android系统架构详解

先放上一张android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平台的应用层上包括各类与用户直接交互的应用程序，或由java语言编写的运行于后台的服务程序。例如，智能手机上实现的常见基本功能 程序，诸如SMS短信，电话拨号，图片浏览器，日历，游戏，地图，web浏览器等程序，以及开发人员开发的其他应用程序。

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。具体模块如下：

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

b）Window Manager（窗口管理器）管理所有的窗口程序

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

d）View System（视图系统）构建应用程序的基本组件

e）NotificationManager(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

f）Package Manager（包管理器）Android系统内的程序管理

g）TelephonyManager(电话管理器)管理所有的移动设备功能

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

i）LocationManager(位置管理器)提供位置服务

j）XMPP Service（XMPP服务）提供GoogleTalk服务

3）系统运行库层

系统运行库层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，为Android系统中的各个组件提供服务。系统运行库层由系统类库和Android运行时构成。具体如下：

a）系统库

主要分为如下几个：

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。

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。

SQLite：小型的关系型数据库引擎

OpenGL|ES：根据OpenGLES 1.0API标准实现的3D绘图函数库

FreeType：提供点阵字与向量字的描绘与显示

WebKit：一套网页浏览器的软件引擎

SGL：底层的2D图形渲染引擎

SSL：在Andorid上通信过程中实现握手

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。如下：

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。

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。（安卓在4.4中发布了ART运行时）

4）Linux内核层

Android以Linux操作系统内核为基础，借助Linux内核服务实现硬件设备驱动，进程和内存管理，网络协议栈，电源管理，无线通信等核心功能。Android4.0版本之前基于Linux2.6系列内核，4.0及之后的版本使用更新的Linux3.X内核，并且两个开源项目开始有了互通。Linux3.3内核中正式包括一些Android代码，可以直接引导进入Android。Linux3.4将会增添电源管理等更多功能，以增加与Android的硬件兼容性，使Android在更多设备上得到支持。

Android内核 对Linux内核进行了增强，增加了一些面向移动计算的特有功能。例如，低内存管理器LMK（Low Memory Keller），匿名共享内存（Ashmem）,以及轻量级的进程间通信Binder机制等。这些内核的增强使Android在继承Linux内核安全机制的同时，进一步提升了内存管理，进程间通信等方面的安全性。如下是Android内核的主要驱动模块：

Power Management：针对嵌入式设备的，基于标准Linux电源管理系统的，轻量级的电源管理驱动

Low Memory Keller：可以根据需要杀死进程来释放需要的内存。扩展了Linux的OOM机制，形成独特的LMK机制

Ashmem：为进程之间提供共享内存资源，同时为内核提供回收和管理内存的机制

Android Logger：一个轻量级的日志设备

Anroid Alarm：提供了一个定时器用于把设备从睡眠状态唤醒

Android  PMEM：DSP及其他设备只能工作在连续的物理内存上，PMEM用于向用户空间提供 连续的物理内存区域映射

Android Timed device：可以执行对设备的定时控制功能 

Yaffs2文件系统：Android采用大容量的NAND闪存作为存储设备，使用Yaffs2作为文件系统管理大容量MTD NAND Flash；Yaffs2占用内存小，垃圾回收简洁迅速。

Android Paranoid网络 ：对Linux内核的网络代码进行了改动，增加了网络认证机制。可在IPV4，IPV6和蓝牙中设置，由ANDROID_PARANOID_NETWORK宏来启用此特性。