Android系統架構剖析(轉)

2.3  Android系統架構剖析
“剖析”二字聽上去有一點狠,有“解剖分析”之意,是指對一個人或一件事做深入的分析,讓別人瞭解這個人或明白事情的來龍去脈。學習Android之路是一條不平坦的路,需要付出一定的時間和精力。爲了更加深入理解Android的精髓,很有必要了解Android的系統架構,瞭解它的組成。這樣才能知道Android究竟能幹什麼,所要學的是什麼。
2.3.1  Android體系結構介紹
Android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爲以下4層。
    操作系統層(OS)
    各種庫(Libraries)和Android 運行環境(RunTime)
    應用程序框架(Application Framework)
    應用程序(Application)
上述各個層的具體結構如圖2-19所示。


  圖2-19  Android操作系統的組件結構圖
1. 操作系統層(OS)——最底層
因爲Android源於Linux,使用了Linux內核,所以Android使用Linux 2.6作爲操作系統。Linux 2.6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核心爲標準的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):常用基於Linux的幀緩衝(Frame Buffer)驅動。
    Flash內存驅動(Flash Memory Driver):是基於MTD的Flash驅動程序。
    相機驅動(Camera Driver):常用基於Linux的v4l驅動。
    音頻驅動(Audio Driver):常用基於ALSA(Advanced Linux Sound Architecture,高級Linux聲音體系)的驅動。
    WiFi驅動(Camera Driver):基於IEEE 802.11標準的驅動程序。
    鍵盤驅動(KeyBoard Driver):作爲輸入設備的鍵盤驅動。
    藍牙驅動(Bluetooth Driver):基於IEEE 802.15.1標準的無線傳輸技術。
    Binder IPC驅動:Android中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):管理電池電量等信息。
2. 各種庫(Libraries)和Android 運行環境(RunTime)——中間層
本層次對應一般嵌入式系統,相當於中間件層次。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。本層的內容大多是使用C和C++實現的。其中包含的各種庫如下所示。
    C庫:C語言的標準庫,也是系統中一個最爲底層的庫,C庫是通過Linux的系統調用來實現的。
    多媒體框架(Media Frameword):這部分內容是Android多媒體的核心部分,基於PacketVideo(即PV)的OpenCORE。從功能上本庫一共分爲兩部分,一部分是音頻、視頻的回放(PlayBack),另一部分則是音視頻的記錄(Recorder)。
    SGL:2D圖像引擎。
    SSL:即Secure Socket Layer,位於TCP/IP協議與各種應用層協議之間,爲數據通信提供安全支持。
    OpenGL ES 1.0:提供了對3D的支持。
    界面管理工具(Surface Management):提供了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。
Android的各種庫一般是以系統中間件的形式提供的,它們都有的一個顯著特點是與移動設備的平臺的應用密切相關。
Android運行環境主要指的是虛擬機技術——Dalvik。Dalvik虛擬機和一般Java虛擬機(Java VM)不同,它執行的不是Java標準的字節碼(Bytecode),而是Dalvik可執行格式(.dex)中的執行文件。在執行的過程中,每一個應用程序即一個進程(Linux的一個Process)。二者最大的區別在於,Java VM是基於棧的虛擬機(Stack-based),而Dalvik是基於寄存器的虛擬機(Register-based)。顯然,後者最大的好處在於可以根據硬件實現更大的優化,這更適合移動設備的特點。
3. 應用程序(Application)
Android的應用程序主要是用戶界面(User Interface)方面的,通常用Java語言編寫,其中還可以包含各種資源文件(放置在res目錄中)、Java程序及相關資源經過編譯後,將生成一個APK包。Android本身提供了主屏幕(Home)、聯繫人(Contact)、電話(Phone)以及瀏覽器(Brower)等衆多的核心應用。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。
4. 應用程序框架(Application Framework)
Android的應用程序框架爲應用程序層的開發者提供了API,它實際上是一個應用程序的框架。由於上層的應用程序是以Java構建的,因此本層次提供的首先包含了UI程序中所需要的各種控件,例如:Views(視圖組件),其中又包括了List(列表)、Grid(柵格)、Text Box(文本框)、Button(按鈕)等,甚至一個嵌入式的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5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)
本書的目的是講解Android多媒體應用的開發知識,講解的是應用程序(Application)方面的知識。這些知識都是用Java開發的,當然也還需要掌握一些其他層的相關知識,例如底層的內核和驅動等知識。
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