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博主本人以前是做app開(kāi)發(fā)的啼县，之后轉(zhuǎn)做framework開(kāi)發(fā)衰絮，因?yàn)閍ndroid系統(tǒng)非常龐大繁雜凝赛，以前積累的知識(shí)都比較零散注暗，沒(méi)有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，所以這篇文章希望先對(duì)整個(gè)android系統(tǒng)架構(gòu)有個(gè)比較完整的了解墓猎，之后再細(xì)分模塊來(lái)逐一學(xué)習(xí)捆昏。
那么先來(lái)看看整個(gè)Android系統(tǒng)的架構(gòu)：
從圖上可以看到，Android使用的是層級(jí)式架構(gòu)毙沾，好處就是高內(nèi)聚骗卜、低耦合。各層相對(duì)獨(dú)立左胞，我不需要知道其他層的具體業(yè)務(wù)和邏輯寇仓，我單純地只需要從下層拿到對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，把它包裝好烤宙，提供給上層使用遍烦，就類似于工廠流水線。
下面對(duì)每層做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹：
一躺枕、應(yīng)用層：
Android平臺(tái)的應(yīng)用層上包括各類與用戶直接交互的應(yīng)用程序服猪，或由java語(yǔ)言編寫(xiě)的運(yùn)行于后臺(tái)的服務(wù)程序，這里分為系統(tǒng)應(yīng)用和第三方應(yīng)用拐云。其中系統(tǒng)應(yīng)用可用作用戶的應(yīng)用罢猪，以及提供開(kāi)發(fā)者可從其自己的應(yīng)用訪問(wèn)的主要功能。例如叉瘩，如果您的應(yīng)用要發(fā)短信坡脐，您無(wú)需自己構(gòu)建該功能，可以改為調(diào)用已安裝的短信應(yīng)用向您指定的接收者發(fā)送消息房揭。
二、framework層：該層的實(shí)現(xiàn)是Java
提供開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用程序所需的一系列基礎(chǔ)API支持晌端，包括了開(kāi)發(fā)所需的一系列組件和系統(tǒng)服務(wù)等捅暴。
包括：
1）應(yīng)用程序框架：這一層可以理解為 Android SDK，提供四大組件咧纠，視圖系統(tǒng)（View System）蓬痒、各種Manager等等平時(shí)開(kāi)發(fā)中用到的基礎(chǔ)部件。以下列舉一部分：
| 應(yīng)用程序框架層類庫(kù)名稱 | 功能 |
|---|---|
| 活動(dòng)管理器（Activity Mananger） | 管理各個(gè)應(yīng)用程序生命周期并提供常用的導(dǎo)航回退功能漆羔，為所有程序的窗口提供交互的接口 |
| 窗口管理器（Window Manager） | 對(duì)所有開(kāi)啟的窗口程序進(jìn)行管理 |
| 內(nèi)容提供器（Content Provider） | 提供一個(gè)應(yīng)用程序訪問(wèn)另一個(gè)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的功能梧奢，或者實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)共享 |
| 視圖系統(tǒng)（View System） | 創(chuàng)建應(yīng)用程序的基本組件狱掂，包括列表（lists），網(wǎng)格（grids）亲轨，文本框（text boxes）趋惨，按鈕（buttons），還有可嵌入的web瀏覽器惦蚊。 |
| 通知管理器（Notification Manager） | 使應(yīng)用程序可以在狀態(tài)欄中顯示自定義的客戶提示信息 |
| 包管理器（Package Manager） | 對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行管理器虾，提供的功能諸如安裝應(yīng)用程序，卸載應(yīng)用程序蹦锋，查詢相關(guān)權(quán)限信息等兆沙。 |
| 資源管理器（Resource Manager） | 提供各種非代碼資源供應(yīng)用程序使用，如本地化字符串莉掂，圖片葛圃，音頻等 |
| 位置管理器（Location Manager） | 提供位置服務(wù) |
| 電話管理器（Telephony Manager） | 管理所有的移動(dòng)設(shè)備功能 |
| XMPP服務(wù) | 是Google在線即時(shí)交流軟件中一個(gè)通用的進(jìn)程，提供后臺(tái)推送服務(wù) |
