本文轉(zhuǎn)載自：Android系統(tǒng)架構(gòu)
本文基于Android 10.0源碼分析
1.摘要
??本節(jié)主要來講解Android的系統(tǒng)架構(gòu)。
2.概述
??本文主要介紹Android的系統(tǒng)架構(gòu)，Android使用linux內(nèi)核（Marco kernel），但是Android的架構(gòu)又與Linux系統(tǒng)有所不同，因此在介紹Android系統(tǒng)架構(gòu)之前，我們先一起來了解一下Linux系統(tǒng)的架構(gòu)。
3.Linux系統(tǒng)架構(gòu)
（1）Linux架構(gòu)
Computer Resources：硬件資源；
Kernel：內(nèi)核；
Shell：shell是系統(tǒng)的用戶界面，提供了用戶與內(nèi)核進(jìn)行交互操作的一種接口。它接收用戶輸入的命令并把它送入內(nèi)核去執(zhí)行，是一個(gè)命令解釋器；
Programs/Utilities/Tools：庫(kù)函數(shù)、工具等；
File systems：文件系統(tǒng)是文件存放在磁盤等存儲(chǔ)設(shè)備上的組織方法。Linux系統(tǒng)能支持多種目前流行的文件系統(tǒng)，如EXT2、 EXT3、 FAT、 FAT32、 VFAT和ISO9660；
User Application：Linux應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)的Linux系統(tǒng)一般都有一套被稱為應(yīng)用程序的程序集，它包括文本編輯器、編程語言、X Window、辦公套件、Internet工具和數(shù)據(jù)庫(kù)等。
（2）Linux系統(tǒng)說明
Linux系統(tǒng)一般由4個(gè)組成部分：內(nèi)核Kernel、shell、文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序。內(nèi)核、shell和文件系統(tǒng)一起組成了基本的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它們讓用戶可以管理文件、運(yùn)行程序并使用系統(tǒng)；
Linux開機(jī)后，內(nèi)核啟動(dòng)，激活內(nèi)核空間，抽象硬件、初始化硬件參數(shù)等，運(yùn)行并維護(hù)虛擬內(nèi)存、調(diào)度器、信號(hào)及進(jìn)程間通信(IPC)；
內(nèi)核啟動(dòng)后，再加載Shell和用戶應(yīng)用程序，用戶應(yīng)用程序使用C\C++編寫，被編譯成機(jī)器碼，形成一個(gè)進(jìn)程，通過系統(tǒng)調(diào)用（Syscall）與內(nèi)核系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)通。進(jìn)程間交流需要使用特殊的進(jìn)程間通信(IPC)機(jī)制。
4.Android系統(tǒng)架構(gòu)
??看完了Linux架構(gòu)，我們?cè)賮硪黄鹂纯碅ndroid系統(tǒng)架構(gòu)。Android的系統(tǒng)非常復(fù)雜和龐大，底層以Linux內(nèi)核為基礎(chǔ)，上層采用帶有虛擬機(jī)的JAVA層，通過JNI技術(shù)，將上下層打通。
??先來看一張Google提供經(jīng)典Android架構(gòu)圖，從上往下依次為應(yīng)用層（System Apps）、應(yīng)用框架層（Java API Framework）、運(yùn)行層（系統(tǒng)Native庫(kù)和Android運(yùn)行時(shí)環(huán)境）、硬件抽象層(HAL)、Liunx 內(nèi)核(Marco Kernel)。每一層都有對(duì)應(yīng)的進(jìn)程、系統(tǒng)庫(kù)。
- 應(yīng)用層（System Apps）
??該層中包含所有的Android應(yīng)用程序，包括電話、相機(jī)、日歷等，我們自己開發(fā)的Android應(yīng)用程序也被安裝在這層；大部分的應(yīng)用使用JAVA開發(fā)，現(xiàn)在Google也開始力推kotlin進(jìn)行開發(fā)。
- 應(yīng)用框架層（Java API Framework）
??這一層主要提供構(gòu)建應(yīng)用程序是可能用到的各種API，Android自帶的一些核心應(yīng)用就是使用這些API完成的，開發(fā)者也可以通過使用API來構(gòu)建自己的應(yīng)用程序。
- 運(yùn)行層
系統(tǒng)Native庫(kù)
??Android包含一些C/C++庫(kù)，這些庫(kù)能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用Android運(yùn)行時(shí)環(huán)境
??Android包括了一個(gè)核心庫(kù)，該核心庫(kù)提供了Java編程語言核心庫(kù)的大多數(shù)功能。虛擬機(jī)也在該層啟動(dòng)。每個(gè)Android應(yīng)用都有一個(gè)專有的進(jìn)程，這些進(jìn)程每個(gè)都有一個(gè)Dalivik虛擬機(jī)實(shí)例，并在該實(shí)例中運(yùn)行。
- 硬件抽象層(HAL)
??Android的硬件驅(qū)動(dòng)與Linux不同，傳統(tǒng)的Liunx內(nèi)核驅(qū)動(dòng)完全存在于內(nèi)核空間中。但是Android在內(nèi)核外部增加了一個(gè)硬件抽象層(HAL-Hardware Abstraction Layer)，把一部分硬件驅(qū)動(dòng)放到了HAL層。
?? 為什么Android要這么做呢？
Linux內(nèi)核采用了GPL協(xié)議，如果硬件廠商需要支持Linux系統(tǒng)，就需要遵照GPL協(xié)議公開硬件驅(qū)動(dòng)的源代碼，這勢(shì)必會(huì)影響到硬件廠家的核心利益；
Android的HAL層運(yùn)行在用戶空間，HAL是一個(gè)“空殼”，Android會(huì)根據(jù)不同的需要，加載不同的動(dòng)態(tài)庫(kù)。這些動(dòng)態(tài)庫(kù)由硬件廠家提供。硬件廠家把相關(guān)硬件功能寫入動(dòng)態(tài)庫(kù)，內(nèi)核中只開放一些基本的讀寫接口操作。這樣一些硬件廠家的驅(qū)動(dòng)功能就由內(nèi)核空間移動(dòng)到了用戶空間；
Android的HAL層遵循Apache協(xié)議，并不要求它的配套程序，因此廠家提供的驅(qū)動(dòng)庫(kù)不需要進(jìn)行開放，保護(hù)了硬件廠家的核心利益。
- Liunx內(nèi)核(Marco Kernel)
??Android平臺(tái)的基礎(chǔ)是Linux內(nèi)核，比如ART虛擬機(jī)最終調(diào)用底層Linux內(nèi)核來執(zhí)行功能。Linux內(nèi)核的安全機(jī)制為Android提供相應(yīng)的保障，也允許設(shè)備制造商為內(nèi)核開發(fā)硬件驅(qū)動(dòng)程序。
