Android系统框架结构

下图是Android系统架构图：

1. 应用层（System Apps）：

系统内置的应用程序以及非系统级的应用程序都属于应用层，负责与用户进行直接交互，通常都是用Java进行开发的。

2、Framework（应用程序架构层）：提供开发Android应用程序所需的一系列类库，使开发人员可以进行快速的应用程序开发。Activity、Service、Notification等等都是framework提供给我们的。

我们可以称Framework层才真正是Java语言实现的层，在这层里定义的API都是用Java语言编写。但是又因为它包含了JNI的方法，JNI用C/C++编写接口，根据函数表查询调用核心库层里的底层方法，最终访问到Linux内核。那么Framework层的作用就有2个。

1.用Java语言编写一些规范化的模块封装成框架，供APP层开发者调用开发出具有特殊业务的手机应用。

2.用Java Native Interface调用core lib层的本地方法，JNI的库是在Dalvik虚拟机启动时加载进去的，Dalvik会直接去寻址这个JNI方法，然后去调用。

3、Libraries（系统运行时库层）：从系统结构图，这层有两个部分。

3.1、Librares：核心库提供了Java5 se API的多数功能，并提供Android的核心API，如android.os，android.net，android.media等。C/C++库的集合，供Android系统的各个组件使用。这些功能通过Android的应用程序框架（application framework）暴露给开发者。

3.2、Android runtime（Core Librares + Dalvik虚拟机）：

Dalvik虚拟机：Dalvik虚拟机是基于apache的java虚拟机（JVM），并被改进以适应低内存，低处理器速度的移动设备环境。Dalvik虚拟机依赖于Linux内核，实现进程隔离与线程调试管理，安全和异常管理，垃圾回收等重要功能。（这里提到java虚拟机，简单叙述一下与Dalvik虚拟机区别：a、java虚拟机运行的是.class，Dalvik虚拟机运行的是.dex；b、java虚拟机基于栈架构。程序在运行时虚拟机需要频繁的从栈上读取或写入数据。Dalvik虚拟机基于寄存器架构，数据的访问通过寄存器间直接传递，这样的访问方式比基于栈方式快的多）

关于Dalvik虚拟机这是比较低版本4.4以下的了，从android4.4开始就出现了ART（android runtime），用来代替Dalvik的新型运行环境。当然在4.4的正式环境中用的还是Dalvik，真正开始用ART取代Dalvik是从android5.0开始的。在启用ART模式后，系统在安装应用的时候会进行一次预编译，在安装应用程序时会先将代码转换为机器语言存储在本地，这样在运行程序时就不会每次都进行一次编译了，执行效率也大大提升。

JNI：Java本地接口(Java Native Interface)，它是一个协议。用来沟通Java代码和外部的本地C/C++代码, 通过该协议 Java代码可以调用外部的本地代码, 外部的C/C++ 代码可以调用Java代码。

涉及到JNI的开发，又要说NDK了。

NDK:Google开发的一套开发和编译工具集, 主要用于Android的JNI开发,是一个用于开发JNI的工具。

4. 硬件抽象层（HAL / HIDL)：

硬件抽象层是位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层，其目的在于将硬件抽象化，为了保护硬件厂商的知识产权，它隐藏了特定平台的硬件接口细节，为操作系统提供虚拟硬件平台，使其具有硬件无关性，可在多种平台上进行移植。 从软硬件测试的角度来看，软硬件的测试工作都可分别基于硬件抽象层来完成，使得软硬件测试工作的并行进行成为可能。通俗来讲，就是将控制硬件的动作放在硬件抽象层中。

5、Linux Kernel（linux内核层）：提供核心系统服务，例如：安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。