Android系统架构

（一）Linux Kernel(/kernel,/bootable,/devices)

Android内核 对Linux内核进行了增强，增加了一些面向移动计算的特有功能。例如:

• 低内存管理器LMK（Low Memory Keller）。源代码位于 drivers/staging/ android/lowmemorykiller.c
• 匿名共享内存（Ashmem），mm/ashmem.c。
• 轻量级的进程间通信Binder机制，源代码位于drivers/staging/android/binder.c。等。

这些内核的增强使Android在继承Linux内核安全机制的同时，进一步提升了内存管理，进程间通信等方面的安全性。

Android Linux Kernel 特征：

1.它没有glibc支持

由于Android最初用于一些便携的移动设备上，所以，可能出于效率等方面的考虑，Android并没有采用glibc作为

C库，而是Google自己开发了一套Bionic Libc来代替glibc。

2.它并不包括一整套标准的Linux使用程序

Android并没有完全照搬Liunx系统的内核，除了修正部分Liunx的Bug之外，还增加了不少内容，比如：它基于ARM

构架增加的Gold-Fish平台，以及yaffs2 FLASH文件系统（如果学习了嵌入式的话就会知道yaffs2 FLASH文件系

统已经在基于linux的很多嵌入式设备上采用了，技术已经非常成熟）等。

3.它没有本地基于X服务的窗口系统

什么是本地窗口系统呢?本地窗口系统是指GNU/Linux上的X窗口系统，或者Mac OX X的Quartz等。不同的操作系统

的窗口系统可能不一样，Android并没有使用(也不需要使用)Linux的X窗口系统（对原作者的这个观点不是很赞

同，原文章这一点放在第一条，并说“这是Android不是Linux的一个基本原因”，这个不敢苟同，由于作者 没有

指明android用的什么显示系统，我也不好说）。

4.Android专有的驱动程序

除了上面这些不同点之外，Android还对Linux设备驱动进行了增强，主要如下所示。

1)Android Binder 基于OpenBinder框架的一个驱动，用于提供 Android平台的进程间通信(InterProcess

Communication，IPC)功能。源代码位于drivers/staging/android/binder.c。

2)Android电源管理(PM) 一个基于标准Linux电源管理系统的轻量级Android电源管理驱动，针对嵌入式设备做

了很多优化。源代码位于：

kernel/power/earlysuspend.c

kernel/power/consoleearlysuspend.c

kernel/power/fbearlysuspend.c

kernel/power/wakelock.c

kernel/power/userwakelock.c

3)低内存管理器(Low Memory Killer) 比Linux的标准的OOM(Out Of Memory)机制更加灵活，它可以根据需要

杀死进程以释放需要的内存。源代码位于 drivers/staging/ android/lowmemorykiller.c。

4)匿名共享内存(Ashmem) 为进程间提供大块共享内存，同时为内核提供回收和管理这个内存的机制。源代码位于

mm/ashmem.c。

5)Android PMEM(Physical) PMEM用于向用户空间提供连续的物理内存区域，DSP和某些设备只能工作在连续的物

理内存上。源代码位于drivers/misc/pmem.c。

6)Android Logger 一个轻量级的日志设备，用于抓取Android系统的各种日志。源代码位于

drivers/staging/android/logger.c。

7)Android Alarm 提供了一个定时器，用于把设备从睡眠状态唤醒，同时它还提供了一个即使在设备睡眠时也会

运行的时钟基准。源代码位于drivers/rtc/alarm.c。

8)USB Gadget驱动 一个基于标准 Linux USB gadget驱动框架的设备驱动，Android的USB驱动是基于gaeget框

架的。源代码位于drivers/usb/gadget/。

9)Android Ram Console 为了提供调试功能，Android允许将调试日志信息写入一个被称为RAM Console的设备

里，它是一个基于RAM的Buffer。源代码位于drivers/staging/android / ram_console.c。

10)Android timed device 提供了对设备进行定时控制的功能，目前支持vibrator和LED设备。源代码位于

