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。