2）Java系統(tǒng)服務(wù): 這部分系統(tǒng)服務(wù)又可以分為兩種：Java核心系統(tǒng)服務(wù)和Java硬件系統(tǒng)服務(wù)憎妙。
（1）Java核心系統(tǒng)服務(wù)是Android系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)库正，包括大家所熟知的AMS、WMS尚氛、PMS等诀诊。例如：
（2）Java硬件服務(wù)是為應(yīng)用提供硬件控制服務(wù)，如電話服務(wù)阅嘶、wifi服務(wù)属瓣、PowerManagerService等。例如：
該兩層之前讯柔，通過(guò)Binder實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間通信抡蛙。允許framework來(lái)跨進(jìn)程邊界，來(lái)調(diào)用Android的系統(tǒng)服務(wù)的代碼魂迄，這使得框架API與Android系統(tǒng)服務(wù)能夠進(jìn)行交互粗截。
總結(jié)：應(yīng)用程序---SDK---->系統(tǒng)框架層---Binder IPC--->系統(tǒng)服務(wù)層。
以app 獲取GPS信息為例：
三捣炬、native層：該層的實(shí)現(xiàn)是C/C++
開(kāi)篇首張圖中熊昌，用紅線框住的均屬于該層：包括C/C++ libs 、android runtime湿酸、HAL
1）C/C++ libs：C/C++編寫(xiě)的系統(tǒng)類庫(kù)
(1) 本地守護(hù)進(jìn)程
init進(jìn)程根據(jù)init.rc文件中的定義婿屹，啟動(dòng)本地守護(hù)進(jìn)程。這些進(jìn)程會(huì)常駐在系統(tǒng)中推溃，有的只會(huì)啟動(dòng)一次昂利，有的如果退出了，還會(huì)被init啟動(dòng)。具體的啟動(dòng)方式就在init.rc中定義蜂奸。
下面大體列舉幾個(gè)守護(hù)進(jìn)程及其功能犁苏。
| 守護(hù)進(jìn)程 | 功能 |
|---|---|
| vold | 管理存儲(chǔ)設(shè)備，自動(dòng)安裝存儲(chǔ)設(shè)備扩所，將設(shè)備分區(qū)格式化 |
| netd | 管理藍(lán)牙围详、wifi、usb等各種網(wǎng)絡(luò)連接 |
| installd | 負(fù)責(zé)安裝及卸載軟件包碌奉，確認(rèn)軟件包的完整性 |
| rild | 接收來(lái)自于phone應(yīng)用程序或其他客戶端程序發(fā)出的調(diào)制解調(diào)控制請(qǐng)求短曾，并傳遞給調(diào)制解調(diào)器 |
| adbd | 提供可以調(diào)試Android的環(huán)境 |
| servicemanager | binder通信大管家 |
| surfaceflinger | 負(fù)責(zé)android系統(tǒng)的UI圖形顯示 |
| mediaserver | 負(fù)責(zé)播放音頻、視頻赐劣，camera拍照錄像 |
(2) Native系統(tǒng)服務(wù)
由c++語(yǔ)言編寫(xiě)嫉拐，運(yùn)行在本地守護(hù)進(jìn)程中。比如mediaserver守護(hù)進(jìn)程中就包含AudioFlinger魁兼、MediaPlayerService婉徘、CameraService、AudioPolicyService和SoundTriggerHwService等服務(wù)咐汞。在所屬進(jìn)程初始化的時(shí)候會(huì)將Native系統(tǒng)服務(wù)注冊(cè)到ServiceManager中盖呼。這樣，其他的應(yīng)用或服務(wù)就可以通過(guò)binder機(jī)制調(diào)用Native系統(tǒng)服務(wù)了化撕。 當(dāng)然几晤，我們也可以自己開(kāi)發(fā)一個(gè)Native系統(tǒng)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)其Binder接口植阴，這樣Native層的其他應(yīng)用或服務(wù)就可以調(diào)用該服務(wù)了蟹瘾。 如果我們開(kāi)發(fā)的Native系統(tǒng)服務(wù)想提供給Java層應(yīng)用使用，就需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)Java接口掠手，然后通過(guò)JNI調(diào)用Native系統(tǒng)服務(wù)憾朴。
(3) 功能性的Native類庫(kù)支持
比如：Webkit 、OpenGL ES 喷鸽、SQlite等众雷。
通過(guò)一張圖對(duì)系統(tǒng)服務(wù)有個(gè)大致了解：
2）Android Runtime: Android運(yùn)行環(huán)境，對(duì)java提供支持
