Android系统架构概述
Android概述
3、Android Runtime（Android 运行时） Android是包含一个核心库的集合，提供大 部分在Java编程语言核心类库中可用的功能。每 一个Android应用程序是Dalvik虚拟机中的实例， 运行在它们自己的进程中。Dalvik虚拟机依赖于 Linux 内核提供基本功能，来实现进程、内存和 文件系统管理等各种服务，可以在一个设备中高 效地运行多个虚拟机，可执行文件格式是.dex。 dex格式是专为Dalvik设计的一种压缩格式，占用 内存非常小，适合内存和处理器速度有限的系统。
2）、绑定服务（bindService）：把这个 Service 和调用 Service 的客户类绑起来，如果调 用这个客户类被销毁，Service 也会被销毁。用这 个方法的一个好处是，bindService() 方法执行后 Service 会回调上边提到的 onBind() 方发，可以 从这里返回一个实现了 IBind 接口的类，在客户 端操作这个类就能和这个服务通信了，比如得到 Service 运行的状态或其他操作。如果 Service 还 没有运行，使用这个方法启动 Service 就会 onCreate() 方法而不会调用 onStart()。
1、活动（Activity） 一个应用程序可能只包含一个活动，也可能 包含几个活动。这些活动是什么，以及有多少， 当然这取决于它的应用和设计。虽然他们一起工 作形成一个整体的用户界面，但是每个活动是独 立于其他活动的，每一个都是作为Activity父类的 一个子类。一般来讲，当应用程序被启动时，被 标记为第一个的活动应该展示给用户，从一个活 动移动到另一个活动由当前的活动完成。
1.2 Android发展历史
2005年Google收购了仅22个月的高科技企 业Android， 2007年正式向外界展示了Android操 作系统，2008年9月23日，谷歌发布Android1.0， 从此就有了今天风靡全球的Android。 Android用甜点作为它们系统版本的代号的 命名方法开始于 Andoird 1.5 发布的时候。作为 每个版本代表的甜点的尺寸越变越大，然后按照 26个字母数序：纸杯蛋糕，甜甜圈，松饼，冻酸 奶，姜饼，蜂巢，冰激凌三明治。
Android大致可以分为四层架构
Android⼤致可以分为四层架构Android 系统架构为了让你能够更好地理解 Android 系统是怎么⼯作的，我们先来看⼀下它的系统架构。
Android ⼤致可以分为四层架构：Linux 内核层、系统运⾏库层、应⽤框架层和应⽤层。
1. Linux 内核层 Android 系统是基于 Linux 内核的，这⼀层为 Android 设备的各种硬件提供了底层的驱动，如显⽰驱动、⾳频驱动、照相机驱动、蓝⽛驱动、Wi-Fi 驱动、电源管理等。
2. 系统运⾏库层这⼀层通过⼀些 C/C++库来为 Android 系统提供了主要的特性⽀持。
如 SQLite 库提供了数据库的⽀持，OpenGL|ES 库提供了 3D 绘图的⽀持，Webkit 库提供了浏览器内核的⽀持等。
同样在这⼀层还有 Android 运⾏时库，它主要提供了⼀些核⼼库，能够允许开发者使⽤ Java 语⾔来编写 Android 应⽤。
另外，Android 运⾏时库中还包含了 Dalvik 虚拟机（5.0 系统之后改为 ART 运⾏环境），它使得每⼀个 Android 应⽤都能运⾏在独⽴的进程当中，并且拥有⼀个⾃⼰的 Dalvik 虚拟机实例。
相较于 Java 虚拟机，Dalvik 是专门为移动设备定制的，它针对⼿机内存、 CPU 性能有限等情况做了优化处理。
3. 应⽤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，Android ⾃带的⼀些核⼼应⽤就是使⽤这些 API 完成的，开发者也可以通过使⽤这些 API 来构建⾃⼰的应⽤程序。
4. 应⽤层所有安装在⼿机上的应⽤程序都是属于这⼀层的，⽐如系统⾃带的联系⼈、短信等程序，或者是你从 Google Play 上下载的⼩游戏，当然还包括你⾃⼰开发的程序。
