安卓進階之android架構

安卓進階躲不開閱讀源碼和深入了解安卓的底層，這是一篇入門級別的文章，可以對安卓架構有個大體的認識。

AOSP與Android系統架構

首先要理解andriod和AOSP的關系，我們日常開發的安卓跟市面上的安卓不是一個意思，我們開發的是安卓app，市面上的安卓其實是安卓系統。

維基百科：Android是基于Linux 內核和其他開源軟件的修改版本的移動操作系統，主要為智能手機和平板電腦等觸摸屏移動設備設計。

官方文檔：**Android 開放系統平臺 (Android open source project AOSP)**是公開可用且可修改的 Android 源代碼。任何人都可以為他們的設備下載和修改 AOSP。 AOSP 提供完整且功能齊全的 Android 移動平臺實現。

五層的安卓架構（下圖左邊），一些書籍或者博客上常見的這張圖；最新版可看官方文檔（回頭看這篇文章的時候可能也會過時）。以下介紹會結合兩個圖進行說明。

最新的AOSP軟件堆棧架構如下圖右邊，即我們說的android系統架構：

詳細介紹如下：

應用層（System apps）

包括Android app、Privileged app、Device manufacture app等應用程序，system apps的意思就是手機系統中的apps，兩個版本在這一層是一樣的。

• 安卓應用（Android app）：僅使用 Android SDK 中的 Android API 創建的應用程序。
• 特權應用程序（Privileged app）：結合使用 Android 和系統 API 創建的應用程序。這些應用程序必須作為特權應用程序預安裝在設備上。
• 設備制造應用程序(Device manufacture app)：使用 Android API、系統 API 和直接訪問 Android 框架實現的組合創建的應用程序。

應用框架層（Java API Framework）

我們平時開發都是用到這一層提供的API，而這一層是java編寫的，所以稱為Java API。Android 4大組件，6大布局，view等系統定義的原生組件都在這層。

由于Framkwork層和Android SDK 是有交集的（或者是包含關系），舊版本中其實是把Framework層和Android SDK合并作為一層去介紹了。

• Framework層

  又稱安卓框架。一組 Java 類、接口和其他構建應用程序的預編譯代碼。該框架的某些部分可通過使用 Android SDK 的 Android API 公開訪問。Android 框架代碼在應用進程中運行。

• Android SDK = Android API + System API

  又稱安卓開發工具包。一個軟件開發工具包，用于創建與 Android 框架交互的應用程序。 Android SDK 由適用于所有應用程序的 Android API 和僅適用于特權應用程序的系統 API 組成。

后續的源碼閱讀會經常看到ActivityManagerService（AMS）、WindowManagerService（WMS）這些，這些都是FrameWork層的源碼。

名稱功能描述

Activity Manager（活動管理器）	管理各個應用程序生命周期，以及常用的導航回退功能
Location Manager（位置管理器）	提供地理位置及定位功能服務
Package Manager（包管理器）	管理所有安裝在Android系統中的應用程序
Notification Manager（通知管理器）	使得應用程序可以在狀態欄中顯示自定義的提示信息
Resource Manager（資源管理器）	提供應用程序使用的各種非代碼資源，如本地化字符串、圖片、布局文件、顏色文件等
Telephony Manager（電話管理器）	管理所有的移動設備功能
Window Manager（窗口管理器）	管理所有開啟的窗口程序
Content Provider（內容提供者）	使得不同應用程序之間可以共享數據
View System（視圖系統）	構建應用程序的基本組件

系統服務（System services）

這個是五層架構中沒有提及的部分，是在新版中單獨分離出來的一層。

系統服務是模塊化的、集中的組件，例如system_server 、SurfaceFlinger 和 MediaService。

**Android 框架 API 公開的功能與系統服務通信以訪問底層硬件。**所以它夾在應用框架層和運行庫層之間。

系統運行庫層

舊版中系統運行庫包括native庫和ART庫。

新版中兩者是分開的，而且并不在同一層，舊版中的本機C/C++庫，在新版中擴展為本機的進程和庫。

• ART庫：Android run time是 AOSP提供的Java應用運行環境。所以我們的程序采用java語言編寫， 程序在Android運行時中執行。ART 將應用程序的字節碼轉換為特定于處理器的指令，這些指令由設備的運行時環境執行。

  運行時庫包括核心庫和ART（Android5.0后，Dalvik被ART取代），其中核心庫提供了Java語言核心庫的大多數功能，這樣開發者可以使用Java語言來編寫Android應用。

• Native daemons and libraries：本機守護進程和庫。

  • 該層中的本機守護進程包括init 、 healthd 、 logd和storaged 。這些守護進程直接與內核或其他接口交互，不依賴于基于用戶空間的 HAL 實現。
  • 該層中的本機庫包括libc 、 liblog 、 libutils 、 libbinder和libselinux 。這些本機庫直接與內核或其他接口交互，不依賴于基于用戶空間的 HAL 實現。

