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。
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 |
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 |
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 |
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 |
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 | 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 |
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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