android 开发原理
android 开发原理
Android 开发原理涉及以下方面：
1. Android 操作系统架构：Android 是基于 Linux 内核的开源移动
操作系统，它包含了多种层次的模块，如 Linux 内核层、硬件抽象层、
原生库、应用框架层和应用层。
每一层有不同的功能和职责，共同组成了
完整的 Android 系统。
2. Android 应用开发框架：Android 应用开发使用 Java 语言编写，开发者可以利用 Android SDK 中提供的应用程序接口（APIs）来操作手
机硬件和系统资源。
Android 应用开发框架主要包括三个重要的组件：Activity、Service 和 BroadcastReceiver。
3. Android 软件开发工具：Android Studio 是官方提供的 Android 开发工具，它包含了 Android SDK、模拟器、调试器和其他开发工具，是
开发 Android 应用的必备工具。
4. Android 应用发布：Android 应用发布需要遵守 Google Play Store 的规则和标准，包括应用的内容、安全性、隐私保护等。
开发者需
要进行应用打包、签名、上传和发布等一系列操作，并需要通过 Google Play Store 的审核才能上架应用。
总体来说，Android 开发原理体现了一个完整的软件开发过程，包括
操作系统的架构设计、应用开发框架的设计和实现、软件开发工具的使用
和应用发布等方面。
第二篇 Android系统构架分析和应用程序目录结构分析
第二节：Android系统构架分析和应用程序目录结构分析内容：Android系统构架简介Android应用程序结构分析一、Android系统构架Android系统从底向上一共分了4层，每一层都把底层实现封装，并暴露调用接口给上一层。
下面是简单翻译的版本：1.Linux内核(Linux Kernel)o Android运行在linux kernel 2.6之上，但是把linux内受GNU协议约束的部分做了取代，这样在Android的程序可以用于商业目的。
o Linux 内核是硬件和软件层之间的抽象层。
2.中间件o中间件包括两部分：核心库和运行时(libraries & Android runtime)o核心库包括，SurfaceManager 显示系统管理库，负责把2D或3D内容显示到屏幕；Media Framework 媒体库，负责支持图像，支持多种视频和音频的录制和回放；SQlite 数据库，一个功能强大的轻量级嵌入式关系数据库；WebKit 浏览器引擎等。
o Dalvik虚拟机：区别于Java虚拟机的是，每一个Android 应用程序都在它自己的进程中运行，都有一个属于自己的Dalvik 虚拟机，这一点可以让系统在运行时可以达到优化，程序间的影响大大降低。
Dalvik虚拟机并非运行Java字节码，而是运行自己的字节码。
3.应用程序框架(Application Framework)o丰富而又可扩展性的视图（Views），可以用来构建应用程序，它包括列表（lists），网格（grids），文本框（text boxes），按钮（ buttons），可嵌入的web 浏览器。
o内容提供者（Content Providers）使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据（如联系人数据库），或者共享它们自己的数据。
o资源管理器（Resource Manager）提供非代码资源的访问，如本地字符串，图形，和布局文件（ layoutfiles ）。
信息安全工程师综合知识真题考点：安卓Android系统架构
信息安全工程师综合知识真题考点：安卓Android系统架构Android是一个开源的移动终端操作系统，共分成Linux内核层、系统运行库层、应用程序框架层和应用程序层四个部分。
●Linux内核层：这一层为Android设备的各种硬件提供了底层的驱动，包括音频驱动、Bindre（IPC）驱动、摄像头驱动、显示驱动、内存驱动、键盘驱动、电源管理、WiFi驱动。
