files-under, src)
LOCAL_PACKAGE_NAME := HelloActivity
LOCAL_SDK_VERSION := current
include $(BUILD_PACKAGE)
# Use the following include to make our test apk.
include $(call all-makefiles-under,$(LOCAL_PATH))
其中LOCAL_PACKAGE_NAME表示了这个包的名字。这个文件是最终生成的包（*.apk）的名称，注意，包的名称和应用程序目录的名称无关，而与这里的HelloActivity的名称有关。

AndroidManifest.xml

工程的描述文件



    package="com.example.android.helloactivity">
   
        
            
               
               
            
        
   

　　在工程描述文件中，package的名称需要和JAVA文件中包的名称相同，activity 的名称必须和JAVA文件中JAVA类的名称相同，JAVA文件的文件名也必须和其中类的名称相同。
　　而那个android:label的名字既是应用程序在菜单中的名字，也是应用程序启动后的标题。

HelloActivity.java
这是JAVA类文件，这个文件的路径表示在Andorid的JAVA包的结构中的位置，这个包的使用方式为com.example.android.helloactivity。

package com.example.android.helloactivity;
import android.app.Activity;                
import android.os.Bundle;                  
public class HelloActivity extends Activity {
    public HelloActivity() {
    }
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.hello_activity);
    }
}

AndroidManifest.xml和*.JAVA的名称需要匹配（这里的HelloActivity.java和HelloActivity），否则是找不到JAVA类的。

　　程序编译完成后，将生成apk包，将其放置在system/app中即可。除了使用界面启动之外，还可以在QEMU仿真器的启动界面中，使用如下的方式启动：
am start -n com.example.android.helloactivity/com.example.android.helloactivity.HelloActivity

事实上，启动的方法和工程描述文件中包的名称和类的名称有关。

几个注意点：
　　1、应用程序文件夹的名称并无实际的影响
　　2、Android.mk的LOCAL_PACKAGE_NAME，决定APK包的名称；
　　3、AndroidManifest.xml中需要包含包的名称和activity类的名称，并需要和JAVA文件中对应；
　　4、AndroidManifest.xml中application android:label的名称既是应用程序在界面中的名称，也是启动后的标题