硬件抽象層（HAL）

HAL 是一個抽象層，具有供硬件供應商實現的標準接口。 HAL 允許 Android 不了解較低級別的驅動程序實現。使用 HAL 允許在不影響或修改更高級別系統的情況下實現功能。

Linux 內核層（Linux Kernel）

作為任何操作系統的核心部分，內核與設備上的底層硬件進行對話。在可能的情況下，AOSP 內核被拆分為與硬件無關的模塊和特定于供應商的模塊。

andriod內核是基于Linux內核的，在此基礎上添加了關于安卓的驅動。

系統的安全性、內存管理、進程管理、網絡協議棧和驅動模型等都依賴于該內核。

其中的驅動包括：音頻（Audio）、android IPC機制（Binder機制）跨進程通訊、顯示 （Display）主要是屏幕顯示、按鍵（Keypad） 處理按鍵的分發等、藍牙（BlueTooth）、相機（Camera）、內存分配與共享（Shared Memory）、USB、WIFI、電源管理（power management）

Andriod系統源碼目錄

官方網站：https://cs.android.com/android/platform/superproject

國內網站：https://www.androidos.net.cn/android/10.0.0_r6/xref

整體架構

Android源碼根目錄描述

abi	應用程序二進制接口
art	全新的ART運行環境
bionic	系統C庫
bootable	啟動引導相關代碼
build	存放系統編譯規則及generic等基礎開發包配置
cts	Android兼容性測試套件標準
dalvik	dalvik虛擬機
developers	開發者目錄
development	應用程序開發相關
device	設備相關配置
docs	參考文檔目錄
external	開源模組相關文件
frameworks	應用程序框架，Android系統核心部分，由Java和C++編寫
hardware	主要是硬件抽象層的代碼
libcore	核心庫相關文件
libnativehelper	動態庫，實現JNI庫的基礎
ndk	NDK相關代碼，幫助開發人員在應用程序中嵌入C/C++代碼
out	編譯完成后代碼輸出在此目錄
packages	應用程序包
pdk	Plug Development Kit 的縮寫，本地開發套件
platform_testing	平臺測試
prebuilts	x86和arm架構下預編譯的一些資源
sdk	sdk和模擬器
system	底層文件系統庫、應用和組件
toolchain	工具鏈文件
tools	工具文件
Makefile	全局Makefile文件，用來定義編譯規則

應用層部分

應用層位于整個Android系統的最上層，源碼根目錄中的packages目錄對應著系統應用層。它的目錄結構如下：

packages目錄描述

apps	核心應用程序
experimental	第三方應用程序
inputmethods	輸入法目錄
providers	內容提供者目錄
screensavers	屏幕保護
services	通信服務
wallpapers	墻紙

應用框架層

應用框架層一方面向上提供接口給應用層調用，另一方面向下與C/C++程序庫以及硬件抽象層等進行銜接。
應用框架層的主要實現代碼在/frameworks/base和/frameworks/av目錄下，其中/frameworks/base目錄結構如下：

/frameworks/base目錄描述

api	定義API
cmds	重要命令：am、app_proce等
core	核心庫
data	字體和聲音等數據文件
docs	文檔
graphics	圖形圖像相關
include	頭文件
keystore	和數據簽名證書相關
libs	庫
location	地理位置相關庫
media	多媒體相關庫
native	本地庫
nfc-extras	NFC相關
obex	藍牙傳輸
opengl	2D/3D 圖形API
packages	設置、TTS、VPN程序
sax	XML解析器
services	系統服務
telephony	電話通訊管理
test-runner	測試工具相關
tests	測試相關
tools	工具
wifi	wifi無線網絡

C/C++程序庫部分

系統運行庫層（Native)中的
C/C++程序庫的類型繁多，功能強大，C/C++程序庫并不完全在一個目錄中，這里給出幾個常用且比較重要的C/C++程序庫所在的目錄位置。

目錄位置描述

bionic/	Google開發的系統C庫，以BSD許可形式開源。
/frameworks/av/media	系統媒體庫
/frameworks/native/opengl	第三方圖形渲染庫
/frameworks/native/services/surfaceflinger	圖形顯示庫，主要負責圖形的渲染、疊加和繪制等功能
external/sqlite	輕量型關系數據庫SQLite的C++實現

Android運行時庫的代碼放在art/目錄中。硬件抽象層的代碼在hardware/目錄中，這一部分是手機廠商改動最大的一部分，根據手機終端所采用的硬件平臺會有不同的實現。

參考文章

安卓操作系統（維基百科）

Android進階解密第一章

Android系統基礎架構

總結

以上是生活随笔為你收集整理的安卓进阶之android系统架构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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