【Android】系统构架
作者：邹峰立，微博：zrunker，邮箱：zrunker@yahoo.com，微信公众号：书客创作，个人平台：www.ibooker.cc。
书客创作
身为一个Android开发者，如果对Android系统构架一点也不了解，怎么也说不过去。作为第一章节，我就取之大概，给大家提供基础性的讲解。
有人说Android系统架构一共四层，但是也有人说Android系统架构一共五层，这两种说法都没有错。Android的四层架构由高到底分别是：Android应用层，Android应用框架层，Android系统运行层和Linux内核层。而Android的五层架构，只是在Android系统运行层和Linux内核层之间多了一层硬件抽象层（HAL），HAL并没有在Android官方系统架构图中标明。
系统构架图
所谓硬件抽象层（Hardware Abstract Layer,HAL）是对硬件设备的实现加以抽象，隐藏Android底层的硬件接口细节。通俗点说，HAL将Android的应用框架层与Linux系统内核的设备驱动隔离，使应用程序框架的开发尽量独立于具体的驱动程序，减少对Linux内核的依赖。
Android应用层
能与用户进行最直接的交互都能称之为Android应用层，虽然这句话说的并不是很贴切，但是很容易让人理解。例如：email客户端，SMS短消息程序，日历，地图，浏览器，联系人管理程序等都属于应用层程序，一般都是使用Java进行编写。
Android应用框架层
Android应用框架层为开发人员提供一系列API，这些API可以被应用程序进行调用，简化了组件的重用。
下面是这一层所提供的主要模块。
| 名称 | 功能 |
|---|---|
| Activity Mananger（活动管理器） | 管理各个应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能，为所有程序的窗口提供交互的接口 |
| Window Manager（窗口管理器） | 对所有开启的窗口程序进行管理 |
| Notification Manager（通知管理器） | 使应用程序可以在状态栏中显示自定义的客户提示信息 |
| Package Manager（包管理器） | 对应用程序进行管理，提供的功能诸如安装应用程序，卸载应用程序，查询相关权限信息等 |
| Resource Manager（资源管理器） | 提供各种非代码资源供应用程序使用，如本地化字符串，图片，音频等 |
| Location Manager（位置管理器） | 提供位置服务 |
| Telephony Manager（电话管理器） | 管理所有的移动设备功能 |
| Content Provider（内容提供器） | 提供一个应用程序访问另一个应用程序数据的功能，或者实现应用程序之间的数据共享 |
| View System（视图系统） | 创建应用程序的基本组件，包括列表（lists），网格（grids），文本框（text boxes），按钮（buttons），还有可嵌入的web浏览器 |
| XMPP服务 | 是Google在线即时交流软件中一个通用的进程，提供后台推送服务 |
Android系统运行层
Android系统运行层分为两部分，分别是系统类库和Android运行时。
1、系统类库
系统类库大部分由C/C++编写，能被Android系统中不同组件所使用，并通过Android应用程序框架为开发者所使用。主要的系统类库及说明如下表：
| 名称 | 说明 | |
|---|---|---|
| Surface Manager | 执行多个应用程序时，管理子系统的显示，另外也对2D和3D图形提供支持 | |
| Media Framework | 基于PacketVideoOpenCore的多媒体库，支持多种常用的音频和视频格式的录制和回放，所支持的编码格式包括MPEG4，MP3，H264，AAC，ARM | |
| SQLite | 本地小型关系数据库，Android提供了一些新的SQLite数据库API，以替代传统的耗费资源的JDBC API | |
| OpenGL | ES | 基于OpenGL ES 1.0API标准实现的3D跨平台图形库 |
| FreeType | 用于显示位图和矢量字体 | |
| WebKit | Web浏览器的软件引擎 | |
| SGL | 底层的2D图形引擎 | |
| Libc（bionic l ibc） | 继承自BSD的C函数库bionic libc，更适合基于嵌入式Linux的移动设备 | |
| SSL | 安全套接层，是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议 |
除了以上类库之外，还有一个类库也相当重要，Android NDK（Native Development Kit），即Android原生库。NDK为开发者提供了直接使用Android系统资源，并采用C或C++语言编写程序的接口。
2、Android运行时
Android运行时包含核心库和Dalvik虚拟机（5.0系统之后，Dalvik虚拟机被ART取代）两部分。
核心库提供了JAVA编程语言核心库的大多数功能，并提供Android的核心API，如android.os，android.net，android.media等。
Dalvik虚拟机并不是Java虚拟机（JVM），它们是有区别的。
- Dalvik虚拟机是基于寄存器，而JVM基于栈。
- 每一个Dalvik应用都是一个独立的Linux进程，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。简单点说，每开启一个Java程序，就有一个Dalvik虚拟机实例。
- Dalvik虚拟机从DEX（Dalvik Executable）格式的文件中读取指令与数据，进行解释运行。DEX文件由传统的，编译产生的CLASS文件，经dx工具软件处理后生成。同时，Dalvik的DEX文件还可以进一步优化，提高运行性能。通常，OEM的应用程序可以在系统编译后，直接生成优化文件（.ODEX）。
Dalvik已经很不错了，为什么还会被ART取代呢？
ART的机制与Dalvik不同。在Dalvik环境下，应用每次运行的时候，字节码都需要通过即时编译器转换为机器码，这会拖慢应用的运行效率。而在ART环境中，应用在第一次安装的时候，字节码就会预先编译成机器码，使其成为真正的本地应用，这个过程叫做预编译（AOT,Ahead-Of-Time）。所以ART环境下，应用的启动和执行都会变得更快。
Linux内核层
Android的核心系统服务基于Linux内核，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。
结语：在Android实际开发当中，Application应用层操作最为之多，但是同样可以找到其他层次相关的东西，如SQLite，WebKit等。所以了解每一层是什么？有什么作用？还是很有必要的。
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