drivers/staging/android /timed_output.c(timed_gpio.c)。

11)Yaffs2 文件系统 Android采用Yaffs2作为MTD nand flash文件系统，源代码位于fs/yaffs2/目录下。

Yaffs2是一个快速稳定的应用于NAND和NOR Flash的跨平台的嵌入式设备文件系统，同其他Flash文件系统相比，

Yaffs2能使用更小的内存来保存其运行状态，因此它占用内存小。Yaffs2的垃圾回收非常简单而且快速，因此能表

现出更好的性能。Yaffs2在大容量的NAND Flash上的性能表现尤为突出，非常适合大容量的Flash存储。

（二）硬件抽象层HAL(/hardware)

• 对下：对linux内核驱动程序封装，这样，对硬件的操作分成两层，抽象层位于用户空间，驱动程序位于内核。为了避免硬件信息的公开，只开源驱动层的代码即可。
• 对上：对上层应用提供一个统一的简单的查询硬件设备的接口。它所谓的抽象，基本上也就仅限于这一功能，它通常并不提供对硬件的实际操作，对硬件的操作，还是由应用程序来完成。

Linux内核源代码版权遵循GNU License，而android源代码版权遵循Apache License，前者在发布产品时，必须公布源代码，而后者无须发布源代码。如果把对硬件支持的所有代码都放在Linux驱动层，那就意味着发布时要公开驱动程序的源代码，而公开源代码就意味着把硬件的相关参数和实现都公开了，内核驱动层只提供简单的访问硬件逻辑，例如读写硬件寄存器的通道，至于从硬件中读到了什么值或者写了什么值到硬件中的逻辑，都放在硬件抽象层中去了，

（三）系统运行时库(/libcore,/dalvik,/bionic,/system)

• 程序库：C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。

  它们通过Android Framework为开发者提供服务。

• 运行库：

  Core Libraries 提供了JAVA编程语言核心库的大多数功能，API，会调用native方法， android.os,android.NET,android.media

  Dalvik虚拟机 每一个 Android应用程序都在它自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。

（四）Android 应用程序框架(/framework)

应用程序框架层是我们从事Android开发的基础，很多核心应用程序也是通过这一层来实现其核心功能的，该层简化了组件的重用，开发人员可以直接使用其提供的组件来进行快速的应用程序开发，也可以通过继承而实现个性化的拓展。

（五）Android 应用程序（/packages）

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。

Android 层间调用

以Audio为例：（应用程序调用硬件设备）

应用程序调用了应用框架层的Runtime Service（这里是MediaPlayer），然后通过JNI调用与之绑定的Runtime Library （这里是MediaPlayer）。这时MediaPlayer又分别调用MediaFramework，和通过Binder IPC 的方式调用AudioFlinger（原生服务），而后通过AudioFlinger调用指定的库（libaudio.so）,最后才调用Kernel Driver 。

JNI（Java Native Interface）

它提供了若干的API实现了Java和其他语言的通信（主要是C&C++）

上层Java（Framework）要调用底层的C/C++函数库（Libraries）必须通过Java的JNI来实现。

Java通过JNI机制和C/C++沟通的具体步骤

1、编写包含native本地方法的java类(.java)

2、通过javah工具生成C/C++语言的头文件(.h)

3、使用C/C++语言实现头文件(.c)

4、使用交叉编译工具对C/C++本地代码进行编译，最后通过链接生成*.so可执行的C/C++库(.so)

5、实际执行Java代码去和本地的C/C++代码互相沟通

NDK

NDK是Google公司推出的帮助Android开发者通过C/C++本地语言编写应用的开发包，包含了C/C++的头文件、库文件、说明文档和示例代码，我们可以理解为Windows Platform SDK一样，是纯C/C++编写的，但是Android并不支持纯C/C++编写的应用，同时NDK提供的库和函数功能很有限，仅仅处理些算法效率敏感的问题

简单点说，用C语言生成一个库文件，在java中调用这个库文件的函数。JNI的过程比较复杂，生成.so需要大量操作，而NDK就是简化了这个过程。