安卓进阶之android系统架构
安卓进阶之android架构
安卓进阶躲不开阅读源码和深入了解安卓的底层，这是一篇入门级别的文章，可以对安卓架构有个大体的认识。
AOSP与Android系统架构
首先要理解andriod和AOSP的关系，我们日常开发的安卓跟市面上的安卓不是一个意思，我们开发的是安卓app，市面上的安卓其实是安卓系统。
维基百科：Android是基于Linux 内核和其他开源软件的修改版本的移动操作系统，主要为智能手机和平板电脑等触摸屏移动设备设计。
官方文档：**Android 开放系统平台 (Android open source project AOSP)**是公开可用且可修改的 Android 源代码。任何人都可以为他们的设备下载和修改 AOSP。 AOSP 提供完整且功能齐全的 Android 移动平台实现。
五层的安卓架构（下图左边），一些书籍或者博客上常见的这张图；最新版可看官方文档（回头看这篇文章的时候可能也会过时）。以下介绍会结合两个图进行说明。
最新的AOSP软件堆栈架构如下图右边，即我们说的android系统架构：
详细介绍如下：
应用层（System apps）
包括Android app、Privileged app、Device manufacture app等应用程序，system apps的意思就是手机系统中的apps，两个版本在这一层是一样的。
- 安卓应用（Android app）：仅使用 Android SDK 中的 Android API 创建的应用程序。
- 特权应用程序（Privileged app）：结合使用 Android 和系统 API 创建的应用程序。这些应用程序必须作为特权应用程序预安装在设备上。
- 设备制造应用程序(Device manufacture app)：使用 Android API、系统 API 和直接访问 Android 框架实现的组合创建的应用程序。
应用框架层（Java API Framework）
我们平时开发都是用到这一层提供的API，而这一层是java编写的，所以称为Java API。Android 4大组件，6大布局，view等系统定义的原生组件都在这层。
由于Framkwork层和Android SDK 是有交集的（或者是包含关系），旧版本中其实是把Framework层和Android SDK合并作为一层去介绍了。
-
Framework层
又称安卓框架。一组 Java 类、接口和其他构建应用程序的预编译代码。该框架的某些部分可通过使用 Android SDK 的 Android API 公开访问。Android 框架代码在应用进程中运行。
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Android SDK = Android API + System API
又称安卓开发工具包。一个软件开发工具包，用于创建与 Android 框架交互的应用程序。 Android SDK 由适用于所有应用程序的 Android API 和仅适用于特权应用程序的系统 API 组成。
后续的源码阅读会经常看到ActivityManagerService（AMS）、WindowManagerService（WMS）这些，这些都是FrameWork层的源码。
| 名称 | 功能描述 |
|---|---|
| Activity Manager（活动管理器） | 管理各个应用程序生命周期，以及常用的导航回退功能 |
| Location Manager（位置管理器） | 提供地理位置及定位功能服务 |
| Package Manager（包管理器） | 管理所有安装在Android系统中的应用程序 |
| Notification Manager（通知管理器） | 使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息 |
| Resource Manager（资源管理器） | 提供应用程序使用的各种非代码资源，如本地化字符串、图片、布局文件、颜色文件等 |
| Telephony Manager（电话管理器） | 管理所有的移动设备功能 |
| Window Manager（窗口管理器） | 管理所有开启的窗口程序 |
| Content Provider（内容提供者） | 使得不同应用程序之间可以共享数据 |
| View System（视图系统） | 构建应用程序的基本组件 |
系统服务（System services）
这个是五层架构中没有提及的部分，是在新版中单独分离出来的一层。
系统服务是模块化的、集中的组件，例如system_server 、SurfaceFlinger 和 MediaService。
**Android 框架 API 公开的功能与系统服务通信以访问底层硬件。**所以它夹在应用框架层和运行库层之间。
系统运行库层
旧版中系统运行库包括native库和ART库。
新版中两者是分开的，而且并不在同一层，旧版中的本机C/C++库，在新版中扩展为本机的进程和库。
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ART库：Android run time是 AOSP提供的Java应用运行环境。所以我们的程序采用java语言编写， 程序在Android运行时中执行。ART 将应用程序的字节码转换为特定于处理器的指令，这些指令由设备的运行时环境执行。
运行时库包括核心库和ART（Android5.0后，Dalvik被ART取代），其中核心库提供了Java语言核心库的大多数功能，这样开发者可以使用Java语言来编写Android应用。
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Native daemons and libraries：本机守护进程和库。
- 该层中的本机守护进程包括
init、healthd、logd和storaged。这些守护进程直接与内核或其他接口交互，不依赖于基于用户空间的 HAL 实现。 - 该层中的本机库包括
libc、liblog、libutils、libbinder和libselinux。这些本机库直接与内核或其他接口交互，不依赖于基于用户空间的 HAL 实现。
- 该层中的本机守护进程包括
