Android体系架构

Android 是一种基于 Linux 的开放源代码软件栈,主要应用于ARM平台,但不仅限于ARM,通过编译控制,在X86等体系结构的机器上同样可以运行。

与其他操作系统一样,Android也采用分层的架构设计,从高到低分别是系统应用层(System Apps),Java API 框架层(Java API Framework),Android系统运行层(包括Android Runtime和原生态的C/C++库 Native C/C++ Libraries)、硬件抽象层(Hardware Abstraction Layer)、Linux内核层(Linux Kernel)。如下图所示:

 

下面由下至上分别介绍各层

1、Linux内核层

Android是基于Linux内核的(Linux内核提供了安全性、内存管理、进程管理、网络协议和驱动模型等核心系统服务),Linux内核层为各种硬件提供了驱动程序,如显示驱动、相机驱动、蓝牙驱动、电池管理等等。

2、硬件抽象层(Hardware Abstraction Layer)

Android的硬件抽象层,简单来说,就是对Linux内核驱动程序的封装,向上提供接口,屏蔽低层的实现细节。HAL 可定义一个标准接口以供硬件供应商实现,这可让 Android 忽略较低级别的驱动程序实现。

3、Android系统运行层

这一层包括Android Runtime和原生态的C/C++库。

通过C或者C++库为Android系统提供主要的特性支持,例如Surface Manager管理访问显示子系统和从多模块应用中无缝整合2D和3D的图形,WebKit提供了浏览器支持等。可以使用 Android NDK 直接从访问某些原生态库。

Android运行时,其中包括了ART虚拟机(Android 5.0之前是Dalvik虚拟机,ART模式与Dalvik模式最大的不同在于,在启用ART模式后,系统在安装应用的时候会进行一次预编译,在安装应用程序时会先将代码转换为机器语言存储在本地,这样在运行程序时就不会每次都进行一次编译了,执行效率也大大提升。如果您的应用在 ART 上运行效果很好,那么它应该也可在 Dalvik 上运行,但反过来不一定。),每个Java程序都运行在ART虚拟机上,该虚拟机专门针对移动设备进行了定制,每个应用都有其自己的 Android Runtime (ART) 实例。此外,Android运行时还包含一套核心运行时库,可提供 Java API 框架使用的 Java 编程语言大部分功能,包括一些 Java 8 语言功能。

4、Java API 框架层

这一层主要提供了构建应用程序时可能用到的各种API,开发者通过这一层的API构建自己的APP,这一层也是APP开发人员必须要掌握的内容。

5、系统应用层

所有安装在手机上的系统应用都属于这一层,用户自己开发的应用也属于这一层。

(张伟:2018年8月29日)

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