Android四层体系架构

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Application应用层

　　应用是用Java语言编写的运行在虚拟机上的程序，即图中最上层的蓝色部分.手机的上层应用其实，Google最开始时就在Android系统中捆绑了一些核心应用好比e-mail客户端、SMS短消息程序、日历、地图、浏览器、联系人管理程序，等等。

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Application FrameWork应用框架层

　　这一层便是编写Google发布的核心应用时所使用的API框架，开发人员一样可使用这些框架来开发本身的应用，这样便简化了程序开发的架构设计，可是必须遵照其框架的开发原则，组件以下：

　　丰富而又可扩展的视图（Views）：能够用来构建应用程序，它包括列表（lists）、网格（grids）、文本框（text boxes）、按钮（buttons）， 甚至可嵌入的Web浏览器。

　　内容提供器（Content Providers）：它可让一个应用访问另外一个应用的数据（如联系人数据库），或共享它们本身的数据

　　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（layout files）。

　　通知管理器 （Notification Manager）：应用能够在状态栏中显示自定义的提示信息。

　　活动管理器（Activity Manager）：用来管理应用程序生命周期并提供经常使用的导航退回功能。

　　窗口管理器（Window Manager)：管理全部的窗口程序。

　　包管理器（Package Manager）：Android系统内的程序管理

　　电话管理器(Telephony Manager)：主要提供Telephony相关信息的查询/修改功能，以及Phone状态监听功能，封装的方法主要是提供给APP上层使用。

　　定位管理器(Location Manager)：获取经纬度及定位过程

　　

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在Android SDK中内置了一些对象，其中最重要的组件要属Activity、Intent、Services以及Content Providers四个组件。

　　Activity活动:一个活动就是一个用户界面。一个应用程序能够定义一个或多个活动，每一个活动都可以保存和恢复自身的状态。
　　Intent:Intent是描述一个特定活动的一种机制，好比“选取照片”、“拨打电话”等这类具体动做。在Android中，全部的东西都是经过Intents完成的，所以开发者有机会替代或重用大量的组件。好比有一个“发送邮件”的intent，当你应用程序须要发送邮件时能够激活这个intent。开发者甚至能够从新编写一个新的邮件应用程序，并注册为活动以处理这个intent代替标准的邮件应用程序。那么其余应用程序就可使用新编写应用程序来发送邮件了。
　　Services服务:一个服务Service就是运行在后台、没有用户直接交互的任务，与Unix daemon相似。好比要作一个音乐播放器，可能会被另外一个活动激活，但音乐是须要做为背景音乐播放，那么这种程序就能够考虑做为一种服务Service。而后别的活动能够来操做这个播放器。Android中内置了不少服务，能够方便的使用API进行访问。
　　ContentProviders内容提供者:一个内容提供者content Provider就是由自定义的API封装读写操做的一套数据。Content Provider是不一样应用程序之间共享全局数据最好的方式。好比，Google提供了联系人的Content Provider，包括姓名、地址、电话等全部信息在内的联系方式可以被全部应用程序使用。

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Libraries系统运行库层

当咱们使用Android 应用框架时，Android系统会经过一些C/C++库来支持对咱们使用的各个组件，使其能更好地为开发者服务

Bionic系统 C 库：C语言标准库，系统最底层的库，C库经过Linux系统来调用。

　　多媒体库（MediaFrameword）：Android系统多媒体库，基于 PacketVideo OpenCORE，该库支持多种经常使用的音频、视频格式的回放和录制以及一些图片，好比：MPEG四、MP三、AAC、AMR、JPG, PNG 等。

　　SurFace Manager：界面管理器

　　Media Framework：多媒体框架

　　SQLite：开源轻量级数据库，和mysql相似

　　SGL：2D图形引擎库。

　　SSL：位于TVP/IP协议与各类应用层协议之间，为数据通信提供支持。

　　OpenGL ES 1.0：3D效果的支持。

　　SQLite：关系数据库。

　　Webkit：Web浏览器引擎。

　　FreeType ：位图（Bitmap）及矢量（Vector）。

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Anndroid RunTim运行时　　

　　每一个Java程序都运行在Dalvik虚拟机之上。与PC同样，每一个Android应用程序都有本身的进程，Dalvik虚拟机只执行".dex"的可执行文件。当Java程序经过编译，最后还须要经过SDK中的 "dx"工具转化成".dex"格式才能正常地在虚拟机上执行。