硬件抽象层（HAL）
HAL 是一个抽象层，具有供硬件供应商实现的标准接口。 HAL 允许 Android 不了解较低级别的驱动程序实现。使用 HAL 允许在不影响或修改更高级别系统的情况下实现功能。
Linux 内核层（Linux Kernel）
作为任何操作系统的核心部分，内核与设备上的底层硬件进行对话。在可能的情况下，AOSP 内核被拆分为与硬件无关的模块和特定于供应商的模块。
andriod内核是基于Linux内核的，在此基础上添加了关于安卓的驱动。
系统的安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖于该内核。
其中的驱动包括：音频（Audio）、android IPC机制（Binder机制）跨进程通讯、显示 （Display）主要是屏幕显示、按键（Keypad） 处理按键的分发等、蓝牙（BlueTooth）、相机（Camera）、内存分配与共享（Shared Memory）、USB、WIFI、电源管理（power management）
Andriod系统源码目录
官方网站：https://cs.android.com/android/platform/superproject
国内网站：https://www.androidos.net.cn/android/10.0.0_r6/xref
整体架构
| Android源码根目录 | 描述 |
|---|---|
| abi | 应用程序二进制接口 |
| art | 全新的ART运行环境 |
| bionic | 系统C库 |
| bootable | 启动引导相关代码 |
| build | 存放系统编译规则及generic等基础开发包配置 |
| cts | Android兼容性测试套件标准 |
| dalvik | dalvik虚拟机 |
| developers | 开发者目录 |
| development | 应用程序开发相关 |
| device | 设备相关配置 |
| docs | 参考文档目录 |
| external | 开源模组相关文件 |
| frameworks | 应用程序框架，Android系统核心部分，由Java和C++编写 |
| hardware | 主要是硬件抽象层的代码 |
| libcore | 核心库相关文件 |
| libnativehelper | 动态库，实现JNI库的基础 |
| ndk | NDK相关代码，帮助开发人员在应用程序中嵌入C/C++代码 |
| out | 编译完成后代码输出在此目录 |
| packages | 应用程序包 |
| pdk | Plug Development Kit 的缩写，本地开发套件 |
| platform_testing | 平台测试 |
| prebuilts | x86和arm架构下预编译的一些资源 |
| sdk | sdk和模拟器 |
| system | 底层文件系统库、应用和组件 |
| toolchain | 工具链文件 |
| tools | 工具文件 |
| Makefile | 全局Makefile文件，用来定义编译规则 |
应用层部分
应用层位于整个Android系统的最上层，源码根目录中的packages目录对应着系统应用层。它的目录结构如下：
| packages目录 | 描述 |
|---|---|
| apps | 核心应用程序 |
| experimental | 第三方应用程序 |
| inputmethods | 输入法目录 |
| providers | 内容提供者目录 |
| screensavers | 屏幕保护 |
| services | 通信服务 |
| wallpapers | 墙纸 |
应用框架层
应用框架层一方面向上提供接口给应用层调用，另一方面向下与C/C++程序库以及硬件抽象层等进行衔接。
应用框架层的主要实现代码在/frameworks/base和/frameworks/av目录下，其中/frameworks/base目录结构如下：
| /frameworks/base目录 | 描述 |
|---|---|
| api | 定义API |
| cmds | 重要命令：am、app_proce等 |
| core | 核心库 |
| data | 字体和声音等数据文件 |
| docs | 文档 |
| graphics | 图形图像相关 |
| include | 头文件 |
| keystore | 和数据签名证书相关 |
| libs | 库 |
| location | 地理位置相关库 |
| media | 多媒体相关库 |
| native | 本地库 |
| nfc-extras | NFC相关 |
| obex | 蓝牙传输 |
| opengl | 2D/3D 图形API |
| packages | 设置、TTS、VPN程序 |
| sax | XML解析器 |
| services | 系统服务 |
| telephony | 电话通讯管理 |
| test-runner | 测试工具相关 |
| tests | 测试相关 |
| tools | 工具 |
| wifi | wifi无线网络 |
C/C++程序库部分
系统运行库层（Native)中的
C/C++程序库的类型繁多，功能强大，C/C++程序库并不完全在一个目录中，这里给出几个常用且比较重要的C/C++程序库所在的目录位置。
| 目录位置 | 描述 |
|---|---|
| bionic/ | Google开发的系统C库，以BSD许可形式开源。 |
| /frameworks/av/media | 系统媒体库 |
| /frameworks/native/opengl | 第三方图形渲染库 |
| /frameworks/native/services/surfaceflinger | 图形显示库，主要负责图形的渲染、叠加和绘制等功能 |
| external/sqlite | 轻量型关系数据库SQLite的C++实现 |
Android运行时库的代码放在art/目录中。硬件抽象层的代码在hardware/目录中，这一部分是手机厂商改动最大的一部分，根据手机终端所采用的硬件平台会有不同的实现。
参考文章
安卓操作系统（维基百科）
Android进阶解密第一章
Android系统基础架构