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Android系統(tǒng)架構(gòu)
如圖1所示，Android系統(tǒng)從下至上分為4層：Linux內(nèi)核、Android程序庫(kù)及Android運(yùn)行時(shí)、Android應(yīng)用程序框架，以及應(yīng)用程序等。
圖1 Android系統(tǒng)框架
1 Linux內(nèi)核（Linux Kernel）
Android的核心系統(tǒng)服務(wù)依賴于Linux 2.6，例如安全、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)堆棧、驅(qū)動(dòng)模型。Linux Kernel也作為硬件和軟件之間的抽象層，它隱藏具體硬件細(xì)節(jié)而為上層提供統(tǒng)一的服務(wù)。
除了標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核之外，Android系統(tǒng)還增加了內(nèi)核的驅(qū)動(dòng)程序，例如，顯示驅(qū)動(dòng)、藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)、相機(jī)驅(qū)動(dòng)、閃存卡驅(qū)動(dòng)、Binder IPC驅(qū)動(dòng)、輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)、USB驅(qū)動(dòng)、Wi-Fi驅(qū)動(dòng)、音頻系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、電源管理等，這些驅(qū)動(dòng)程序?yàn)锳ndroid系統(tǒng)的運(yùn)行提供基礎(chǔ)性支持。
這樣分層的好處是在使用下層提供的服務(wù)的同時(shí)也為上層提供統(tǒng)一的服務(wù)，屏蔽本層及以下層的差異，當(dāng)本層及以下層發(fā)生了變化不會(huì)影響到上層。也就是說，各層各盡其職，各層提供固定的SAP（Service Access Point），即高內(nèi)聚、低耦合。
2 Android程序庫(kù)（Libraries）
Android包含一個(gè)C/C++庫(kù)的集合，以供Android系統(tǒng)的各個(gè)組件使用。這些功能通過Android的應(yīng)用程序框架（Application Framework）展現(xiàn)給開發(fā)者。下面列出一些核心庫(kù)：
● 系統(tǒng)C庫(kù)——由BSD繼承衍生的標(biāo)準(zhǔn)C系統(tǒng)函數(shù)庫(kù)（libc），調(diào)整為基于嵌入式Linux設(shè)備的庫(kù)。
● 媒體庫(kù)——基于PacketVideo的OpenCORE。這些庫(kù)支持播放和錄制多種常見的音頻和視頻格式，以及多種媒體的編碼/解碼格式，包括MPEG-4、 H.264、 MP3、 AAC、 AMR、JPG、 PNG。
● 界面管理——顯示子系統(tǒng)的管理器，管理訪問顯示子系統(tǒng)和無縫組合多個(gè)應(yīng)用程序的二維和三維圖形層。
● LibWebCore——新式的Web瀏覽器引擎，驅(qū)動(dòng)Android 瀏覽器和可嵌入的Web視圖。
● SGL——Skia圖形庫(kù)，基本的2D圖形引擎。
● 3D libraries——基于OpenGL ES 1.0 APIs的實(shí)現(xiàn)。該庫(kù)使用硬件3D加速或使用高度優(yōu)化的3D軟加速。
● FreeType ——位圖（bitmap）和矢量（vector）字體渲染。
● SQLite ——所有應(yīng)用程序都可以使用的強(qiáng)大而輕量級(jí)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。
3 Android運(yùn)行時(shí)（Android Runtime）
在Linux內(nèi)核層上還有一個(gè)Android運(yùn)行時(shí)層，該層包括Dalvik虛擬機(jī)及Java核心庫(kù)，提供了Java編程語(yǔ)言核心庫(kù)的大多數(shù)功能。
Dalvik虛擬機(jī)是Android使用的Java虛擬機(jī)。每一個(gè)Android應(yīng)用程序都是Dalvik虛擬機(jī)中的實(shí)例，運(yùn)行在它們自己的進(jìn)程中。Dalvik虛擬機(jī)設(shè)計(jì)成在一個(gè)設(shè)備中可以高效地運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)。Dalvik虛擬機(jī)可執(zhí)行文件格式是.dex，.dex格式是專為Dalvik設(shè)計(jì)的一種壓縮格式，適合內(nèi)存和處理器速度有限的系統(tǒng)。
大多數(shù)虛擬機(jī)包括JVM都是基于棧的，而Dalvik虛擬機(jī)則是基于寄存器的。兩種架構(gòu)各有優(yōu)劣。一般而言，基于棧的機(jī)器需要更多指令，而基于寄存器的機(jī)器指令更大。dex 是一套工具，可以將 Java的.class格式轉(zhuǎn)換成 .dex 格式。一個(gè).dex文件通常會(huì)有多個(gè).class。由于.dex有時(shí)必須進(jìn)行佳化，會(huì)使文件大小增加1~4倍，以odex結(jié)尾。
Dalvik虛擬機(jī)依賴于Linux 內(nèi)核提供基本功能，如線程和底層內(nèi)存管理。
4 Android應(yīng)用程序框架（Application Framework）
位于Android程序庫(kù)和運(yùn)行時(shí)上面的是應(yīng)用程序框架層。通過提供開放的開發(fā)平臺(tái)，Android使開發(fā)者能夠訪問核心應(yīng)用程序所使用的API框架，這樣使得組件的重用得以簡(jiǎn)化，任何應(yīng)用程序都能發(fā)布它的功能且任何其他應(yīng)用程序可以使用這些功能（需要服從框架執(zhí)行的安全限制），從而使開發(fā)者可以編制極其豐富和新穎的應(yīng)用程序，自由地利用設(shè)備硬件優(yōu)勢(shì)訪問位置信息、運(yùn)行后臺(tái)服務(wù)、設(shè)置鬧鐘、向狀態(tài)欄添加通知等。
每個(gè)應(yīng)用程序其實(shí)是一組服務(wù)和系統(tǒng)，包括如下內(nèi)容。
● 視圖（View）——豐富的、可擴(kuò)展的視圖集合，用來構(gòu)建應(yīng)用程序。包括列表（Lists）、網(wǎng)格（grids）、文本框（Textboxs）、按鈕（Buttons），甚至是可嵌入的網(wǎng)頁(yè)瀏覽器。
● 內(nèi)容提供器（Content Providers）——使應(yīng)用程序可以訪問其他應(yīng)用程序（如通訊錄）的數(shù)據(jù)，或共享自己的數(shù)據(jù)。
● 資源管理器（Resource Manager）——提供對(duì)于非代碼資源的訪問，如本地化字符串、圖形和布局文件。
● 消息管理器（Notification Manager）——使得應(yīng)用程序能夠在狀態(tài)欄顯示自定義的提示信息。
● 活動(dòng)管理器（Activity Manager）——管理應(yīng)用程序生命周期，并提供常用的導(dǎo)航回退功能。
5 Android應(yīng)用程序和小部件
Android裝配一個(gè)核心應(yīng)用程序集合，連同系統(tǒng)一起發(fā)布，這些應(yīng)用程序包括電子郵件、客戶端、SMS程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人和其他設(shè)置等。而所有應(yīng)用程序都是用Java語(yǔ)言編寫的，由用戶開發(fā)的Android應(yīng)用程序和Android核心應(yīng)用程序是同一層次的。
本文選自華清遠(yuǎn)見android開發(fā)培訓(xùn)教材《Android系統(tǒng)下Java編程詳解》