(1) 虛擬機(jī)：Dalvik and Art（android 4.4之后）
作用：面向Linux做祝、為嵌入式操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的虛擬機(jī)砾省，主要負(fù)責(zé)完成對(duì)象生命周期管理、堆棧管理混槐、線程管理纯蛾、安全和異常管理，以及垃圾回收等纵隔。
android為每個(gè)程序提供一個(gè)vm，可以使每個(gè)app都運(yùn)行在獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，使穩(wěn)定性提高捌刮，并且一個(gè)vm能運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程碰煌。
android apk都被編譯成字節(jié)碼(bytecode)，在運(yùn)行的時(shí)候绅作，vm是先將字節(jié)碼編譯真正可執(zhí)行的代碼芦圾，否則不同硬件設(shè)備的兼容是很大的麻煩。
(2) core libs: 核心庫(kù)提供了Java se API的多數(shù)功能,包括JNI俄认，并提供Android的核心API个少，如android.os，android.net眯杏，android.media等夜焦。
- HAL 硬件抽象層 基于商業(yè)隱私考慮，對(duì)Kernel層進(jìn)行二次封裝岂贩，屏蔽數(shù)據(jù)處理細(xì)節(jié),運(yùn)行于用戶空間茫经。
鑒于商業(yè)隱私考慮，許多硬件設(shè)備廠商不希望公開(kāi)其設(shè)備驅(qū)動(dòng)的源代碼萎津，如果能將android的應(yīng)用框架層與linux系統(tǒng)內(nèi)核的設(shè)備驅(qū)動(dòng)隔離卸伞，使應(yīng)用程序框架的開(kāi)發(fā)盡量獨(dú)立于具體的驅(qū)動(dòng)程序，則android將減少對(duì)Linux內(nèi)核的依賴锉屈。HAL由此而生荤傲，它是對(duì)Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行的封裝，將硬件抽象化颈渊，屏蔽掉了底層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)遂黍。HAL規(guī)定了一套應(yīng)用層對(duì)硬件層讀寫(xiě)和配置的統(tǒng)一接口，本質(zhì)上就是將硬件的驅(qū)動(dòng)分為用戶空間和內(nèi)核空間兩個(gè)層面儡炼；Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行于內(nèi)核空間妓湘，硬件抽象層運(yùn)行于用戶空間乌询。也正是由于這個(gè)分層的原因，Android被踢出了Linux內(nèi)核主線代碼樹(shù)中妹田。大家想想，Android放在內(nèi)核空間的驅(qū)動(dòng)程序?qū)τ布闹С质遣煌暾墓碛叮袻inux內(nèi)核移植到別的機(jī)器上去時(shí)，由于缺乏硬件抽象層的支持晶衷，硬件就完全不能用了阴孟，這也是為什么說(shuō)Android是開(kāi)放系統(tǒng)而不是開(kāi)源系統(tǒng)的原因。
另外談到該層永丝，還需要了解兩個(gè)東西：
JNI：Java Native Interface，即 Java本地接口慕嚷。使得Java 與 本地其他類型語(yǔ)言（如C、C++）交互喝检。JNI 是屬于 Java 的，與 Android 無(wú)直接關(guān)系撼泛。
NDK：Native Development Kit，是 Android的一個(gè)工具開(kāi)發(fā)包 坎弯。快速開(kāi)發(fā)C抠忘、 C++的動(dòng)態(tài)庫(kù)撩炊，并自動(dòng)將so和應(yīng)用一起打包成 APK 即可通過(guò) NDK在 Android中 使用 JNI與本地代碼（如C、C++）交互崎脉。NDK是屬于 Android 的拧咳，與Java并無(wú)直接關(guān)系。
ndk可以通過(guò)native code跨過(guò)使用dalvik runtime,直接調(diào)用到android內(nèi)核資源囚灼，而sdk則需要在dalvik runtime環(huán)境下才能調(diào)用到內(nèi)核資源骆膝。然而兩者并不是各司其職，各不相關(guān)灶体。android提供了JNI(java native interface)使兩者可以進(jìn)行相互調(diào)用和通信阅签。
四、Kernel層：
