关于Android 的系统架构

今天看笔试题的时候，遇到了关于Android架构的问题，之前看笔试题的时候也去了解过，只是没有做更详细的笔记，于是现在准备在简书上做一下遇到的笔试题目的笔记，以方便以后的复习。

老版：4层架构
Android的系统构架层一共有4层，由下而上分别是：Linux内核层，Android系统运行层，Android应用框架层，Android应用层。

之前在牛客网刷笔试题目的时候，也遇到了这样的一道题，结果答案是5层，于是去网上找，发现4层架构是老版本的了，新的版本添加了一个，硬件抽象层 ，原因是由于制作手机的工厂不愿意分享源码导致

新版：5层架构
由下而上分别是：Linux内核层，硬件抽象层，Android系统运行层，Android应用框架层，Android应用层

以下是官方公布的标准架构图：

1000px-Android-System-Architecture.svg.png

Linux内核层：Android以Linux操作系统内核为基础，借助Linux内核服务实现硬件设备驱动，进程和内存管理，网络协议栈，电源管理，无线通信等核心功能。Android4.0版本之前基于Linux2.6系列内核，4.0及之后的版本使用更新的Linux3.X内核，并且两个开源项目开始有了互通。Linux3.3内核中正式包括一些Android代码，可以直接引导进入Android。Linux3.4将会增添电源管理等更多功能，以增加与Android的硬件兼容性，使Android在更多设备上得到支持

硬件抽象层：它是对硬件设备的具体实现加以抽象。HAL没有在Android官方系统架构图中标明。鉴于许多硬件设备厂商不希望公开其设备驱动的源代码，如果能将android的应用框架层与linux系统内核的设备驱动隔离，使应用程序框架的开发尽量独立于具体的驱动程序，则android将减少对Linux内核的依赖。HAL由此而生，它是对Linux内核驱动程序进行的封装，将硬件抽象化，屏蔽掉了底层的实现细节。HAL规定了一套应用层对硬件层读写和配置的统一接口，本质上就是将硬件的驱动分为用户空间和内核空间两个层面；Linux内核驱动程序运行于内核空间，硬件抽象层运行于用户空间。

Android系统运行层：它位于Linux内核层之上的系统运行库层是应用程序框架的支撑，为Android系统中的各个组件提供服务。Android系统运行层由系统类库和Android运行时构成。
1.系统类库
系统类库大部分由C/C++编写，所提供的功能通过Android应用程序框架为开发者所使用，主要的系统类库及说明如下表：

图片.png

除上表列举的主要系统类库之外，Android NDK（Native Development Kit），即Android原生库，也十分重要。NDK为开发者提供了直接使用Android系统资源，并采用C或C++语言编写程序的接口。因此，第三方应用程序可以不依赖于Dalvik虚拟机进行开发。实际上，NDK提供了一系列从C或C++生成原生代码所需要的工具，为开发者快速开发C或C++的动态库提供方便，并能自动将生成的动态库和java应用程序一起打包成应用程序包文件，即.apk文件。
注意，使用原生库无法访问应用框架层API，兼容性可能无法保障。而且从安全性角度考虑，Android原生库用非类型安全的程序语言C,C++编写，更容易产生安全漏洞，原生库的缺陷（bug）也可能更容易直接影响应用程序的安全性。

2.Android运行时
核心库：核心库提供了Java5 se API的多数功能，并提供Android的核心API，如android.os，android.net，android.media等。
Dalvik虚拟机：Dalvik虚拟机是基于apache的java虚拟机，并被改进以适应低内存，低处理器速度的移动设备环境。Dalvik虚拟机依赖于Linux内核，实现进程隔离与线程调试管理，安全和异常管理，垃圾回收等重要功能。

本质而言，Dalvik虚拟机并非传统意义上的java虚拟机（JVM）。Dalvik虚拟机不仅不按照Java虚拟机的规范来实现，而且两者不兼容。

图片.png

（从android4.4开始就出现了ART（android runtime），但是这个ART并不是指这一节的主题，而是一种用来代替Dalvik的新型运行环境。当然在4.4的正式环境中用的还是Dalvik，真正开始用ART取代Dalvik是从android5.0开始的。）

另外补充一点sdk和ndk的关系：

20160107235017221.jpg

很显然地，ndk可以通过native code跨过使用dalvik runtime,直接调用到android内核资源，而sdk则需要在dalvik runtime环境下才能调用到内核资源。然而两者并不是各司其职，各不相关。android提供了JNI(java native interface)使两者可以进行相互调用和通信。

Android应用程序框架层：
用程序框架层提供开发Android应用程序所需的一系列类库，使开发人员可以进行快速的应用程序开发，方便重用组件，也可以通过继承实现个性化的扩展。具体包括的模块如表：

图片.png

Android应用层：
Android平台的应用层上包括各类与用户直接交互的应用程序，或由java语言编写的运行于后台的服务程序。例如，智能手机上实现的常见基本功能 程序，诸如SMS短信，电话拨号，图片浏览器，日历，游戏，地图，web浏览器等程序，以及开发人员开发的其他应用程序。