Android架构 2019-12-15

第一章 Android体系

Android对应内核版本

Android版本	API版本	内核版本
7.1	25	4.1
5.1	22	3.4
2.2	8	2.6

更新特性

2.2

• 引入JIT，just-in-time complilation 即时编译技术，提高Valvik运行速度。

2.3

• Dalvik层面，引入并打的垃圾回收机制，使GC垃圾回收时不必暂停AP。
• OBB，opqaue binary blobs，APK扩展文件。Android的apk包不可超50MB，OBB提供变通方案。
• Ext4代替YAFFS作为默认文件系统。

3.2

• fragment机制，使多个client area可同时共存。
• 硬件加速的OGL render 2D，
• Renderscript，Android的类GL语言

4.2

• SELiunx
• OGL ES 3.0
• 蓝牙LE

4.4

• 4.4主要是瘦身，引入procstats，zRAM（交换页压缩到/dev/block/zram0）
• ART虚拟机，Android RunTime，预备代替Dalvik

5.0

• 正式采用ART，它通过AOT(Ahead of Time 预先编译技术)而不是JIT，提前把Dalvik字节码编译为Native code。
• OGL ES 3.1
• 5.0发布拖了半年，还有重大bug。迅速推出了5.1。

7.0

• Vulkan
• VR
• 使用Oracle的OpenJDK，所以Dalvik虚拟机的字节码有改动。

查看Android版本
源码在packages/apps/settings,里面通过如getprop("or.buid.version.release")或者proc/version获得信息。

Linux
Linux比其他嵌入式OS好用：WinCE占资源，VxWorks费钱。
Linux支持ARM，MIPS，PowerPC等体系结构的处理器。
Linux用X-Windows作为GUI界面，但用它的API写API很痛苦。

Android
Android不是另一个Linux发行版，而是一个完整的software stack。
Android导致厂商产品同质化，且愈发依赖于谷歌公司。

• Android的内核层与Linux几乎相同，
• 但用户层，有Dalvik虚拟机运行时，HAL硬件抽象层，Bionic的glibc，定制的init系统启动守护进程。
• Android利用了liunx特性：控制组，OOM扩展为LowMemKiller，SELinux。
• Android利用了很多开源项目，放在external，如wpa_supplicant，

Android体系结构

APP
DalvikVM	Framworks	JNI	NativeBin
NativeLibraries
Bionic	HAL
Linux2.6
Hardware

Linux体系结构图

APP(c/cpp)
Gnome/KDE/etc
X-Win	NativeBin
NativeLib
Glibc
Linux2.6
Hardware

Android有竞争力在于丰富的框架层，可以用Java开发。
Java包命名规则，让功能模块分在不同namespace。

• android.*，供开发者使用。
• com.android.*，供系统使用。
• java.*，标准java运行时包。

所有框架都在/system/framework下的*.jar。用dexdump分析JAR文件的classes.dex就可以看到包。

Dalvik虚拟机
它不是java虚拟机，它运行的字节码完全不同，是DEX，Dalvik EXecutable,在执行效率和共享内存上做优化，以在移动平台占优。
Dalvik只在JIT会被ART取代，其DEX文件格式仍在使用。

JNI
Dalvik允许AP通过JNI使用Native的ELF共享库。

Bin
Dalvik本身也是一个ELF格式的Bin文件。可以用readelf,objdump分析。NDK的toolchains/提供了工具集。

Bionic
Linux用的是GLibC，libc.so。走GPL协议。
Android用的是自己的C运行时库，Bionic，走BSD协议。
去掉的特性

• 精简系统调用
• 不支持System V IPC。Android不用SYstem V IPC和shm共享内存，用自己的Binder和ASHmem。
• 有限的Pthread，Bionic不需要单独libphtread.so，mutex也阉割了，二用搞笑的内核快速mutex，即futex。
• 有限C++，不支持异常，STL还要用external/stlport，
• 不支持本地化和宽字符。只支持ASCII，Unicode要通过libutils.so支持。

新增特性

• 系统属性，是Android特有属性，Java的System.properties可以访问之，它在共享内存实现，init进程可以写这段内存，其他进程只读权限。
• hardcode的UID/GID。不像UNIX走passwd和group文件作权限管理。Android的ID映射为uXX_aYYY以便于阅读。
• 内置DNS解析
• hardcode的服务和协议。

移植问题
静态编译的同为ARM架构的BusyBox，可以随便复制到其他ARM处理器上的Linux系统运行。
Bionic是为32bit优化的，移植到64也有问题。

原生库

除Bionic还有其他重要库，以对Dalvik，框架，系统进程 支持。
core库

• liblog，/dev/log，提供log ringbuffer机制。
  支持框架的库

Liunx内核，

• ASHMem，匿名共享内存，AP打开char dev/ashmem创建一段内存空间，再map到进程内存。可进行System V通信。
• Binder，char dev/binder，服务注册于此，client在servicemanager帮助下连接服务。
• Logger，内核的ring buffer，由dev/log承载，有logd用户态守护进程。
• ION内存管理
• LowMemKiller，改进自OOM，Android以启发式杀进程，Linux是确定性杀进程。
• sync driver，用于图形栈surfaceflinger。