小结:Android系统架构

https://developer.android.com/topic/architecture?hl=zh-cn

Android系统的架构,分为四个主要层次:应用程序层、应用框架层、库和运行时层以及Linux内核层。:

1. 应用程序层(Applications)

  • 功能:这一层包含各种预装的应用程序,如Home(主屏幕)、Contacts(联系人)、Phone(电话)、Browser(浏览器)等。
  • 特点:这些应用程序是用户直接交互的界面,提供了丰富的功能和服务。

2. 应用框架层(Application Framework)

  • 功能:这一层为开发者提供了一系列的API和框架,用于开发新的应用程序。
  • 组件
    • Activity Manager:管理应用程序的生命周期和活动栈。
    • Window Manager:管理窗口显示和布局。
    • Content Providers:允许应用程序之间共享数据。
    • View System:提供视图控件和事件处理机制。
    • Notification Manager:管理通知消息的显示和发送。
    • Location Manager:提供位置服务。
    • XMP Service:提供即时通讯服务。

3. 库和运行时层(Libraries and Android Runtime)

  • 功能:这一层包含了各种库和核心类库,以及Dalvik虚拟机(或ART虚拟机),用于执行应用程序的字节码。
  • 组件
    • Surface Manager:管理图形显示和渲染。
    • Media Framework:提供多媒体支持,包括音频和视频的播放和录制。
    • SQLite:轻量级的关系型数据库,用于存储数据。
    • WebKit:提供网页浏览功能。
    • OpenGL ES:提供3D图形加速。
    • FreeType:提供字体渲染支持。
    • SSL:提供安全套接字层协议,用于加密通信。
    • SGL:提供2D图形库。
    • libc:C语言标准库。
    • Core Libraries:Java核心类库,提供基本的数据结构和算法。
    • Dalvik Virtual Machine:Android早期使用的虚拟机,负责执行应用程序的字节码。在Android 5.0之后被ART(Android Runtime)取代。

4. Linux内核层(Linux Kernel)

  • 功能:这一层是Android系统的底层,提供了硬件驱动和系统服务。
  • 组件
    • Display Driver:管理显示设备。
    • Camera Driver:管理摄像头设备。
    • Bluetooth Driver:管理蓝牙设备。
    • Flash Memory Driver:管理闪存设备。
    • Audio Drivers:管理音频设备。
    • USB Driver:管理USB设备。
    • Keypad Driver:管理键盘设备。
    • WiFi Driver:管理无线网络设备。
    • Binder (IPC) Driver:提供进程间通信支持。
    • Power Management:管理电源和功耗。

总结

Android系统的架构设计使得它具有高度的模块化和可扩展性,各个层次之间通过明确的接口进行通信和协作。应用程序层和应用框架层为用户提供丰富的功能和服务,库和运行时层提供了必要的支持库和虚拟机,而Linux内核层则负责管理和调度底层硬件资源。这种分层设计不仅提高了系统的稳定性和安全性,还方便了开发者进行应用程序的开发和维护。

Android系统架构及其各层之间交互

1. Linux Kernel

  • 功能:作为底层操作系统,负责硬件资源管理和设备驱动程序。
  • 组件
    • Drivers(驱动程序):包括音频、显示、键盘、蓝牙、相机、USB和WiFi等驱动,直接与硬件交互。
    • Binder(IPC):提供进程间通信机制。
    • Shared Memory(共享内存):支持不同进程之间的数据共享。
    • Power Management(电源管理):控制设备的能耗。

2. Hardware Abstraction Layer (HAL)

  • 功能:抽象硬件接口,为上层软件提供统一的访问方式。
  • 组件:包括音频、蓝牙、相机、传感器等模块,它们分别对应Linux Kernel中的相应驱动程序。

3. Android Runtime

  • 功能:提供核心库和运行时环境,支持Java应用程序的执行。
  • 组件
    • Android Runtime (ART):替代Dalvik虚拟机的新一代运行时环境,负责编译和执行字节码。
    • Core Libraries(核心库):提供Java API框架所需的基础类库。

4. Native C/C++ Libraries

  • 功能:提供底层的C/C++库,用于实现各种系统服务和功能。
  • 组件
    • Webkit:网页渲染引擎。
    • OpenMAX AL:多媒体处理库。
    • Libc:C语言标准库。
    • Media Framework:媒体处理框架。
    • OpenGL ES:图形渲染库。

5. Java API Framework

  • 功能:提供一系列API,供应用程序开发人员使用。
  • 组件
    • Content Providers:管理应用数据的存储和访问。
    • View System:提供UI组件和布局管理。
    • Managers:包括Activity、Location、Package、Notification、Resource、Telephony和Window等管理器,用于协调和控制各种系统服务。

6. System Apps

  • 功能:预装在系统中的应用程序,提供基本的功能和服务。
  • 组件:包括拨号器(Dialer)、邮件(Email)、日历(Calendar)、相机(Camera)等。

交互过程

  • 应用程序层:通过Java API Framework调用各种系统服务和功能。
  • Java API Framework:通过Android Runtime和Native C/C++ Libraries与底层硬件进行交互。
  • Android Runtime:负责编译和执行Java代码,并通过JNI(Java Native Interface)与Native C/C++ Libraries进行通信。
  • Native C/C++ Libraries:通过HAL访问硬件资源。
  • HAL:将硬件访问请求转发给Linux Kernel中的相应驱动程序。
  • Linux Kernel:直接与硬件交互,完成具体的操作。

整个Android系统架构通过分层设计,实现了硬件资源的高效管理和应用程序的灵活开发。

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