Android操作系统架构

一、Android底层内核空间以Linux Kernel作为基石，上层用户空间由Native系统库、虚拟机运行环境、框架层组成，通过系统调用（Syscall）联通系统的内核空间与用户空间，对于用户空间主要采用C++和Java代码编写，通过JNI技术打通用户空间的Java层和Native层，从而连通整个系统。

上图是Android系统的架构组成，下图是Android系统启动的过程

 安卓系统启动过程：BootLoader引导开机，然后依次进入->Kernel->Native->Framework->App

1、Loader层

Boot ROM:当手机处于关机状态时，长按Power键开机，引导芯片开始从固化在ROM里的预设代码开始执行，然后加载引导程序到RAM

Boot Loader:这是启动Android系统之前的引导程序，主要是检查RAM，初始化硬件参数等功能

2、Linux内核层

（1）Android平台的基础是Linux内核，比如ART虚拟机最终调用底层Linux内核来执行功能

（2）Linux内核安全机制为Android提供相应的保障，也允许设备制造商为内核开发硬件驱动程序

（3）启动Kernel的swapper进行（pid = 0）:该进程又称为idle进程，系统初始化Kernel由无到有开创的第一个进程，用于初始化进行管理、内存管理，加载Display，Camera Driver、Binder Driver等相关工作

（4）启动kThreadd进程（pid = 2）:是Linux的内核进程，会创建内核工作线程kworker，软终端线程ksoftirqd，thermal等内核守护进程，kThreadd是所有内核进程的鼻祖。

3、硬件抽象层（HAL）

提供标准接口，HAL包含多个库模块，其中每个模块都为特定类型的硬件组件实现一组接口，比如WIFI/蓝牙模块，当框架API请求访问设备硬件时，Android系统将为该硬件加载相应的库模块

4、Android Runtime & 系统库

（1）每个应用都在其自己的进程中运行，都有自己的虚拟机实例

（2）ART通过执行DEX文件可在设备运行多个虚拟机，DEX文件是一种专为Android设计的字节码格式文件，经过优化，使用内存很少

（3）ART主要包括预先（AOT）和即时（JIT）编译，优化的垃圾回收（GC）以及调试相关的支持

（4）这里Native系统库主要包括init孵化来的用户空间的守护进程、HAL层以及开机动画等，启动init进程(pid = 1)是Linux系统的用户进程，init进程是所有用户进程的鼻祖

init进程会孵化出ueventd、logd、healthd、installd、adbd、lmkd等用户守护进程

init进程还启动servicemanager(binder服务管家)、bootanim(开机动画)等重要服务

init进程孵化出Zygote进程，Zygote进程是Android系统的一个Java进程（虚拟机进程），Zygote进程是所有Java进程的父进程，Zygote进程本身是由init进程孵化而来

5、Framework层

（1）Zygote进程是由init进程通过解析init.rc文件后fork生成的，Zygote进程主要包含：

a.加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket服务端套接字

b.加载虚拟机

c.提前加载类preloadClasses

d.提前加载资源preloadResouces

（2）System Servier进程，是由Zygote进程fork而来，System Server是Zygote孵化的第一个进程，System Server负责启动和管理整个Java framework，包含ActivityManager，WindowManager，PackageManager，PowerManager等服务

（3）Media Server进程，是由init进程fork而来，负责启动和管理整个C++ framework，包含AudioFlinger，Camera Service等服务

6、APP层

（1）Zygote进程服务出的第一个App进程是Launcher，这是用户看到的桌面App

（2）Zygote进程还会创建Browser，Phone，Email等APP进程，每个App至少运行在一个进程上

（3）所有的App进程都是Zygote进程fork生成的

7、Syscall && JNI

（1）Native与Kernel之间有一层系统调用层（Syscall）

（2）Java层与Native(C/C++)层之间的纽带JNI