●系统运行库层：Android的系统运行库包含两部分，一个是系统库，另一个是运行时。
Android运行时：核心库、Dalvik虚拟机。
库：FreeType、libc、LibWebCore、媒体框架、OpenGL | ES、SGL、SQLite、SSL、外观管理器。
●应用框架层：这一层主要提供了构建应用程序时可能用到的各种API，如Activity管理器、内容提供器、位置管理器、通知管理器、包管理器、资源管理器、电话管理器、视图系统、窗口管理器。
●应用程序层：所有安装在手机上的应用程序都是这个层，如主屏、浏览器、联系人、电话。
注：详见《信息安全工程师教程》（第2版）544-545页。
考点相关真题
Android 是一个开源的移动终端操作系统，共分成Linux 内核层、系统运行库层、应用程序框架层和应用程序层四个部分。
显示驱动位于（）。
A．Linux内核层
B．系统运行库层
C．应用程序框架层
D．应用程序层
参考答案：A。
Android系统架构及内核简介
Android系统架构及内核简介（来源于ThinkPHP）Android是Google公司开发的基于Linux平台的开源⼿机操作系统,它包括操作系统、中间件、⽤户界⾯和应⽤程序,⽽且不存在任何以往阻碍移动产业创新的专利权障碍,并由Google公司于2007年11⽉5⽇正式发布。
同时,Google公司组建了⼀个开放⼿机联盟,这个联盟由中国移动、摩托罗拉、⾼通、宏达电和T-Mobile等在内的全球30多家技术和⽆线应⽤的领军企业组成,Google通过与运营商、设备制造商、开发商和其他有关各⽅结成深层次的合作伙伴关系,希望借助建⽴标准化、开放式的移动电话软件平台,在移动产业内形成⼀个开放式的⽣态系统;可预见地,⽣产和使⽤基于 Android系统的嵌⼊式⼿持移动设备将是未来的发展趋势,对相应软件的需求量也将⽇趋增长,因此对Android系统内部作⼀个完整和深⼊的分析,对基于Android平台的软件移植和开发是很有益处的。
1 Android系统平台架构对操作系统⽽⾔,必须做到设计合理、层次分明,同时还需考虑整个系统的结构要聚耦适当,Android系统是基于linux内核的,因此还必须具备开源的特性,以符合开源⼈员共同⼯作。
从系统的组成要件来讲,Android平台架构包括硬件设备、板级⽀持包、驱动程序、操作系统内核、程序运⾏库,运⾏框架,应⽤程序等,它们的有机结合和协同⼯作共同完成了整个系统的正常运⾏和对事务的处理。
依据Google开源资料可知,整个系统由Linux内核、程序库、Android Runtime、应⽤程序框架和应⽤程序等5部分组成，,系统架构如图1所⽰。
参照图1,由上⽽下对组成系统各部分的主要组件作以下描述。
1.1 Linux内核Android基于Linux 2.6内核,但并⾮完全照搬内核,⽽是对内核作了部分增删和修改,在Linux 2.6内核的基础上,Android核⼼系统实现了安全性、内存管理、进程管理、⽹络协议栈和驱动模型等功能,Linux内核也同时作为硬件和软件栈之间的抽象层。
Android概述.ppt
内容提供者（Content Providers）：使应用程序能访 问其他应用程序（如通讯录）的数据，或共享自己的数据。
资源管理器（Resource Manager）：提供 访问非代码资源，如本地化字符串、图形 和布局文件。
1.2 Android发展历史
2005年Google收购了仅22个月的高科技企 业Android， 2007年正式向外界展示了Android操 作系统，2008年9月23日，谷歌发布Android1.0， 从此就有了今天风靡全球的Android。
Android用甜点作为它们系统版本的代号的命 名方法开始于 Andoird 1.5 发布的时候。作为每个 版本代表的甜点的尺寸越变越大，然后按照26个 字母数序：纸杯蛋糕，甜甜圈，松饼，冻酸奶， 姜饼，蜂巢，冰激凌三明治。
通知管理器（Notification Manager）：使 所有的应用程序能够在状态栏显示自定义 警告。
活动管理器（Activity Manager）：管理应 用程序生命周期,提供通用的导航回退功能。
