安卓开发（一） 历史和安卓系统构成

历史

谈到操作系统，就不得不提到Linux内核，时至今日，它已经成为全球被最广泛移植的操作系统内核，当然Linux内核的老爹类Unix内核则更是如此了，不仅在嵌入式、个人计算机平台取得了成功，就连ps4或是Xbox等家用机方面也得到了广泛应用，不过暂不谈。作为一个成熟的内核解决方案，Android与2003年末创建时，自然也选择了它作为自家的内核。虽然当初这个项目旨在创建数字相机的操作系统，但由于智能机的发展以及相机业务市场需求实在堪忧，于是Android成为一款面向智能手机的操作系统。于2005年7月11日Android Inc.被美国科技企业Google收购，也就有了后来我们熟知的安卓。当然时至今日，安卓不仅只是手机的操作系统，它也进军了智能电视、平板、等，或是被某些国产山寨游戏机和所谓国产主机所采用。

虽然安卓采用了Linux内核，但并不代表它就是Linux系统的变种，相反，它并不支持也不支持标准的GNU库，而且为了在移动设备上取得优越的可移植性，对Linux内核做了定制，采用在内核上跑虚拟机的方式，这里谷歌又采用了聪明的一招——JAVA，现在，有了JAVA成熟的虚拟机机制和理论（需要注意Google单独写了Android的JAVA虚拟机——Dalvik Virtual Machine）、以及Linux内核的加持，Android系统的开发就少做了很多工作。理解了上述这点，就可以理解安卓系统中可能稍显“怪异”的机制。

构成

粗略了解了历史，有助于理解安卓看似舍近求远的系统设计，毕竟对于熟悉的Windows系统而言，它并没有经过一层虚拟机。

安卓系统组成​​​​

上图是安卓系统的典型构成。从上到下依次是：

 其中与Android虚拟机并列的C/C++库可以直接和内核、抽象硬件层沟通，不用经过虚拟机，但也因此需要更多的知识。

而对于Windows而言，在内核之上，便是动态链接库和应用程序了，看起来舍近求远？上文便是笔者的理解。

对于一个app来说，如果仅包含java代码，对于它来说，它调用java api，然后再安卓虚拟机中运行，虚拟机负责翻译为Linux内核代码，最终内核翻译为010001的二进制代码执行，这便是一个最简单、最典型的安卓应用程序的执行了。

更细致点说，如下图给出的，安卓系统的详细结构。

• 应用程序
• 安卓应用程序框架，也即JavaAPI
• C/C++库和Android虚拟机
• 抽象硬件层
• Linux内核

详细的安卓系统组成

上文一直在提Linux内核，稍微懂点操作系统的朋友都知道，Linux内核也是有抽象硬件层HAL的，为什么安卓又多了一层呢？笔者也不懂Google的黑科技，Google把这部分怎么“独立”出来的并不懂，从目前查询到的资料来看，对于Android来说，HAL和Linux内核有些纠缠不清，因为HAL本是Linux内核的一部分，但是由于一些商业原因，安卓和Linux遵循不同的开源标准，所以HAL不得不被拆成两半，一半在内核中，一半在安卓中，但为了避免混淆，只讨论安卓的HAL层。 

现在我们细看我们需要了解的部分，

• 应用程序
  • 电话、相机、浏览器等
• 安卓应用程序框架，也即JavaAPI
• C/C++库和Android虚拟机
  • C/C++库：主要是一些比较需要优化的部分，或是基础的部分，网络通信、多媒体、或是手机3d游戏的API
• 抽象硬件层
• Linux内核
  • 满是各种驱动，用于对设备的适配，图中并没有提及Linux内核的内存管理、文件系统等等部分，因为也不需要了解。

可以看出Android对于系统的优化还是比较上心的，对于一些对硬件要求比较大的应用可以直接调用C++库来实现，因此对于一部分应用程序来说，比如手机游戏、mp4播放器浏览器，它们和阅读器等app的侧重点应当是不同的，可能更注重对于C++库的使用（这部分需要一个叫JNI(java native API)的东西），而不是仅和java虚拟机打交道。

以上大概就是对Android的历史和构成的基本了解

参考：Wikipedia

https://zh.wikipedia.org/wiki/Android#Linux核心

https://zh.wikipedia.org/wiki/类Unix系统

https://en.wikipedia.org/wiki/PlayStation_4_system_software

注：本文日后可能有勘误，如有将在下面贴出