Android核心模块及相关技术:
Android作为一个移动设备的平台，其软件层次结构包括了一个操作系统(OS)，中间件(MiddleWare)和应用程序(Application)。根据Android的软件框图，其软件层次结构自下而上分为以下几个层次：　　第一、操作系统层(OS)
　　第二、各种库(Libraries)和Android 运行环境(RunTime)　　第三、应用程序框架(Application Framework)　　第四、应用程序(Application)　　以下分别介绍Andoid各个层次的软件的重点及其相关技术：
　　● 操作系统层(OS)
　　Android使用Linux2.6作为操作系统，Linux2.6是一种标准的技术，Linux也是一个开放的操作系统。Android对操作系统的使用包括核心和驱动程序两部分，Android的Linux核心为标准的Linux2.6内核，Android更多的是需要一些与移动设备相关的驱动程序。主要的驱动如下所示：
　　显示驱动(Display Driver)：
　　基于Linux的帧缓冲(Frame Buffer)驱动
　　键盘驱动(KeyBoard Driver)：
　　作为输入设备的键盘驱动
　　Flash内存驱动(Flash Memory Driver)：
　　基于MTD的Flash驱动程序
　　照相机驱动(Camera Driver)：
　　常用基于Linux的v4l2(Video for Linux)驱动。
　　音频驱动(Audio Driver)：
　　常用基于ALSA(Advanced Linux Sound Architecture，高级Linux声音体系)驱动
　　蓝牙驱动(Bluetooth Driver)：
　　基于IEEE 802.15.1标准的无线传输技术
　　WiFi驱动(Camera Driver)：
　　基于IEEE 802.11标准的驱动程序
　　Binder IPC驱动：
　　Andoid一个特殊的驱动程序，具有单独的设备节点，提供进程间通讯的功能
　　Power Management(能源管理)
　　● 各种库(Libraries)和Android 运行环境(RunTime)
　　本层次对应一般嵌入式系统，相当于中间件层次。Android的本层次分成两个部分一个是各种库，另一个是Android 运行环境。本层的内容
　　大多是使用C++实现的。
　　在其中，各种库包括：
　　C库 ：C语言的标准库，这也是系统中一个最为底层的库，C库是通过Linux的系统调用来实现。
　　多媒体框架(MediaFrameword)：这部分内容是Android多媒体的核心部分，基于PacketVideo(即PV)的OpenCORE，从功能上本库一共
　　分为两大部分，一个部分是音频、视频的回放(PlayBack)，另一部分是则是音视频的纪录(Recorder)。
　　SGL：2D图像引擎。
　　SSL：即Secure Socket Layer位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间,为数据通讯提供安全支持。
　　OpenGL ES 1.0 ：本部分提供了对3D的支持。
　　界面管理工具(Surface Management)：本部分提供了对管理显示子系统等功能。
　　SQLite：一个通用的嵌入式数据库
　　WebKit：网络浏览器的核心
　　FreeType：位图和矢量字体的功能。
　　Android 的各种库一般是以系统中间件的形式提供的，它们均有的一个显著特点就是与移动设备的平台的应用密切相关。
　　Android 运行环境主要指的虚拟机技术——Dalvik。Dalvik虚拟机和一般JAVA虚拟机(Java VM)不同，它执行的不是JAVA标准的字节码(bytecode )而是Dalvik可执行格式(.dex)中执行文件。在执行的过程中，每一个应用程序即一个进程(Linux的一个Process)。 二者最大的区别在于Java VM是以基于栈的虚拟机(Stack-based)，而Dalvik是基于寄存器的虚拟机(Register-based)。显然，后者最大的好处在于可以根据硬件实现更大的优化，这更适合移动设备的特点。
　　● 应用程序框架(Application Framework)
　　Android的应用程序框架为应用程序层的开发者提供APIs，它实际上是一个应用程序的框架。由于上层的应用程序是以JAVA构建的，因此本
　　层次提供的首先包含了UI程序中所需要的各种控件：
　　例如： Views (视图组件)包括 lists(列表), grids(栅格), text boxes(文本框), buttons(按钮)等。甚至一个嵌入式的Web浏览器。
　　一个Andoid的应用程序可以利用应用程序框架中的以下几个部分：
　　Activity (活动)
　　Broadcast Intent Receiver (广播意图接收者)
　　Service (服务)
　　Content Provider (内容提供者)
　　● 应用程序(Application)
　　Android的应用程序主要是用户界面(User Interface)方面的，通常以JAVA程序编写，其中还可以包含各种资源文件(放置在res目录中)JAVA程序及相关资源经过编译后，将生成一个APK包。Android本身提供了主屏幕(Home)，联系人(Contact)，电话(Phone)，浏览器(Browers)等众多的核心应用。同时应用程序的开发者还可以使用应用程序框架层的API实现自己的程序。这也是Android开源的巨大潜力的体现。
                                                                        
