前言技术博客终于可以恢复正常的更新速度了,原因是我编写的进阶书籍的初稿已经完成,窃以为它将会是Android应用书籍中最有深度的一本,可以说是《Android开发艺术探索》的姊妹篇。在这本书的最后一章我会分析Android底层源码,但是毕竟是一本Android应用开发的书,对于底层源码阅读也只能带大家入个门。因此,在博客中我会新开一个“系统源码解析”的系列,该系列的开篇就是本篇文章。 1.Android系统架构Android系统架构分为五层,从上到下依次是应用层、应用框架层、系统运行库层、硬件抽象层和Linux内核层。 应用层系统内置的应用程序以及非系统级的应用程序都是属于应用层。负责与用户进行直接交互,通常都是用Java进行开发的。 应用框架层(Java Framework)应用框架层为开发人员提供了可以开发应用程序所需要的API,我们平常开发应用程序都是调用的这一层所提供的API,当然也包括系统的应用。这一层的是由Java代码编写的,可以称为Java Framework。下面来看这一层所提供的主要的组件。
系统运行库层(Native)系统运行库层分为两部分,分别是C/C 程序库和Android运行时库。下面分别来介绍它们。 1.C/C 程序库C/C 程序库能被Android系统中的不同组件所使用,并通过应用程序框架为开发者提供服务,主要的C/C 程序库如下表2所示。
2.Android运行时库运行时库又分为核心库和ART(5.0系统之后,Dalvik虚拟机被ART取代)。核心库提供了Java语言核心库的大多数功能,这样开发者可以使用Java语言来编写Android应用。相较于JVM,Dalvik虚拟机是专门为移动设备定制的,允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机的实例,并且每一个Dalvik 应用作为一个独立的Linux 进程执行。独立的进程可以防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭。而替代Dalvik虚拟机的ART 的机制与Dalvik 不同。在Dalvik下,应用每次运行的时候,字节码都需要通过即时编译器转换为机器码,这会拖慢应用的运行效率,而在ART 环境中,应用在第一次安装的时候,字节码就会预先编译成机器码,使其成为真正的本地应用。 硬件抽象层(HAL)硬件抽象层是位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层,其目的在于将硬件抽象化,为了保护硬件厂商的知识产权,它隐藏了特定平台的硬件接口细节,为操作系统提供虚拟硬件平台,使其具有硬件无关性,可在多种平台上进行移植。 从软硬件测试的角度来看,软硬件的测试工作都可分别基于硬件抽象层来完成,使得软硬件测试工作的并行进行成为可能。通俗来讲,就是将控制硬件的动作放在硬件抽象层中。 Linux内核层Android 的核心系统服务基于Linux 内核,在此基础上添加了部分Android专用的驱动。系统的安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖于该内核。 2.Android系统源码目录我们要先了解Android系统源码目录,为后期源码学习打下基础。关于源码的阅读,你可以访问http://androidxref.com/来阅读系统源码。当然,最好是将源码下载下来。下载源码可以使用清华大学开源软件镜像站提供的Android 镜像:https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/AOSP/。如果觉得麻烦也可以查找国内的网盘进行下载,推荐使用该百度网盘地址下载:http://pan.baidu.com/s/1ngsZs,它提供了多个Android版本的的源码下载。 整体结构各个版本的源码目录基本是类似,如果是编译后的源码目录会多增加一个out文件夹,用来存储编译产生的文件。Android7.0的根目录结构说明如下表所示。
应用层部分应用层位于整个Android系统的最上层,开发者开发的应用程序以及系统内置的应用程序都是在应用层。源码根目录中的packages目录对应着系统应用层。它的目录结构如表4所示。
从目录结构可以发现,packages目录存放着系统核心应用程序、第三方的应用程序和输入法等等,这些应用都是运行在系统应用层的,因此packages目录对应着系统的应用层。 应用框架层部分应用框架层是系统的核心部分,一方面向上提供接口给应用层调用,另一方面向下与C/C 程序库以及硬件抽象层等进行衔接。 应用框架层的主要实现代码在/frameworks/base和/frameworks/av目录下,其中/frameworks/base目录结构如表5所示。
C/C 程序库部分系统运行库层(Native)中的 C/C 程序库的类型繁多,功能强大,C/C 程序库并不完全在一个目录中,这里给出几个常用且比较重要的C/C 程序库所在的目录位置。
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