Android系统架构学习与思考

在Android整个学习和使用过程中，我们脑海中都要存在android系统架构的概念，没学习一个知识点都要去系统架构去寻找他们的落脚点。

先上两副经典的系统架构图：





从上图中可以看出，Android系统架构为四层结构，从上层到下层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层以及Linux内核层，分别介绍如下：

1）应用程序层

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。

2）应用程序框架层

应用程序框架层是我们从事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。

Framework其实可以简单的理解为一些API的库房，android开发人员将一些基本功能实现，通过接口提供给上层调用，可以重复的调用

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。

2种方式的结合达到了Java方法和操作系统的相互通信。Android为什么要用Java编写Framework层呢？直接用C或C++不是更好？有关专家给出了如下解释：

C/C++过于底层，开发者要花很多的经历对C/C++的语言研究清楚，例如C/C++的内存机制，如果稍不注意，就会忘了开启或者释放。而Java的GC会自动处理这些，省去了很多的时间让开发者专注于自己的业务。所以才会从C/C++的底层慢慢向上变成了JAVA的开发语言，该层通过JNI和核心运行库层进行交互。

其实这些也是Java能发展这么迅速的原因，面对对象语言的优势。不用太关注内存，放心大胆的去做实现，才有时间去创造新的事物。

a） Activity Manager（活动管理器）

管理各个应用程序生命周期以及通常的导航回退功能，通过ActivityManager我们可以获得系统里正在运行的activities，包括进程(Process)等、应用程序/包、服务(Service)、任务(Task)信息。

b） Window Manager（窗口管理器）

管理所有的窗口程序，可以用来实现悬浮窗等，例如360的悬浮窗。

c） Content Provider（内容提供器）

使得不同应用程序之间存取或者分享数据，例如读取联系人应用中的联系人信息等。

d） View System（视图系统）

构建应用程序的基本组件，常见的控件view和布局viewgroup，以及surfaceview等等

e） Notification Manager(通告管理器)

使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息，状态栏推送消息显示等等。

f） Package Manager（包管理器）

Android系统内的程序管理，可以获取包名信息

g）Telephony Manager(电话管理器)

管理所有的移动设备功能，打电话功能监听

h）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，AssetsManager，R.String....

i）Location Manager(位置管理器)

提供位置服务

j）XMPP Service（XMPP服务）

提供Google Talk服务

3）系统运行库层

从图中可以看出，系统运行库层可以分成两部分，分别是系统库和Android运行时，分别介绍如下：

a）系统库

系统库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。其主要分为如下几个：

Ø 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。

Ø 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。

Ø SQLite:

小型的关系型数据库引擎

Ø OpenGL|ES：

根据OpenGL ES 1.0API标准实现的3D绘图函数库

Ø FreeType：

提供点阵字与向量字的描绘与显示

Ø WebKit：

一套网页浏览器的软件引擎

Ø SGL：

底层的2D图形渲染引擎

Ø SSL：

在Andorid上通信过程中实现握手

Ø 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

b）Android运行时

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。

Ø 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

Ø Dalvik虚拟机

Android程序不同于J2me程序，每个Android应用程序都有一个专有的进程，并且不是多个程序运行在一个虚拟机中，而是每个Android程序都有一 个Dalivik虚拟机的实例，并在该实例中执行。Dalvik虚拟机是一种基于寄存器的Java虚拟机，而不是传统的基于栈的虚拟机，并进行了内存资源使用的优化 以及支持多个虚拟机的特点。需要注意的是，不同于J2me,Android程序在虚拟机中执行的并非编译后的字节码，而是通过转换工具dx将Java字节码转成dex格
式的中间码。

4）Linux内核层

Android是基于Linux2.6内核，其核心系统服务如安全性、内存管理、进程管理、网路协议以及驱动模型都依赖于Linux内核。