Android系統四層體系結構詳解
阿新 • • 發佈：2019-02-16
開門見山，先上圖
很明顯四層：接下來一一講解：
Java應用程式層：
Android會同一系列核心應用程式包一起釋出，該應用程式包包括客戶端，SMS短訊息程式，日曆，地圖，瀏覽器，聯絡人管理程式等。所有的應用程式都是使用JAVA語言編寫的。
什麼？這你已經知道了。那麼你知道這些應用程式都是呼叫應用程式框架層的介面寫的嗎。那又怎樣？顯然你自己也可以使用Java通過Java原生介面JNI（Java Native Interface）的方式，配合Android NDK來開發原生程式（Android Studio裡面可以直接整合NDK，你只需要下載安裝。我的另外一篇部落格裡面也有例項）.它允許Java程式碼和其他語言寫的程式碼（通常為 Ｃ和C++ ，形成的程式碼稱為原生代碼）進行互動．使用Java與本地已編譯的程式碼互動，通常會喪失平臺可移植性．但有些情況下這樣做是可以接受的，甚至是必須的。
Java應用程式框架層
這一層剛剛已經提到了一下，他其實就是隱藏在每個應用後面的是一系列的服務和系統。
什麼？這太籠統了，OK，我們仔細說一下：
應用框架層為應用開發者提供了用以訪問核心功能的API框架．應用框架層提供了各種服務和管理工具，包括了應用開發所需的介面管理、資料訪問、應用層的訊息傳遞、應用包的管理、電話管理、定位管理等功能。
它主要包括以下幾部分：
豐富而又可擴充套件的檢視（Views)，可以用來構建應用程式， 它包括列表（Lists)，網格（Grids)，文字框（Text boxes)，按鈕（Buttons)， 甚至可嵌入的web瀏覽器。
內容提供器（Content Providers)使得應用程式可以訪問另一個應用程式的資料（如聯絡人資料庫)， 或者共享它們自己的資料。
資源管理器（Resource Manager)提供 非程式碼資源的訪問，如本地字串，圖形，和佈局檔案（Layout files )。
通知管理器 （Notification Manager) 使得應用程式可以在狀態列中顯示自定義的提示資訊。
活動管理器（ Activity Manager) 用來管理應用程式生命週期並提供常用的導航回退功能。
什麼，你覺得這還不夠直觀，那麼請往下看：
我們在開發應用時都是通過框架來與Android底層進行互動，接觸最多的就是應用框架層了。
Android系統提供給應用開發者的本身就是一個框架，所有的應用開發都必須遵守這個框架的原則。我們在開發應用時就是在這個框架上進行擴充套件。Android應用框架功能如下。
*android.app：提供高層的程式模型和基本的執行環境。
*android.content：包含對各種裝置上的資料進行訪問和釋出。
*android.database：通過內容提供者瀏覽和操作資料庫。
*android.graphics：底層的圖形庫，包含畫布、顏色過濾、點、矩形，可以將它們直接繪製到螢幕上。
*android.location：定位和相關服務的類。
*android.media：提供一些類管理多種音訊、視訊的媒體介面。
android.net：提供幫助網路訪問的類，超過通常的java.net.介面。
*android.os：提供了系統服務、訊息傳輸和IPC機制。
*android.opengl：提供OpenGL的工具。
*android.provider：提供訪問Android內容提供者的類。
*android.telephony：提供與撥打電話相關的API互動。
*android.view：提供基礎的使用者介面介面框架。
*android.util：涉及工具性的方法，例如時間日期的操作。
*android.webkit：預設瀏覽器操作介面。
*android.widget：包含各種UI元素（大部分是可見的）在應用程式的佈局中。
如果覺得不夠清晰，可以自己查閱Android API文件。
C、C++本地庫和Android執行時環境
開發者可以在自己的應用中使用C、C++本地庫中的介面來方便地實現官方 API未實現的功能 ． 例如，Facebook提供了一個開源的Java庫，開發者可以在自己的 應 用 中 嵌 入 Facebook的 部 分 社 交 功 能， 第三 方類庫獨立於 Android系統架構實現，但與系統架構處於相同的地位，都是使用核心層來提供服務，實現、封裝功能模組，供應用層呼叫．
什麼，你說我說的還不夠明白，OK，我接著說：
Android 包含一些C/C++庫，這些庫能被Android系統中不同的元件使用。它們通過 Android 應用程式框架為開發者提供服務。以下是一些核心庫：
系統 C 庫 - 一個從BSD (Berkeley Software Distribution，伯克利軟體套件)，Unix的衍生系統繼承來的標準C系統函式庫 Libc )， 它是專門為基於Embedded linux的裝置定製的。
媒體庫 - 基於PacketVideo OpenCORE;該庫支援多種常用的音訊、視訊格式回放和錄製，同時支援靜態影象檔案。編碼格式包括MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 。
