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[轉]Android系統架構與系統源碼目錄

來源:http://blog.csdn.net/itachi85/article/details/54695046

.Android系統架構

Android系統架構分為五層,從上到下依次是應用層、應用框架層、系統運行庫層、硬件抽象層和linux內核層。
這裏寫圖片描述

應用層

系統內置的應用程序以及非系統級的應用程序都是屬於應用層。負責與用戶進行直接交互,通常都是用Java進行開發的。

應用框架層(Java Framework)

應用框架層為開發人員提供了可以開發應用程序所需要的API,我們平常開發應用程序都是調用的這一層所提供的API,當然也包括系統的應用。這一層的是由Java代碼編寫的,可以稱為Java Framework。下面來看這一層所提供的主要的組件。

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通常的導航回退功能
Location Manager(位置管理器) 提供地理位置以及定位功能服務
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
Package Manager(包管理器) 管理所有安裝在Android系統中的應用程序
Window Manager(窗口管理器) 管理所有開啟的窗口程序
Content Providers(內容提供器) 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

表1

系統運行庫層(Native)

系統運行庫層分為兩部分,分別是C/C++程序庫和Android運行時庫。下面分別來介紹它們。

1.C/C++程序庫

C/C++程序庫能被Android系統中的不同組件所使用,並通過應用程序框架為開發者提供服務,主要的C/C++程序庫如下表2所示。

名稱 功能描述
OpenGL ES 3D繪圖函數庫
Libc 從BSD繼承來的標準C系統函數庫,專門為基於嵌入式Linux的設備定制
Media Framework 多媒體庫,支持多種常用的音頻、視頻格式錄制和回放。
SQLite 輕型的關系型數據庫引擎
SGL 底層的2D圖形渲染引擎
SSL 安全套接層,是為網絡通信提供安全及數據完整性的一種安全協議
FreeType 可移植的字體引擎,它提供統一的接口來訪問多種字體格式文件

表2

2.Android運行時庫

運行時庫又分為核心庫和ART(5.0系統之後,Dalvik虛擬機被ART取代)。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。相較於JVM,Dalvik虛擬機是專門為移動設備定制的,允許在有限的內存中同時運行多個虛擬機的實例,並且每一個Dalvik 應用作為一個獨立的Linux 進程執行。獨立的進程可以防止在虛擬機崩潰的時候所有程序都被關閉。而替代Dalvik虛擬機的ART 的機制與Dalvik 不同。在Dalvik下,應用每次運行的時候,字節碼都需要通過即時編譯器轉換為機器碼,這會拖慢應用的運行效率,而在ART 環境中,應用在第一次安裝的時候,字節碼就會預先編譯成機器碼,使其成為真正的本地應用。

硬件抽象層(HAL)

硬件抽象層是位於操作系統內核與硬件電路之間的接口層,其目的在於將硬件抽象化,為了保護硬件廠商的知識產權,它隱藏了特定平臺的硬件接口細節,為操作系統提供虛擬硬件平臺,使其具有硬件無關性,可在多種平臺上進行移植。 從軟硬件測試的角度來看,軟硬件的測試工作都可分別基於硬件抽象層來完成,使得軟硬件測試工作的並行進行成為可能。通俗來講,就是將控制硬件的動作放在硬件抽象層中。

Linux內核層

Android 的核心系統服務基於Linux 內核,在此基礎上添加了部分Android專用的驅動。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於該內核。
Android系統的五層架構就講到這,了解以上的知識對以後分析系統源碼有很大的幫助。

2.Android系統源碼目錄

我們要先了解Android系統源碼目錄,為後期源碼學習打下基礎。關於源碼的閱讀,你可以訪問http://androidxref.com/來閱讀系統源碼。當然,最好是將源碼下載下來。下載源碼可以使用清華大學開源軟件鏡像站提供的Android 鏡像:https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/AOSP/ 。如果覺得麻煩也可以查找國內的網盤進行下載,推薦使用該百度網盤地址下載:http://pan.baidu.com/s/1ngsZs,它提供了多個Android版本的的源碼下載。

整體結構

各個版本的源碼目錄基本是類似,如果是編譯後的源碼目錄會多增加一個out文件夾,用來存儲編譯產生的文件。Android7.0的根目錄結構說明如下表所示。

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 編譯完成後代碼輸出在此目錄
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 應用程序包
packages 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

表3

從表3可以看出,系統源碼分類清晰,並且內容龐大且復雜。接下來分析packages中的內容,也就是應用層部分。

應用層部分

應用層位於整個Android系統的最上層,開發者開發的應用程序以及系統內置的應用程序都是在應用層。源碼根目錄中的packages目錄對應著系統應用層。它的目錄結構如表4所示。

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

表4
從目錄結構可以發現,packages目錄存放著系統核心應用程序、第三方的應用程序和輸入法等等,這些應用都是運行在系統應用層的,因此packages目錄對應著系統的應用層。

應用框架層部分

應用框架層是系統的核心部分,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目錄結構如表5所示。

/frameworks/base目錄 描述 /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 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

表5

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++程序庫並不完全在一個目錄中,這裏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

表6

講完 C/C++程序庫部分,剩下的部分我們在表3已經給出: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。

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