怎样使用Eclipse来开发Android源码:
用eclipse＋ADT作为android开发工具，可以说是很方便的，在HelloActivity小程序里我们就感觉到eclipse功能的强大。那么，我们可以用eclipse来开发android源码吗？如果我们直接把android源码里一个工程导入eclipse，一般来说都会出现错误，说许多类库（包）找不到。　　今天找到关于怎样使用eclipse来开发android源码的官方文档：
　　https://sites.google.com/a/android.com/opensource/using-eclipse(需要翻墙,谷歌在中国的地位越来越低了...)
　　从该文档和实践可以总结出几点：
　　1、可以使用eclipse来编辑JAVA程序、检查错误（主要是类库包含和语法方面），但是不能在eclipse上编译运行android源码，还是得在shell中make(或mm或mmm)
　　2、android源码文件夹里提供有一些eclipse配置文件，
　　.claapath：eclipse工程的配置文件，方便我们直接把android源码相应的文件和JAVA包导入工程
　　android-formatting.xml和android.importorder：这个很重要，主要是用来规范我们的编码风格，更容易使我们的代码风格一致
　　3、把android源码作为一个工程导入eclipse时，必须注意两点
　　1)、新建的工程必须是javaproject，不能是androidproject，否则会破坏android源码（一般是多添加文件/文件夹）
　　2)、导入前最好检查.classpath里的文件在android源码中是否有相应的文件（文件夹），否则也会破坏android源码（一般是多添加文件/文件夹）
　　总的来说：
　　1、用eclipse来编辑代码、检查错误
　　2、不在eclipse上编译、运行android源码程序，只能在命令行通过make(或mm或mmm)编译android源码
　　3、可以在eclipse上调试android源码程序（原理：eclipse通过ddms服务器在emulator上进行调试），并可以单步调试、断点调试。
　　下面，从官方文档总结出具体怎样用eclipse来开发android源码
　　1、建立基本的android开发环境
　　请参考官方文档或＜android模拟器在ubuntu8.10的安装＞
　　2、编译android源码
　　android源码根目录下通过make进行编译，请注意一些配置，具体可参考＜android源码的编译＞
　　3、把eclipse工程配置文件复制到android源码根目录下
　　cp development/ide/eclipse/.classpath ./
　　chmod u+w .classpath # Make the copy writable
　　4、修改eclipse程序的配置
　　1）、修改eclipse缓存设置
　　把eclipse.ini（在eclipse软件的安装目录下）的3个值改为下面的值：
　　-Xms128m
　　-Xmx512m
　　-XX:MaxPermSize=256m
　　2）、把android-formatting.xml和android.importorder导入eclipse
　　android-formatting.xml、.classpath和android.importorder都放在development/ide/eclipse/下
　　android-formatting.xml用来配置eclipse编辑器的代码风格；android.importorder用来配置eclipse的import的顺序和结构。
　　在window->preferences->java->Codestyle->Formatter中导入android-formatting.xml
　　在window->preferences->java->Codestyle->OrganizeImports中导入android.importorder
　　3）、安装anyedit插件（可选）
　　在http://andrei.gmxhome.de/anyedit/下载并导入eclipse中
　　5、把android源码作为一个工程导入eclipse
　　导入前先检查.classpath里的文件在android源码中是否有相应的文件（文件夹），否则也会破坏android源码（一般是多添加文件/文件夹），.classpath里多余的路径可删除
　　新建JavaProject（不是androidproject，否则会破坏android源码），选择从已存在的工程导入，工程名任意，完成。
　　导入时，eclipse要build工程，比较慢。导完后，一般都没有错误。
　　6、eclipse上调试android里的程序。
　　先执行：
　　cd android源码目录
　　. build/envsetup.sh
　　lunch 1 # to build the emulator
　　emulator & # you should see a GUI picture of a phone
　　ddms & # you should get a splufty debugging console
　　然后在eclipse中配置调试类型和端口：
　　在Run->Debug Configurations->Remotejavaapplication上双击，然后，”Host:”设为localhost，”Port:”设为8700，”ConnectionType”为Standard(SocketAttach)
　　然后“Apply”
　　注意，在点击”Debug”时苦出错，说8700端口被占用，那么把DDMS程序关掉，重新打开DDMS就OK了。如果提供连不到VM错误时，请注意，要先在DDMS中选中某一进程（对应某一应用程序），才能在eclipse执行Debug。
　　在eclipse调试时，可以设断点、单步调试。估计google团队也是这样开发、调试android应用程序的
　　7、编译android源码
　　执行：
　　cd android源码目录
　　. build/envsetup.sh
　　那么就会多出mm/mmm等命令，mm/mmm用来编译模块（包括C、C＋＋、JAVA程序）。我们也可以直接在android源码根目录下执行“make模块名”来编译模块。

Android中各种JAVA包的功能描述:
在Android的应用程序开发中，通常使用的是JAVA语言，除了需要熟悉JAVA语言的基础知识之外，还需要了解Android提供的扩展的JAVA功能。　　在一般的JAVA应用中，如果需用引用基础类库，通常需要使用如下的方式：
import javax.swing.*;
　　以上代码表示了引用JAVA的GUI组件Swing,javax.swing即JAVA中的一个包。
　　android提供一些扩展的JAVA类库，类库分为若干个包，每个包中包含若干个类。例如：在Android中计算器是一个相对简单的程序，其入口程序文件为Calculator.java，该文件包含了以下内容：
package com.android.calculator2;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.util.Config;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuItem;
import android.view.Window;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.ListView;
import android.content.res.Configuration;
在Android中，各种包写成android.*的方式，重要包的描述如下所示：
android.app ：提供高层的程序模型、提供基本的运行环境
android.content ：包含各种的对设备上的数据进行访问和发布的类
android.database ：通过内容提供者浏览和操作数据库
android.graphics ：底层的图形库，包含画布，颜色过滤，点，矩形，可以将他们直接绘制到屏幕上.
android.location ：定位和相关服务的类
android.media ：提供一些类管理多种音频、视频的媒体接口
android.net ：提供帮助网络访问的类，超过通常的java.net.* 接口
android.os ：提供了系统服务、消息传输、IPC机制
android.opengl ：提供OpenGL的工具
android.provider ：提供类访问Android的内容提供者
android.telephony ：提供与拨打电话相关的API交互
android.view ：提供基础的用户界面接口框架
android.util ：涉及工具性的方法，例如时间日期的操作
android.webkit ：默认浏览器操作接口
android.widget ：包含各种UI元素（大部分是可见的）在应用程序的屏幕中使用

