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剖析Android架构,揭秘其内在逻辑

Android系统架构划分为四个层次,从上到下依次为:应用层、应用框架层、类库与运行时环境层,以及最底层的Linux内核层。这种分层结构设计清晰,各层职责分明,协同支撑整个系统的运行。

位于最底层的是Linux内核,它是Android系统的基础。Linux本身是开源且免费的操作系统内核,允许自由修改和定制。Android正是由谷歌基于Linux内核开发而来,其底层核心几乎完全沿用Linux,仅做了少量适配性调整。

内核层集成了多种关键驱动与服务模块,图中列举了其中八种典型组件,实际还包括更多未列出的部分:

  • 显示驱动:控制屏幕图像输出,确保视觉内容正确呈现。
  • 摄像头驱动:实现摄像头硬件与系统之间的数据通信。
  • Hash内存驱动:用于管理设备中的闪存存储空间。
  • Binder驱动:作为Android进程间通信(IPC)的核心机制,支持跨进程数据交换。
  • 键盘驱动:接收并处理来自物理按键的输入信号。
  • WIFI驱动:负责无线网络的连接与通信管理。
  • 音频驱动:控制扬声器、麦克风等音频设备的工作。
  • 电源管理模块:优化系统能耗,提升电池使用效率。

往上一层是类库与Android运行时层。该层并非所有组件均由Google独立开发,而是融合了多种开源项目和技术。

  • 媒体框架:处理音频、视频的编解码与播放功能。
  • SQLite:嵌入式轻量级数据库,广泛用于应用数据存储。
  • OpenGL ES:专为移动平台设计的高性能图形渲染引擎。
  • 字体库:提供可自由调用的字体资源。
  • WebKit:主流网页渲染引擎,曾被广泛应用于Android、iOS及Linux系统的浏览器中,包括早期IE在内的多个浏览器均采用其技术。
  • SGL:另一种图形渲染系统,但普及度不及OpenGL ES。
  • SSL:构建在TCP/IP之上的安全传输协议,保障网络通信安全。
  • libc:一组用C语言编写的基础函数库,提供底层系统调用支持。
  • 核心库:支撑Java层运行的关键类库集合。
  • Dalvik虚拟机:专为Android设计的运行环境,使得Android应用程序能在Linux系统上高效执行,解决了原生Android应用无法直接运行于标准Linux环境的问题。

应用框架层层位于类库层之上,主要由Java语言编写,为开发者提供构建应用所需的高层API。

该层包含多个系统级服务组件:

  • 活动管理器:负责应用程序生命周期及界面导航。
  • 窗口管理器:控制应用窗口的创建、布局与显示行为。
  • 内容提供者:实现应用间数据共享的机制。
  • 视图系统:提供UI组件框架,用于构建用户界面。
  • 包管理服务、电话管理、资源访问、定位服务、通知系统和即时通信功能也集成于此层。

Android平台全面开放了这些核心框架的API接口,无论是系统自带应用还是第三方开发的应用,均可平等调用这些功能模块。

此外,类库层多以C/C++编写,而应用框架层则基于Java。若让上层频繁直接调用底层C代码,不仅复杂且易出错。因此,通过应用框架层对底层能力进行封装与抽象,有效屏蔽了复杂性,显著提升了开发效率与系统稳定性。

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文章名称:《剖析Android架构,揭秘其内在逻辑》
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