1.3　Android系統架構概覽

Android系統是一個移動設備的開發平臺，其軟件層次結構包括操作系統（OS）、中間件（MiddleWare）和應用程序（Application）。根據Android的軟件框圖，其軟件層次結構自下而上分為以下四層。

（1）操作系統層（OS）。

（2）各種庫（Libraries）和Android運行環境（RunTime）。

（3）應用程序框架（Application Framework）。

（4）應用程序（Application）。

上述各個層的具體結構如圖1-2所示。

在本節的內容中，將詳細介紹Android操作系統的幾本組件結構方面的知識。

1.3.1　底層操作系統層（OS）

因為Android源于Linux，使用Linux內核，所以Android使用Linux 2.6作為操作系統。Linux2.6是一種標準的技術，Linux也是一個開放的操作系統。Android對操作系統的使用包括核心和驅動程序兩部分，Android的Linux核心為標準的Linux 2.6內核，Android更多的是需要一些與移動設備相關的驅動程序。主要的驅動如下所示。

顯示驅動（Display Driver）：是常用的基于Linux的幀緩沖（Frame Buffer）驅動。

Flash內存驅動（Flash Memory Driver）：是基于MTD的Flash驅動程序。

照相機驅動（Camera Driver）：常用基于Linux的V4L（Video for Linux）驅動。

音頻驅動（Audio Driver）：常用基于ALSA（Advanced Linux Sound Architecture，高級Linux聲音體系）驅動。

Wi-Fi驅動（Camera Driver）：基于IEEE 802.11標準的驅動程序。

鍵盤驅動（KeyBoard Driver）：作為輸入設備的鍵盤驅動。

藍牙驅動（Bluetooth Driver）：基于IEEE 802.15.1標準的無線傳輸技術。

Binder IPC驅動：Android一個特殊的驅動程序，具有單獨的設備節點，提供進程間通信的功能。

Power Management（能源管理）：用于管理電池電量等信息。

1.3.2　運行庫（Libraries）和Android運行環境（RunTime）

本層次對應一般嵌入式系統，相當于中間件層次。Android的本層次分成兩個部分，一個是各種庫，另一個是Android運行環境。本層次的內容大多是使用C和C++實現的，其中包含了如下所示的各種庫。

C庫：C語言的標準庫，也是系統中一個底層的庫，C庫是通過Linux的系統調用來實現的。

多媒體框架（MediaFrameword）：這部分內容是Android多媒體的核心部分，基于PacketVideo（即PV）的OpenCORE，從功能上本庫一共分為兩大部分，一部分是音頻、視頻的回放（PlayBack），另一部分是音視頻的記錄（Recorder）。

SGL：2D圖像引擎。

SSL：即Secure Socket Layer位于TCP/IP協議與各種應用層協議之間，為數據通信提供安全支持。

OpenGL ES：提供對3D的支持。

界面管理工具（Surface Management）：提供對管理顯示子系統等功能。

SQLite：一個通用的嵌入式數據庫。

WebKit：網絡瀏覽器的核心。

FreeType：位圖和矢量字體的功能。

一般情況下，Android的各種庫是以系統中間件的形式提供的，它們的顯著特點是與移動設備平臺的應用密切相關。另外，Android的運行環境主要是指Dalvik（虛擬機）技術。Dalvik和一般的Java虛擬機（Java VM）是有區別的。

Java虛擬機：執行的是Java標準的字節碼（Bytecode）。在最新的Android 6.0版本中，將使用ART為默認的運行環境，Java虛擬機只是作為一個備選項即將被淘汰。

Dalvik：執行的是Dalvik可執行格式（.dex）中執行文件。在執行的過程中，每一個應用程序即一個進程（Linux的一個Process）。兩者最大的區別在于Java VM是基于棧的虛擬機（Stack-based），而Dalvik是基于寄存器的虛擬機（Register-based）。顯然，后者最大的好處是可以根據硬件實現更大的優化，這更適合移動設備的特點。

1.3.3　Application Framework（應用程序框架）

在整個Android系統中，和應用開發最相關的是Application Framework，在這一層上，Android為應用程序層的開發者提供了各種功能強大的APIs，這實際上是一個應用程序的框架。由于上層的應用程序是以Java構建的。在本層提供了程序中所需要的各種控件，例如：Views（視圖組件），List（列表），Grid（柵格），Text Box（文本框），Button（按鈕），甚至還有一個嵌入式的Web瀏覽器。

一個基本的Android應用程序可以利用應用程序框架中的以下五個部分。

Activity：活動。

Broadcast Intent Receiver：廣播意圖接收者。

Service：服務。

Content Provider：內容提供者。

Intent and Intent Filter：意圖和意圖過濾器。

1.3.4　頂層應用程序（Application）

Android的應用程序主要是用戶界面（User Interface）方面的，本層通常使用Java語言編寫，其中還可以包含各種被放置在“res”目錄中的資源文件。Java程序和相關資源在經過編譯后，會生成一個APK包。Android本身提供了主屏幕（Home）、聯系人（Contact）、電話（Phone）、瀏覽器（Browers）等眾多核心應用。同時應用程序的開發者還可以使用應用程序框架層的API實現自己的程序。這也是Android開源的巨大潛力的體現。