5、Application（应用程序）
Android提供了一系列核心应用程序， 包括电子邮件客户端、SMS程序、拨打电 话、日历、地图、浏览器、联系人和其他 设置。这些应用程序都是用Java编程语言 写的，而应用程序的开发人员可以开发出 更多有创意、功能更强大的应用程序。
WebKit：新式的Web浏览器引擎，驱动Android 浏览器和内嵌的Web视图。
SGL：基本的2D图形引擎。
OpenGL ES：基于OpenGL ES 1.0 APIs实现， 使用硬件3D加速，包含高度优化的3D软件光栅。
安卓系统层次架构
安卓系统层次架构1.安卓的系统架构2.分析第一层：Linux操作系统和驱动(Linux kernel):由C语言实现。
Android核心系统服务依赖于Linux2.6内核，包括：安全性、内存管理、进程管理、网络协议、驱动模型。
Linux内核也作为硬件和软件栈之间的抽象层。
除了标准的Linux内核外，Android还增加了内核的驱动程序：Binder(IPC)驱动、显示驱动、输入设备驱动、音频系统驱动、摄像头驱动、WiFi驱动、蓝牙驱动、电源管理。
第二层：本地框架和Java运行环境(LIBRARIES和ANDROID RUNTIME)本地框架是有C/C++实现。
包含C/C++库，被Android系统中不同组件使用，它们通过Android应用程序框架为开发者进行服务。
系统C库：(libc)从BSD继承过来的标准的C系统函数库，专门是为基于嵌入式Linux的设备定制的库。
多媒体库：基于PackerVideo的OpenCore；该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制，支持多种媒体格式的编和解码格式。
Suface Manager：显示子系统管理器，并且为多个应用程序提供2D和3D图层的无缝融合。
LibWebCore：一个最新的Web浏览器引擎，支持Android浏览器，以及一个可嵌入式的Web视图。
SGL：Skia图形库，底层的2D图形引擎。
3D libraries：基于OpenGL ES1.0 API的实现；该库可以使用硬件3D加速（如果可用），或者使用高度优化的3D软加速。
FreeType：位图(bitmap)和矢量(vector)字体显示。
Android运行环境(ANDROID RUNTIME):提供了Java编程语言核心库的大多数功能,由Dalvik Java虚拟机和基础的Java类库组成。
Dalvik是Android中使用的Java虚拟机，每个Android应用程序都在自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。
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本文的后续内容将针对以上各层逐一进行分析。
1.1.1 应用层
对于普通的用户而言，只能通过具体的应用来判断移动平台的优劣。即便一个移动平台 具有最华丽的技术，但是如果不能给用户提供最得心应手的应用，顶多也只能赢得无冕之王 的名头，而无法抓住用户的心，赢得市场的认可。
Android 应用层由运行在 Android 设备上的所有应用共同构成，它不仅包括通话、短信、 联系人等系统应用(随 Android 系统一起预装在移动设备上)，还包括其他后续安装到设备中 的第三方应用。
应用层中的应用，时刻都在与这些系统服务打交道。每一次构造窗口、处理用户交互事 件、绘制界面、获得当前地理信息、了解设备信息等操作，都是在各个系统服务的支持下实 现的。
而对于开发者而言，框架层最直观的体现就是 SDK，它通过一系列的 Java 功能模块，来 实现应用所需的功能。SDK 的设计决定了上层应用的开发模式、开发效率及能够实现的功能 范畴。因此，对于开发者而言，关注 SDK 的变迁是一件很有必要的事情，SDK 每个新版本的 诞生，都意味着一些老的接口会被调整或抛弃，另一些新的接口和功能火热出炉。开发者不 但要查看和关注那些被修改的接口，来检查应用的兼容性，并采取相应的策略去适应这些变 化，更重要的是，开发者还要追踪新提供的接口，寻找改进应用的机会，甚至是寻求开发新 应用的可能。