Android以Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核為基礎(chǔ)蝎抽，借助Linux內(nèi)核服務(wù)實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)政钟，進(jìn)程和內(nèi)存管理，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧樟结，電源管理养交，無(wú)線通信等核心功能。Android4.0版本之前基于Linux2.6系列內(nèi)核瓢宦，4.0及之后的版本使用更新的Linux3.X內(nèi)核碎连，并且兩個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目開(kāi)始有了互通。Linux3.3內(nèi)核中正式包括一些Android代碼驮履，可以直接引導(dǎo)進(jìn)入Android鱼辙。Linux3.4增添了電源管理等更多功能廉嚼，以增加與Android的硬件兼容性，使Android在更多設(shè)備上得到支持座每。直到現(xiàn)在最新的android6.0仍然繼續(xù)延用著linux3.4.0前鹅，而linux最新的版本已經(jīng)到了4.3系列，那么為什么android沒(méi)有繼續(xù)去更新Linux kernel的版本也是一個(gè)值得探討的課題峭梳。
Android內(nèi)核 對(duì)Linux內(nèi)核進(jìn)行了增強(qiáng)，增加了一些面向移動(dòng)計(jì)算的特有功能蹂喻。例如葱椭，低內(nèi)存管理器LMK（Low Memory Keller），匿名共享內(nèi)存（Ashmem）,以及輕量級(jí)的進(jìn)程間通信Binder機(jī)制等口四。這些內(nèi)核的增強(qiáng)使Android在繼承Linux內(nèi)核安全機(jī)制的同時(shí)孵运，進(jìn)一步提升了內(nèi)存管理，進(jìn)程間通信等方面的安全性蔓彩。下表列舉了Android內(nèi)核的主要驅(qū)動(dòng)模塊：
| 驅(qū)動(dòng)名稱 | 說(shuō)明 |
|---|---|
| Android電源管理（Power Management) | 針對(duì)嵌入式設(shè)備的治笨，基于標(biāo)準(zhǔn)Linux電源管理系統(tǒng)的赤嚼，輕量級(jí)的電源管理驅(qū)動(dòng) |
| 低內(nèi)存管理器（Low Memory Keller） | 低內(nèi)存管理器（Low Memory Keller） 可以根據(jù)需要?dú)⑺肋M(jìn)程來(lái)釋放需要的內(nèi)存。擴(kuò)展了Linux的OOM機(jī)制等孵，形成獨(dú)特的LMK機(jī)制 |
| 匿名共享內(nèi)存（Ashmem） | 為進(jìn)程之間提供共享內(nèi)存資源蹂空，同時(shí)為內(nèi)核提供回收和管理內(nèi)存的機(jī)制 |
| 日志（Android Logger） | 一個(gè)輕量級(jí)的日志設(shè)備 |
| 定時(shí)器（Anroid Alarm） | 提供了一個(gè)定時(shí)器用于把設(shè)備從睡眠狀態(tài)喚醒 |
| 物理內(nèi)存映射管理（Android PMEM） | DSP及其他設(shè)備只能工作在連續(xù)的物理內(nèi)存上上枕，PMEM用于向用戶空間提供 連續(xù)的物理內(nèi)存區(qū)域映射 |
| Android定時(shí)設(shè)備（Android Timed device） | 可以執(zhí)行對(duì)設(shè)備的定時(shí)控制功能 |
| Yaffs2文件系統(tǒng) | Android采用大容量的NAND閃存作為存儲(chǔ)設(shè)備，使用Yaffs2作為文件系統(tǒng)管理大容量MTD NAND Flash棋恼；Yaffs2占用內(nèi)存小蘸泻，垃圾回收簡(jiǎn)潔迅速嘲玫。 |
| Android Paranoid網(wǎng)絡(luò) | 對(duì)Linux內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)代碼進(jìn)行了改動(dòng)，增加了網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證機(jī)制抡诞。可在IPV4肴熏，IPV6和藍(lán)牙中設(shè)置顷窒，由ANDROID_PARANOID_NETWORK宏來(lái)啟用此特性。 |
參考文章：
http://gityuan.com/2015/08/01/android-arvchitecture/
http://gityuan.com/android/
http://blog.csdn.net/sp6645597/article/details/50472740
http://blog.csdn.net/u010753159/article/details/52193061
http://blog.csdn.net/lpjishu/article/details/50781415
http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6567257
