Android開發之旅：android架構

通過前面兩篇：

<a target="_blank" href="http://skynet.blog.51cto.com/1943397/365407">Android 開發之旅：環境搭建及HelloWorld</a>

<a target="_blank" href="http://skynet.blog.51cto.com/1943397/365402">Android 開發之旅：HelloWorld項目的目錄結構</a>

我們對android有了個大緻的了解，知道如何搭建android的環境及簡單地寫一個HelloWorld程式，而且知道一個android項目包括哪些檔案夾和檔案及相應的作用。本篇将站在頂級的高度——架構，來看android。我開篇就說了，這個系列适合0基礎的人且我也是從0開始按照這個步驟來學的，談架構是不是有點螳臂擋車，自不量力呢？我覺得其實不然，如果一開始就對整個android的架構了然于胸，就不會誤入歧途，能夠很好地把握全局。本文的主題如下：

1、架構圖直覺

2、架構詳解

2.1、Linux Kernel

2.1、Android Runtime

2.3、Libraries

2.4、Application Framework

2.5、Applications

3、總結

下面這張圖展示了Android系統的主要組成部分：

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圖1、Android系統架構（來源于：android sdk）

可以很明顯看出，Android系統架構由5部分組成，分别是：Linux Kernel、Android Runtime、Libraries、Application Framework、Applications。第二部分将詳細介紹這5個部分。

現在我們拿起手術刀來剖析各個部分。其實這部分SDK文檔已經幫我們做得很好了，我們要做的就是拿來主義，然後再加上自己了解。下面自底向上分析各層。

Android基于Linux 2.6提供核心系統服務，例如：安全、記憶體管理、程序管理、網絡堆棧、驅動模型。Linux Kernel也作為硬體和軟體之間的抽象層，它隐藏具體硬體細節而為上層提供統一的服務。

如果你學過計算機網絡知道OSI/RM，就會知道分層的好處就是使用下層提供的服務而為上層提供統一的服務，屏蔽本層及以下層的差異，當本層及以下層發生了變化不會影響到上層。也就是說各層各司其職，各層提供固定的SAP（Service Access Point），專業點可以說是高内聚、低耦合。

如果你隻是做應用開發，就不需要深入了解Linux Kernel層。

Android包含一個核心庫的集合，提供大部分在Java程式設計語言核心類庫中可用的功能。每一個Android應用程式是Dalvik虛拟機中的執行個體，運作在他們自己的程序中。Dalvik虛拟機設計成，在一個裝置可以高效地運作多個虛拟機。Dalvik虛拟機可執行檔案格式是.dex，dex格式是專為Dalvik設計的一種壓縮格式，适合記憶體和處理器速度有限的系統。

大多數虛拟機包括JVM都是基于棧的，而Dalvik虛拟機則是基于寄存器的。兩種架構各有優劣，一般而言，基于棧的機器需要更多指令，而基于寄存器的機器指令更大。dx 是一套工具，可以將 Java .class 轉換成 .dex 格式。一個dex檔案通常會有多個.class。由于dex有時必須進行最佳化，會使檔案大小增加1-4倍，以ODEX結尾。

Dalvik虛拟機依賴于Linux 核心提供基本功能，如線程和底層記憶體管理。

Android包含一個C/C++庫的集合，供Android系統的各個元件使用。這些功能通過Android的應用程式架構（application framework）暴露給開發者。下面列出一些核心庫：

系統C庫——标準C系統庫（libc）的BSD衍生，調整為基于嵌入式Linux裝置

媒體庫——基于PacketVideo的OpenCORE。這些庫支援播放和錄制許多流行的音頻和視訊格式，以及靜态圖像檔案，包括MPEG4、 H.264、 MP3、 AAC、 AMR、JPG、 PNG

界面管理——管理通路顯示子系統和無縫組合多個應用程式的二維和三維圖形層

LibWebCore——新式的Web浏覽器引擎,驅動Android 浏覽器和内嵌的web視圖

SGL——基本的2D圖形引擎

3D庫——基于OpenGL ES 1.0 APIs的實作。庫使用硬體3D加速或包含高度優化的3D軟體光栅

<b>FreeType</b> ——位圖和矢量字型渲染

<b>SQLite</b> ——所有應用程式都可以使用的強大而輕量級的關系資料庫引擎

通過提供開放的開發平台，Android使開發者能夠編制極其豐富和新穎的應用程式。開發者可以自由地利用裝置硬體優勢、通路位置資訊、運作背景服務、設定鬧鐘、向狀态欄添加通知等等，很多很多。

開發者可以完全使用核心應用程式所使用的架構APIs。應用程式的體系結構旨在簡化元件的重用，任何應用程式都能釋出他的功能且任何其他應用程式可以使用這些功能（需要服從架構執行的安全限制）。這一機制允許使用者替換元件。

所有的應用程式其實是一組服務和系統，包括：

視圖（View）——豐富的、可擴充的視圖集合，可用于建構一個應用程式。包括包括清單、網格、文本框、按鈕，甚至是内嵌的網頁浏覽器

内容提供者（Content Providers）——使應用程式能通路其他應用程式（如通訊錄）的資料，或共享自己的資料

資料總管（Resource Manager）——提供通路非代碼資源，如本地化字元串、圖形和布局檔案

通知管理器（<code>Notification Manager</code>）——使所有的應用程式能夠在狀态欄顯示自定義警告

活動管理器（<code>Activity Manager</code>）——管理應用程式生命周期,提供通用的導航回退功能

Android裝配一個核心應用程式集合，包括電子郵件用戶端、SMS程式、月曆、地圖、浏覽器、聯系人和其他設定。所有應用程式都是用Java程式設計語言寫的。更加豐富的應用程式有待我們去開發！

從上面我們知道Android的架構是分層的，非常清晰，分工很明确。Android本身是一套軟體堆疊(Software Stack)，或稱為「軟體疊層架構」，疊層主要分成三層：作業系統、中間件、應用程式。從上面我們也看到了開源的力量，一個個熟悉的開源軟體在這裡貢獻了自己的一份力量。

現在我們對android的系統架構有了一個整體上的了解，我将用一個例子來深入體會一下，但是考慮到此系列希望0基礎的人也能看懂，在介紹例子之前将介紹一下Android應用程式的原理及一些術語，可能需要幾篇來介紹。敬請關注！

     本文轉自Saylor87 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/skynet/365394，如需轉載請自行聯系原作者