Dalvik 没有沿用传统的 Java 二进制码(JavaBytecode)作为其一次编译的中间文件，而是应用了 新的二进制码格式文件.dex。在 Android 应用的编译过程中，它会先生成若干个.class 文件， 然后统一转换成一个.dex 文件。在转换过程中，Android 会对部分.class 文件中的指令做转义， 使用 Dalvik 特有的指令集 OpCodes 来替换，以提高执行效率。同时，.dex 会整合多个.class 文件中的重复信息，并对冗余部分做全局的优化和调整，合并重复的常量定义，以节约常量 池耗费的空间。这使得最终得到的.dex 文件通常会比将.class 文件压缩打包得出的.jar 文件更 精简。
1.1.3 运行时
和所有的 Java 程序运行平台一样，为了实现 Java 程序在运行阶段的二次编译， Android 为它们提供了运行时(Runtime)va 核心类库和 Java 虚拟机 Dalvik 共同构成。Java 核心类库涵盖了 Android 框架层和应用层所要用到的基础 Java 库，包括 Java 对象库、文件管理库、网络通信 库，等等。
Android 的架构图如下，图中按照功能结构及面向人群进行划分，可以看出 Android 分成 三个部分：
应用部分：包含在 Android 设备上运行的所有应用，它们是 Android 系统中直接面向用 户的部分。
核心部分： Android 系统中核心的功能实现，包括应用框架、核心类库等，每个 Android 应用的开发者，都是在此基础上进行应用开发的。
底层部分：主要指 Android 寄宿的 Linux 操作系统及相关驱动。通常来说，只有硬件厂 商和从事 Android 移植的开发者，才会基于此来进行开发。
除了上述划分方式以外，从系统实际的架构模型来看，Android 则可以分成以下几个层 次：
应用层
框架层
运行时
核心类库
硬件抽象层
Linux 内核
为了让应用开发者能够绕过框架层，直接使用 Android 系统的特定类库，Android 还提 供了 NDK(Native Development Kit)，它由 C/C++的一些接口构成，开发者可以通过它更高效地 调用特定的系统功能。
但在 Android 上，开发者通常只能使用 C/C++编写功能类库，而不是整个应用。这是因 为，诸如界面绘制、进程调度等核心机制是部署在框架层并通过 Java 来实现的，应用只有 按照它们规定的模式去编写特定的 Java 模块和配置信息，才能够被识别、加载和执行。
第三方应用都是基于 Android 提供的 SDK(Software Development Kit)进行开发的，并受到 SDK 接口的约束。而预装在设备中的系统应用，则可以调用整个框架层的接口和模块，其中 的很多接口在 SDK 中是隐藏的，因此，系统应用具有比第三方应用更多的权利。
Android 的应用都是基于 Java 语言来开发的，但在很多应用(尤其是游戏)中，需要进行 大规模的运算和图形处理，以及使用开源 C/C++类库。通过 Java 来实现，可能会有执行效率 过低和移植成本过高等问题。因此在 Android 开发中，开发者可以使用 C/C++来实现底层模 块，并添加 JNI(Java Native Interface)接口与上层 Java 实现进行交互，然后利用 Android 提供 的交叉编译工具生成类库并添加到应用中。
Linux 之于 Android 最大的价值，便是其强大的可移植性。Linux 可以运行在各式各样的 芯片架构和硬件环境下，而依托于它的 Android 系统，也便有了强大的可移植性。同时，Linux 像一座桥梁，将 Android 的上层实现与底层硬件连接起来，使它们可以不必直接耦合，因此， 降低了移植的难度。
1.1.5 硬件抽象层和 Linux 内核
Android 系统并不是从零开始设计的，而是搭建在 Linux 内核之上。狭义的 Android 系统， 主要指的是 Linux 内核以上的各层，从运行的角度来看，它们只是运行在 Linux 系统上的一 些进程，并不是完整的系统，离开了 Linux 的支撑，就像鱼儿离开了水一样，无法运行。