Surface Manager - 對顯示子系統的管理，並且為多個應用程式提 供了2D和3D圖層的無縫融合。
LibWebCore - 一個最新的web瀏覽器引擎用，支援Android瀏覽器和一個可嵌入的web檢視。
Android執行時環境（ Android Runtime）提供了核心連結庫（Core Libraries）和 Dalvik VM虛擬系統（Dalvik Virtual Machine），採用 Java開發的應用程式編譯成 apk程式程式碼後，交給 Android操作環境來執行。
Android採用 Dalvik VM來代替 Java VM，熟悉 Java SE開發環境的開發人員可以很快地學會開發 Android應用程式。將寫好的 Java程式“.java”先編譯成“.class”程式，這個過程和開發 Java SE是相同的；接下來再次編譯成可以在 Dalvik VM執行的“.dex”程式，最後要包裝成 Android可以執行的檔案“.apk”
每個Android 應用都執行在自己的程序上， Dalvik 虛擬機器為它分配自有的例項。 Dalvik 使一臺裝置能執行多個虛擬機器程式但消耗較少的資源。
Linux核心與驅動層
Android是基於不同版本的 Linux核心開發出來的， Linux核心層包括系統層安全機制、記憶體管理、程序管理、網路堆疊及一系列的驅動模組，位於硬體與其他的軟體層之間，提供與硬體的互動．
Android 核心與標準 Linux 核心在檔案系統、程序間通訊機制、記憶體管理等方面存在不同：
Android核心中增加了標準 Linux 核心中沒有采納的 YAFFS2檔案系統。 YAFFS2 （ Yet Another Flash File Sy-stem,2nd edition ） 是專用於 Flash 的檔案系統， 對 NAND-Flash 晶片有著良好的支援。 YAFFS2 是日誌結構的檔案系統，提供了損耗平衡和掉電保護，可以有效地避免意外斷電對檔案系統一致性和完整性的影響。
Android 增加了一種程序間的通訊機制 IPC Binder ， 在核心原始碼中， 驅動程式檔案為 coredroid/include/linux/binder.h 和 coredroid/drivers/android/binder.c 。 Binder 通過守護程序 Service Manager 管理系統中的服務，負責程序間的資料交換。 各程序通過 Binder 訪問同一塊共享記憶體，以達到資料通訊的機制。
Android 核心採用了一種不用於標準 Linux 核心的低記憶體管理策略。 在標準 Linux核心當中，使用一種叫做 OOM（ Out of Memory) 的低記憶體管理策略；當記憶體不足時，系統檢查所有的程序，並對程序進行限制評分， 獲得最高分的程序將被關閉（核心程序除外）。 Android 系統採用的則是一種叫作LMK （ Low Memory Killer ）的機制，這種機制將程序按照重要性進行分級、分組。記憶體不足時，將處於最低級別組的程序關閉。 例如，在移動裝置當中， UI 介面處於最高級別，所以該程序永遠不會被中止，這樣，在終端使用者看來，系統是穩定執行的。 在 Andorid 核心原始碼 中 ， LMK 的 位 置 coredroid/drivers/misc/lowme -morykiller.c
再來理一理：
Android Linux核心核心驅動主要包括：
Android Binder，基於OpenBinder框架的一個驅動，用於提供Android平臺的程序間通訊（IPC，inter-process communication）。
Android中每個應用都是一個獨立的系統程序，而資源的管理和分配是以程序為單位進行的，通常情況下一個程序不能直接訪問另一個程序的資源．為了實現程序通訊， Android系統引入了 Binder機制，該機制是 OpenBinder在 Linux中的具體實現．這種通訊基於 Client/Server模型，通訊的雙方都必須建立一個 IBinder介面，進行通訊時， Client首先通過系統的 ServiceManager獲取目標 Service的代理物件，並通過這個代理物件呼叫Service提供的功能介面，呼叫請求會通過 Binder驅動傳送給Service，而Service的處理結果也會通過 Binder驅動傳送給 Client。
原始碼位於drivers/staging/android/binder.c
Android電源管理（PM），一個基於標準Linux電源管理系統的輕量級的Android電源管理驅動，針對嵌入式裝置做了很多優化。
原始碼位於kernel/power/earlysuspend.c
kernel/power/consoleearlysuspend.c
kernel/power/fbearlysuspend.c
kernel/power/wakelock.c
kernel/power/userwakelock.c