Android源码分析一 Android系统架构

一 Android系统架构

1. Linux内核层（Linux Kernel）：Android系统基于Linux2.6内核，这一层为Android设备各种硬件提供了底层驱动，如显示驱动、音频驱动、照相机驱动、蓝牙驱动、Wi-Fi驱动、电源管理等；
2. 硬件抽象层（android hardware abstraction layer）：安卓驱动硬件的方式与Linux不尽相同。传统Linux的驱动完全存活于内核空间。Android则在内核外部增加了硬件抽象层(HAL, Hardware Abstraction Layer)，把一部分驱动功能放到HAL层中。安卓为什么费尽麻烦增加一个HAL呢？为了保护源代码。Linux内核采用了GPL协议，所以硬件生产商想要支持Linux系统，必须遵照GPL协议公开硬件驱动的源代码。但这些源代码中包含有许多硬件的设计信息，牵涉到硬件生产商的核心利益。而增加了HAL层之后，硬件厂商就不需要开放所有的驱动代码了。
3. 系统运行库层（libraries）：这一层通过一些C/C++库（so库）来为Android系统提供了主要的特性支持。如SQLite库提供了数据库支持，OpenGL ES库提供了3D绘图支持，Webkit库提供了浏览器内核支持等；
4. 应用框架层（application framework）：这一层主要提供构建应用程序时可能用到的各种API，Android自带的一些核心应用就是使用这些API完成的，开发者也可通过使用API来构建自己的应用程序；

• a） Activity Manager（活动管理器）

管理各个应用程序生命周期以及通常的导航回退功能

• b） Window Manager（窗口管理器）

管理所有的窗口程序

• c）  Content Provider（内容提供器）

使得不同应用程序之间存取或者分享数据

• d） View System（视图系统）

构建应用程序的基本组件

• e） Notification Manager(通告管理器)

使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息

• f） Package Manager（包管理器）

Android系统内的程序管理

• g）Telephony Manager(电话管理器)

管理所有的移动设备功能

• h）Resource Manager（资源管理器）

提供应用程序使用的各种非代码资源，如本地化字符串、图片、布局文件、颜色文件等

• i）Location Manager(位置管理器)

提供位置服务

• j）XMPP Service（XMPP服务）

提供Google Talk服务

1. 应用层（applications）：这一层主要用于手机应用的安装，如系统自带联系人、短信等程序，或是第三方应用程序

　  6.Android运行时库（Android Runtime）ART以上为五层五区，还有一个区域是存在于libraries层的Android运行时库（Android Runtime）ART，它主要提供一些核心库，能够允许开发者使用Java语言来编写Android应用。另外Android运行时库中还包含了Dalvik虚拟机，它使得每一个Android应用都能运行在独立的进程中，且拥有一个自己的Dalvik虚拟机实例。相较于Java虚拟机，Dalvik是专门为移动设备定制的，它针对手机内存、CPU性能有限等情况作了优化处理。

二 Android系统启动架构图

可以看到：Android系统启动是从下往上的一个过程：Loader->Kernel->Native->Framework->App。

Loader 层

• Boot Rom：当手机处于关机状态时，长按开机键开机，会引导芯片开始从固化在Rom里预设的代码开始执行，然后加载引导程序到Ram.
• Boot Loader：这是启动Android系统之前的引导程序，主要是检查Ram、初始化参数等功能。

Kernel 层

kernel层指的就是Android内核层，到这里才刚刚进入Android系统

1. 启动Kernel层的swapper进程（pid=0），系统初始化过程Kernel创建的第一个进程，用于初始化进程管理、内存管理，加载Display、Camera、Binder等驱动相关工作。
2. 启动kthreadd（pid=2），这是Linux系统的内核进程，会创建内核工作线程kworkder、软中断线程ksoftirqd和thermal等内核守护进程。kthreadd是所有内核进程的鼻祖。

Native 层

这里的Native层主要包括init孵化来的用户空间的守护进程、HAL层及开机动画等。启动init进程（pid=1），是Linux系统的用户进程，init进程是所有用户进程的鼻祖。

• init进程会孵化出ueventd、logd、healthd、installd、adbd、lmkd等用户守护进程；
• init进程还会启动ServiceManager（Binder服务管家）、bootanim（开机动画）等重要服务。
• init进程孵化出Zygote进程，Zygote进程是Android系统第一个Java进程（虚拟机进程），zygote进程是所有Java进程的父进程。

Framework 层

framework主要包括Zygote进程、SystemServer进程和MediaServer进程`。

Zygote 进程

Zygote进程是由init进程通过解析init.rc文件后fork生成的。Zygote的任务主要包括：

1. 加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket服务端套接字。
2. 加载虚拟机
3. preloadClassses
4. preloadResources

System Server 进程

System Server进程是由Zygote进程fork而来，System Server是Zygote孵化的第一个进程。System Server负责启动和管理整个Java Framework，包含ActivityManager、PowerManager等服务。

Media Server 进程

Media Server 进程由init进程fork而来，负责管理整个C++ Framework，包含AudioFlinger、Camera Service等服务。

App 层

Zygote进程孵化出的第一个App进程是Launcher，也就是用户看到的桌面App。同时Zygote进程还会创建Browser、Phone、Email等App进程。也就是说所有的App进程都是由Zygote进程fork生成的。

Syscall 和 JNI

Native层和Kernel层有一个系统调用层，也就是Syscall。Java层和native层之间的纽带是JNI。