核心类库由一系列的二进制动态库共同构成，通常使用 C/C++进行开发。与框架层的系 统服务相比，核心类库不能够独立运行于线程中，而需要被系统服务加载到其进程空间里， 通过类库提供的 JNI 接口进行调用。
核心类库的来源主要有两种，一种是系统原生类库，Android 为了提高框架层的执行效 率，使用 C/C++来实现它的一些性能关键模块，如：资源文件管理模块、基础算法库，等等。 而另一种则是第三方类库，大部分都是对优秀开源项目的移植，它们是 Android 能够提供丰 富功能的重要保障，如：Android 的多媒体处理，依赖于开源项目 OpenCORE 的支持;浏览器 控件的核心实现，是从 Webkit 移植而来;而数据库功能，则是得益于 Sqlite。Android 会为所 有移植而来第三方类库封装一层 JNI 接口，以供框架层调用。
为了帮助游戏和图形图像处理等领域的开发者搭建更高效的应用，Android 将数学函数 库、OpenGL 库等核心类库以 NDK 的形式提供给开发者，开发者可以基于 NDK 更高效地构 建算法，进行图形图像绘制。从实践的角度看，只要能获取到底层类库的头文件信息，开发 者就可以逾越 NDK 的界限，用其他核心类库的接口进行开发。但这样做的危险之处在于兼 容性差，Android 在版本变迁时，可能会替换或修改一些类库接口或实现，这就会导致依赖 于这些类库的应用无法运行。而 NDK 提供的都是稳定的类库实现，不会再做修改，以保证 使用 NDK 的应用具有向上的兼容性。
而硬件抽象层(Hardware Abstract Layer，HAL)，是 Android 为厂商定义的一套接口标准， 它为框架层提供接口支持，厂商需要根据定义的接口实现相应功能。
为了提升 Android 应用的执行效率，从垃圾回收器(Garbage Collection，GC)到编译器， Dalvik 一直在各个方面进行优化。经常可以听到这样的消息：“新版本的 Android 系统，比上 一个版本的效率高了 x 倍。”这大都是改善 Dalvik 的效果。在 Android 2.2 中，Dalvik 引入了 对 JIT(Just-in-time)编译的支持，将上层应用的执行效率提升了 2～4 倍，开启了 Android 发展 的新篇章。
与为低端移动设备而设计的 J2ME 虚拟机不同，Dalvik 是专门为高端设备而优化设计的。 它没有采用基于栈的虚拟机架构，而是采取了基于寄存器的虚拟机架构设计。通常来说，基 于栈的虚拟机对硬件的依赖程度小、生成的应用更节约空间，可以适配更多的低端设备;而 基于寄存器的虚拟机，对硬件的门槛会更高一些，编译出的应用可能会耗费稍多的存储空间， 但它的执行效率更高，更能够发挥高端硬件(主要指处理器)的能力。
小贴士 从 Android 2.3(API 9)开始，新增了 android.app.NativeActivity 类，它是通过调用
预定义的 JNI 接口来实现的。开发者可以基于 NDK，通过 C/C++语言来实现具体功能。这就 意味着，开发者仅通过 C/C++语言就能实现整个应用。这对于游戏开发者而言是一大喜讯， 但由于控件在 Android 中并没有 Native 的实现，普通的应用开发者通常还是需要通过 Java 来实现上层界面。
1.1.2 框架层
框架层是 Android 系统中最核心的部分，它集中体现了 Android 系统的设计思想。在 Android 之前，有很多基于 Linux 内核打造的移动平台。作为超越前辈的成功范例，框架层 的设计正是 Android 脱颖而出的关键所在。
框架层由多个系统服务(System Service)共同组成，包括组件管理服务、窗口管理服务、 地理信息服务、电源管理服务、通话管理服务，等等。所有服务都寄宿在系统核心进程(System Core Process)中，在运行时，每个服务都占据一个独立的线程，彼此通过进程间的通信机制 (Inter-Process Communication，IPC)发送消息和传输数据。