　　图中黄色的部分则是Dalvik虚拟机

　　Google于2007年末正式发布了Android SDK, 做为 Android系统的重要特性，Dalvik虚拟机也第一次进入了人们的视野。它对内存的高效使用，以及在低速CPU上表现出的高性能，确实使人另眼相看。Android系统能够简单地完成进程隔离和线程管理。每个Android应用在底层都会对应一个独立的Dalvik虚拟机实例，其代码在虚拟机的解释下得以执行。不少人认为Dalvik虚拟机是一个Java虚拟机，由于Android的编程语言偏偏就是Java语言。可是这种说法并不许确，由于Dalvik虚拟机并非按照Java虚拟机的规范来实现的，二者并不兼容；同时还要两个明显的不一样：Java虚拟机运行的是Java字节码，而Dalvik虚拟机运行的则是其专有的文件格式DEX（Dalvik Executable）的文件。在Java SE程序中的Java类会被编译成一个或者多个字节码文件（.class）而后打包到JAR文件，然后Java虚拟机会从相应的CLASS文件和JAR文件中获取相应的字节码；Android应用虽然也是使用Java语言进行编程，可是在编译成CLASS文件后，还会经过一个工具（dx）将应用全部的CLASS文件转换成一个DEX文件，然后Dalvik虚拟机会从其中读取指令和数据。

　　Dalvik虚拟机很是适合在移动终端上使用，相对于在桌面系统和服务器系统运行的虚拟机而言，它不须要很快的CPU速度和大量的内存空间。根据Google的测算，64M的RAM已经可以让系统正常运转了。其中24M被用于底层系统的初始化和启动，另外20M被用于高层启动高层服务。固然，随着系统服务的增多和应用功能的扩展，其所消耗的内存也势必愈来愈大。概括起来，Dalvik虚拟机有以下几个主要特征：

专有的DEX文件格式

　　DEX是Dalvik虚拟机专用的文件格式，而为何弃用已有的字节码文件（.CLASS文件）而采用新的格式呢？

（1） 一个应用中会定义不少类，编译完成后即会有不少相应的CLASS文件，CLASS文件中会有很多冗余的信息，而DEX文件格式会把全部的CLASS文件内容整合到一个文件中。这样，除了减小总体的文件尺寸和I/O操做，也提升了类的查找速度。

（2） 增长了新的操做码的支持。

（3） 文件结构尽可能简洁，使用等长的指令，借以提升解析速度。

（4） 尽可能扩大只读结构的大小，借以提升跨进程的数据共享。

DEX的优化

　　DEX文件的结构是紧凑的，可是若是咱们还想运行时的性能有进一步提升，咱们就仍然须要对DEX文件进行进一步优化。优化主要是针对如下几个方面：

（1） 调整全部字段的字节序（LITTLE_ENDIAN）和对齐结构中的每个域。

（2） 验证DEX文件中的全部类。

（3） 对一些特定的类进行优化，对方法里的操做码进行优化。

基于寄存器

　　相对于基于堆栈实现的虚拟机，基于寄存器实现的虚拟机虽然在硬件、通用性上要差一些，可是它在代码的执行效率上却更胜一筹。一个应用，一个虚拟机实例，一个进程

　　每个Android应用都运行在一个Dalvik虚拟机实例中，而每个虚拟机实例都是一个独立的进程空间。虚拟机的线程机制、内存分配和管理、Mutex等的实现都依赖底层操做系统。全部Android应用的线程都对应一个Linux线程，虚拟机于是能够更多地依赖操做系统的线程调度和管理机制。不一样的应用在不一样的进程空间里运行，加之对不一样来源的应用都使用不一样的Linux用户来运行，能够最大程度地保护应用的安全和独立运行。

 

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Linux内核层

Android的核心系统服务基于Linux2.6内核，如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖于Linux2.6内核。Linux内核同时也做为硬件和软件栈之间的抽象层,所有都是驱动.

Android更多的是须要一些与移动设备相关的驱动程序，主要的驱动以下所示。

　　显示驱动（Display Driver）：基于Linux的帧缓冲(Frame Buffer)驱动。

　　键盘驱动(KeyBoard Driver)：做为输入设备的键盘驱动。

　　Flash内存驱动（Flash Memory Driver）：基于MTD的Flash驱动程序。

　　照相机驱动（Camera Driver）：经常使用的基于Linux的v4l2（Video for Linux）驱动。

　　音频驱动（Audio Driver）：经常使用的基于ALSA（Advanced Linux Sound Architecture）的高级Linux声音体系驱动。

　　蓝牙驱动（Bluetooth Driver）：基于IEEE 802.15.1标准的无线传输技术。

　　WiFi驱动（Camera Drive）：基于IEEE 802.11标准的驱动程序。

　　Binder IPC驱动：Android的一个特殊的驱动程序，具备单独的设备节点，提供进程间通信的功能。

　　Power Management（能源管理）：好比电池电量等。

USB Driver(usb驱动)