学习笔记——Android架构

学习笔记——Android架构

Android其本质就是在标准的Linux系统上增加了Java虚拟机Dalvik，并在Dalvik虚拟机上搭建了一个JAVA的application framework，所有的应用程序都是基于JAVA的application framework之上。
Android主要应用于ARM平台，但不仅限于ARM，通过编译控制，在X86、MAC等体系结构的机器上同样可以运行。

Android系统是Google公司开发的基于Linux内核的移动操作系统，主要用于智能手机和平板电脑等移动设备中，该系统使用分层思想进行设计，各层分工明确功能独立，降低了曾与层直接的耦合性。

Android 系统架构分为五层
从上到下依次为应用层(application)、应用框架层(application framework)、系统运行库层(library)、硬件抽象层(HAL:hardware abstraction layer )与Linux内核层(linux kernel)。

应用层(application)

系统内置的应用程序与非系统的应用程序，负责与用户的直接交互。通常android开发人员就处于该层。
Android平台不仅仅是操作系统，也包含了许多应用程序，诸如SMS短信客户端程序、电话拨号程序、图片浏览器、Web浏览器等应用程序。这些应用程序都是用Java语言编写的，并且这些应用程序都是可以被开发人员开发的其他应用程序所替换，这点不同于其他手机操作系统固化在系统内部的系统软件，更加灵活和个性化。

应用框架层(application framework)

应用程序框架层是从事Android开发的基础，很多核心应用程序也是通过这一层来实现其核心功能的，该层简化了组件的重用，开发人员可以直接使用其提供的组件来进行快速的应用程序开发，也可以通过继承而实现个性化的拓展。Android应用程序框架提供了大量的API供开发者使用，并且隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统，比如：

Activity Manager 管理各个程序的生命周期，以及常用的导航回退功能
Location Manager 提供地理位置及定位服务
Package Manager 管理所有安装在Android系统的应用程序
Notification Manager 使应用程序可以在状态栏中自定义提示信息
Resource Manager 提供应用程序各种非代码资源，如本地化字符串 图片等
Telephone Manager 管理所有的移动设备功能
Window Manager 管理所有开启的窗口程序
Content Provider 使得不同的应用程序之间可以共享数据，一个应用程序可以访问另一个应用程序
View System(视图系统) 构建应用程序的基本组件， 它包括列表（lists），网格（grids），文本框（text boxes），按钮（buttons）， 甚至可嵌入的web浏览器。
XMPP Service（XMPP服务）： 提供Google Talk服务

系统运行库(library)

1)函数库（Libraries）

函数是应用程序框架的支撑，是连接应用程序框架层与Linux内核层的重要纽带。一般来说，Android应用开发者不能直接调用这套C/C++库集，但可以通过上面的应用程序框架来调用这些库。

系统C库（ Libc）: 从BSD继承来的标准C系统函数库，专门为基于embedded linux的设备定制
Surface Manager: 执行多个应用程序时候，负责管理显示与存取操作间的互动，另外也负责2D绘图与3D绘图进行显示合成
SGL: 底层的2D图形渲染引擎
SSL:在Andorid上通信过程中实现握手
Media Framework:  多媒体库，基于PacketVideo OpenCore;支持多种常用的音频、视频格式录制和回放，编码格式包括MPEG4、MP3、H.264、AAC、ARM、JPG、 PNG 
Webkit,LibWebCore： 一个最新的web浏览器引擎用，支持Android浏览器和一个可嵌入的web视图。 Apple Safari背后的引擎就是WebkitSGL - 底层的2D图形引擎
OpenGL|ES： 根据OpenGL ES 1.0API标准实现的3D绘图函数库
SQLite: 一个对于所有应用程序可用，功能强劲的轻型关系型数据库引擎。

2）Android运行时（Android Runtime）

Android 运行库及Android 运行环境 ，运行时库又被非为核心库与ART虚拟机, ART 系统在安装应用时会进行一次预编译，将字节码预先转换成机器码，并储存在本地，就无需每次运行时执行编译，提高了运行效率

Android应用程序时采用Java语言编写，程序在Android运行时中执行，其运行时分为核心库和Dalvik虚拟机两部分。

1. 核心库
   核心库提供了Java语言API中的大多数功能，同时也包含了Android的一些核心API,如android.os、android.net、android.media等等。
2. Dalvik虚拟机
   Dalvik虚拟机非常适合在移动终端上使用，相对于在PC或者服务器上运行的虚拟机而言，Dalvik虚拟机不需要很快的CPU计算速度和大量的内存空间，它主要有以下两个特点

（1）运行专有的.dex文件。
	专有的.dex文件减少了.class文件中的冗余信息，而且会把.class文件整合到一个文件中，从而提高了运行性能；而且DX工具还会对.dex文件进行一些性能上的优化。
（2）基于寄存器实现.
	大多数虚拟机包括JVM都是基于栈的，而Dalvik虚拟机则是基于寄存器的。一般来说基于寄存器的虚拟机具有更好的性能表现，但在硬件通用性上略差。
	JVM和Dalvik的区别：由于Android应用程序的编写语言是java，因此有人会把它们搞混。但实际上Dalvik并未遵守JVM规范，两者也不兼容。
	JVM运行的是java字节码（通常就是.class文件），但Dalvik运行的是其专有的dex(Dalvik Executable)文件。
	JVM直接从.class文件或者JAR包中加载字节码后运行；而Dalvik则无法直接从.class文件或者JAR包中加载字节码，他需要将应用程序的所有的.class文件编译成.dex文件，Dalvik则运行该.dex文件。

硬件抽象层(HAL:hardware abstraction layer )

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，保证硬件厂商的知识产权，隐藏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，可在多种平台进行移植。

Linux 内核层(linux kernel)

Android核心服务基于Linux内核，在此基础上，添加了部分Android专用的驱动。系统安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖与该内核。除此之外，Linux内核也是系统硬件和软件叠层之间的抽象层。