Android应用开发入门五问:
1. Android是什么?　　Android 是Google开发的基于Linux平台的开源手机操作系统。它包括操作系统、用户界面和应用程序 —— 移动电话工作所需的全部软件，而且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍。谷歌与开放手机联盟合作开发了 Android，这个联盟由包括中国移动、摩托罗拉、高通、宏达和 T-Mobile 在内的 30 多家技术和无线应用的领军企业组成。
　　Android 作为谷歌企业战略的重要组成部分，将进一步推进"随时随地为每个人提供信息"这一企业目标的实现。
　　2. Android用什么语言开发的?
　　Android的SDK(software development kit)是Java的，将来可能有其他语言版本。
　　SDK下载地址：http://code.google.com/android/download.html
　　3. Android模拟器是用什么开发的?
　　Android的核心是Java虚拟机，为了高效，目前来看，google是不会支持其它语言的开发的。不过，android的模拟器是用qeum开发的，它的镜像文件分成4部分放在tools目录下，如果我们将qeum修改一下，说不定能玩一下它的linux系统。
　　4. 怎么进行Android开发?
　　Android支持在模拟器上运行和调试应用软件，有兴趣的朋友可以下载他的SDK(software development kit)来了解android的界面;然后应该学习android的基本框架和应用程序的构成;最后就可以试着在sdk的API Demo的基础上开发自己的application了。
　　希望刚刚了解软件开发的朋友不要着急，一步一个脚印，一定会茁壮成长，开发优秀的application的。
　　5. 有哪些好的网络资源可供Android学习者用的呢?
　　首先，最好的最基本的学习资料无疑是SDK的文档了，也就是这个地方(http://code.google.com/intl/zh-CN/android/documentation.html)的介绍，它循序渐进的介绍了Android的各个方面。
　　其次，大家可能有对android文档不太理解的地方，或者自己的想法等等，完全可以通过下面的groups进行咨询和交流：
　　◆Android Beginner http://groups.google.com/group/android-beginners?lnk=
　　◆Developper Groups http://groups.google.com/group/android-developers
　　◆Android Internals http://groups.google.com/group/android-internals?lnk=
　　◆Android Porting http://groups.google.com/group/android-porting?lnk=

深入详解Android GSM驱动模块:

上文说到request是接收,是通过ril_event_loop中的多路复用I/O,也对初始化做了 分析.现在我们来仔细看看这个机制如何运转。　　ril_event_set负责配置一个event,主要有两种event：
ril_event_add添加使用多路I/O的event,它负责将其挂到队列,同时将event的通道 句柄fd加入到watch_table,然后通过select等待.
ril_timer_add添加timer event,它将其挂在队列,同时重新计算最短超时时间.
无论哪种add,最后都会调用triggerEvLoop来刷新队列,更新超时值或等待对象.
　　刷新之后, ril_event_loop从阻塞的位置,select返回,只有两种可能,一是超时,二 是等待到了某I/O操作.
超时的处理在processTimeouts中,摘下超时的event,加入pending_list.
检查有I/O操作的通道的处理在processReadReadies中,将超时的event加入 pending_list.
最后在firePending中,检索pending_list的event并依次执行event->func.
这些操作完之后,计算新超时时间,并重新select阻塞于多路I/O.
　　前面的初始化流程已分析得知,初始化完成以后,队列上挂了3个event对象,分别是：
s_listen_event: 名为rild的socket,主要requeset & response通道
s_debug_event: 名为rild-debug的socket,调试用requeset & response通道（流 程与s_listen_event基本相同,后面仅分析s_listen_event）
s_wakeupfd_event: 无名管道,用于队列主动唤醒（前面提到的队列刷新,就用它来 实现,请参考使用它的相关地方）。

ADT和Eclipse开发Android程序时注意点:最近使用Eclipse配合ADT开发Android感觉到bug还是很多的，问题比Symbian还要多，突然感觉到微软真的是处处想到开发者。Eclipse的稳定性和运行效率再次体现出了Java的不足。除了 R.id.XXX cannot be resolved解决方法 这样的问题解决了外，新问题来了，编译时总是报错，clear build后，重启Eclipse还是错误。奇怪了，仔细用FileMon监视了下文件变化，Eclipse和ADT竟然在C:\Documents and Settings\android123.com\Local Settings\Application Data\Android 文件夹中建立和很多文件(其中android123.com是我当前电脑用户名)，似乎是Cache缓存，清空后才解决问题。