Android系统架构简介

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Android系统架构简介

　　目前Android的Linux kernel控制包括安全、存储器管理、进程管理、网络堆叠、驱动程序模型等。下载Android源码之前，先要安装其构建工具Repo来初始化源码。Repo是Android用来辅助Git工作的一个工具。

　　应用程序

　　Android系统是基于Linux内核开发，使用Java作编程语言，使界面到功能，都有层出不穷的变化，其中Activity等同于J2ME的MIDlet，一个Activity类别负责创建视窗，一个活动中的Activity就是在foreground(前景)模式，背景执行的程序叫做Service。两者之间透过由ServiceConnection和AIDL连结，达到复数程序同时执行的效果。如果执行中的Activity全部画面被其他Activity取代时，该Activity便被停止，甚至被系统清除。

　　View等同于J2ME的Displayable，程序人员可以透过View类别与“XML layout”档将UI放置在视窗上，并可以利用View打造出所谓的Widgets，其实Widget只是View的一种，所以可以使用xml来设计layout。至于ViewGroup是各种layout的基础抽象类别，ViewGroup之内还可以有ViewGroup。View的构造函数不需要在Activity中调用，但是Displayable的是必须的，在Activity中，要通过findViewById()来从XML中获取View，Android的View类的显示很大程度上是从XML中读取的。View与事件息息相关，两者之间透过Listener结合在一起，每一个View都可以注册event listener，例如：当View要处理用户触碰的事件时，就要向Android框架注册View.OnClickListener。另外还有Image等同于J2ME的BitMap。

　　中介软件

　　操作系统与应用程序的沟通桥梁，并用分为两层：函数层和虚拟机器。 Bionic是Android改良libc的版本。Android包含了Chrome浏览器引擎。Surface flinger是就2D或3D的内容显示到萤幕上。Android使用工具链为Google自制的Bionic Libc。

　　Android采用OpenCORE作为基础多媒体框架。OpenCORE可分7大块：PVPlayer、PVAuthor、Codec、PacketVideo Multimedia Framework(PVMF)、Operating System Compatibility Library(OSCL)、Common、OpenMAX。

　　Android使用Skia为核心图形引擎，搭配OpenGL/ES。Skia与Linux Cairo功能相当，但相较于Linux Cairo，Skia功能还只是阳春型的。2005年Skia公司被Google收购，2007年初，Skia GL源码被公开，目前Skia也是Google Chrome的图形引擎。

　　Android的多媒体资料库采用SQLite资料库系统。资料库又分为共用资料库及私用资料库。用户可透过ContentProvider类别获取共用资料库。

　　Android的中间层多以Java实现，4.4版之前使用特殊的Dalvik虚拟机器。Dalvik虚拟机器是一种“暂存器型态”的Java虚拟机器，变数皆存放于暂存器中，虚拟机器的指令相对减少。5.0版起改用Android Runtime(ART)。

　　Dalvik虚拟机器可以有多个实例，每个Android应用程序都用一个自属的Dalvik虚拟机器来执行，让系统在执行程序时可达到最优化。Dalvik虚拟机器并非执行Java字节码，而是执行一种称为.dex格式的档案。

　　硬件抽像层(HAL)

　　Android的硬件抽像层是能以封闭源码形式提供硬件驱动模块。HAL的目的是为了把Android framework与Linux kernel隔开，让Android不至过度依赖Linux kernel，以达成“内核独立”(kernel independent)的概念，也让Android framework的开发能在不考量驱动程序实现的前提下进行发展，以达到垄断GPU市场的目的。

　　HAL stub是一种代理人的概念，stub是以*.so档的形式存在。Stub向HAL“提供”操作函数，并由Android runtime向HAL获取stub的操作，再回调这些操作函数。HAL里包含了许多的stub(代理人)。Runtime只要说明“类型”，即module ID，就可以获取操作函数。

　　编程语言

　　Android是执行于Linux kernel之上，但并不是GNU/Linux。因为在一般GNU/Linux里支持的功能，Android大都没有支持，包括Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango及Glibc等都被移除掉了。Android又以bionic取代Glibc、以Skia取代Cairo、再以opencore取代FFmpeg等等。Android为了达到商业应用，必须移除被GNU GPL授权证所约束的部分，Android并没有用户层驱动(user space driver)这种东西。所有的驱动还是在内核空间中，并以HAL隔开版权问题。bionic/libc/kernel/ 并非标准的内核头文件(kernel header files)。Android的内核头文件是利用工具由Linux内核的头文件所产生的，这样做是为了保留常数、资料结构与宏。

　　Android的核心基于Linux，除了核心之外，则是中介层、数据库元和用C/C++编写的API以及应用程序框架。Android的应用程序通常以Java数据库元为基础编写，运行程序时，应用程序的代码会被即时转变为Dalvik dex-code(Dalvik Executable)，然后Android操作系统通过使用即时编译的Dalvik虚拟机来将其运行。

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