Android：基础认识（一）——平台架构

Android系统进入公众的生活已经5年有余了，小编到现在仍然清楚记得在2011年拥有了一部搭载Android系统的手机那种雀跃的心情，然凑巧的是小编专业刚好是计算机，有幸接触到了Android软件开发，并让之成为现在生活的一部分。今天，小编就来讲讲Android的基础知识，算是回顾知识，顺便供各位想要从事这方面的童鞋参考参考。话不多说，进入正题。。

 

Android 是一种基于 Linux 的开放源代码软件栈，为广泛的设备和机型而创建。Android软件栈由下而上可以分为四部分：Linux 内核、硬件抽象层 (HAL)、Java API 框架、系统应用。

Linux 内核

Android 平台的基础是 Linux 内核。例如，Android Runtime (ART) 依靠 Linux 内核来执行底层功能，例如线程和低层内存管理。

使用 Linux 内核可让 Android 利用主要安全功能，并且允许设备制造商为著名的内核开发硬件驱动程序。

硬件抽象层 (HAL)

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硬件抽象层 (HAL) 提供标准界面，向更高级别的 Java API 框架显示设备硬件功能。HAL 包含多个库模块，其中每个模块都为特定类型的硬件组件实现一个界面，例如相机或蓝牙模块。当框架 API 要求访问设备硬件时，Android 系统将为该硬件组件加载库模块。

Android Runtime

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对于运行 Android 5.0（API 级别 21）或更高版本的设备，每个应用都在其自己的进程中运行，并且有其自己的 Android Runtime (ART) 实例。ART 编写为通过执行 DEX 文件在低内存设备上运行多个虚拟机，DEX 文件是一种专为 Android 设计的字节码格式，经过优化，使用的内存很少。编译工具链（例如 Jack）将 Java 源代码编译为 DEX 字节码，使其可在 Android 平台上运行。

ART 的部分主要功能包括：

• 预先 (AOT) 和即时 (JIT) 编译
• 优化的垃圾回收 (GC)
• 更好的调试支持，包括专用采样分析器、详细的诊断异常和崩溃报告，并且能够设置监视点以监控特定字段

在 Android 版本 5.0（API 级别 21）之前，Dalvik 是 Android Runtime。如果您的应用在 ART 上运行效果很好，那么它应该也可在 Dalvik 上运行，但反过来不一定。

Android 还包含一套核心运行时库，可提供 Java API 框架使用的 Java 编程语言大部分功能，包括一些 Java 8 语言功能。

原生 C/C++ 库

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许多核心 Android 系统组件和服务（例如 ART 和 HAL）构建自原生代码，需要以 C 和 C++ 编写的原生库。Android 平台提供 Java 框架 API 以向应用显示其中部分原生库的功能。例如，您可以通过 Android 框架的 Java OpenGL API 访问 OpenGL ES，以支持在应用中绘制和操作 2D 和 3D 图形。

如果开发的是需要 C 或 C++ 代码的应用，可以使用 Android NDK 直接从原生代码访问某些原生平台库。

Java API 框架

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您可通过以 Java 语言编写的 API 使用 Android OS 的整个功能集。这些 API 形成创建 Android 应用所需的构建块，它们可简化核心模块化系统组件和服务的重复使用，包括以下组件和服务：

• 丰富、可扩展的 View System，可用以构建应用的 UI，包括列表、网格、文本框、按钮甚至可嵌入的网络浏览器
• Resource Manager，用于访问非代码资源，例如本地化的字符串、图形和布局文件
• Notification Manager，可让所有应用在状态栏中显示自定义提醒
• Activity Manager，用于管理应用的生命周期，提供常见的导航返回栈
• Content Providers，可让应用访问其他应用（例如“联系人”应用）中的数据或者共享其自己的数据

开发者可以完全访问 Android 系统应用使用的框架 API。

系统应用

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Android 随附一套用于电子邮件、短信、日历、互联网浏览和联系人等的核心应用。平台随附的应用与用户可以选择安装的应用一样，没有特殊状态。因此第三方应用可成为用户的默认网络浏览器、短信 Messenger 甚至默认键盘（有一些例外，例如系统的“设置”应用）。

系统应用可用作用户的应用，以及提供开发者可从其自己的应用访问的主要功能。例如，如果您的应用要发短信，您无需自己构建该功能，可以改为调用已安装的短信应用向您指定的接收者发送消息。

附：Android软件栈架构图。（源自官网）

Android 应用采用 Java 编程语言编写。Android SDK 工具将您的代码 — 连同任何数据和资源文件 — 编译到一个 APK：Android 软件包，即带有 .apk 后缀的存档文件中。一个 APK 文件包含 Android 应用的所有内容，它是基于 Android 系统的设备用来安装应用的文件。

安装到设备后，每个 Android 应用都运行在自己的安全沙箱内：

• Android 操作系统是一种多用户 Linux 系统，其中的每个应用都是一个不同的用户；
• 默认情况下，系统会为每个应用分配一个唯一的 Linux 用户 ID（该 ID 仅由系统使用，应用并不知晓）。系统为应用中的所有文件设置权限，使得只有分配给该应用的用户 ID 才能访问这些文件；
• 每个进程都具有自己的虚拟机 (VM)，因此应用代码是在与其他应用隔离的环境中运行；
• 默认情况下，每个应用都在其自己的 Linux 进程内运行。Android 会在需要执行任何应用组件时启动该进程，然后在不再需要该进程或系统必须为其他应用恢复内存时关闭该进程。

Android 系统可以通过这种方式实现最小权限原则。也就是说，默认情况下，每个应用都只能访问执行其工作所需的组件，而不能访问其他组件。 这样便营造出一个非常安全的环境，在这个环境中，应用无法访问系统中其未获得权限的部分。

不过，应用仍然可以通过一些途径与其他应用共享数据以及访问系统服务：

• 可以安排两个应用共享同一 Linux 用户 ID，在这种情况下，它们能够相互访问彼此的文件。 为了节省系统资源，可以安排具有相同用户 ID 的应用在同一 Linux 进程中运行，并共享同一 VM（应用还必须使用相同的证书签署）。
• 应用可以请求访问设备数据（如用户的联系人、短信、可装载存储装置 [SD 卡]、相机、蓝牙等）的权限。 用户必须明确授予这些权限。 如需了解详细信息，请参阅 使用系统权限。

好啦，今天小编就先介绍到这里啦