1.2　Android操作系统的体系架构

Android操作系统的体系架构包含4个层次，如图1.1所示。

由图1.1可以看出，Android操作系统的体系架构由上到下依次为应用程序、应用程序框架、系统库和Android运行时、Linux内核等4个层次，下面分别进行介绍。

1．应用程序

在应用程序层，提供一系列的核心应用程序，例如电子邮件客户端、浏览器、通讯录、日历、地图、SMS程序、联系人管理程序等，这些应用程序都是使用Java语言编写的。

用户可以用自己编写的应用程序来替换Android提供的应用程序，从而展示开发人员的才华并更具个性化。

2．应用程序框架

应用程序框架层提供Android平台基本的管理功能和组件重用机制，它是从事Android开发的基础。该层提供了大量的API供开发人员使用，使开发人员易于开发功能强大的应用程序。

应用框架包含以下组件：

（1）Activity Manager（活动管理器）。管理应用程序的生命周期，起控制器的作用。

（2）Windows Manager（窗口管理器）。管理所有窗口程序。

（3）Content Provider（内容提供器）。提供一种服务，使应用程序之间可以实现数据共享，即使一个程序可以访问另一个程序的数据。

（4）View System（视图系统）。一组丰富并可扩展的视图组件，用于构建应用程序，例如文本框（TextView）、编辑框（EditText）、图片按钮（ImageButton）、复选按钮（Checkbox）等。

（5）Package Manager（包管理器）。管理安装在Android系统内的应用程序。

（6）Telephony Manager（电话管理器）。管理电话相关功能。

（7）Resource Manager（资源管理器）。对非编码资源进行统一管理。

（8）Location Manager（定位管理器）。管理地图相关服务功能。

（9）Notification Manager（通知管理器）。将应用消息显示在状态栏中，给用户以提示或通知。

3．系统库和Android运行时

该层由系统库和Android运行时组成。

1）系统库

系统库包含一套C/C++库。系统库是应用程序框架的支撑，是连接应用程序框架层和Linux内核层的纽带，包含以下内容：

（1）Surface Manager。管理对显示子系统的访问，可对多个应用程序与2D、3D图形层提供无缝整合。

（2）Media Framework。Android系统多媒体库，支持播放和录制许多流行的音频和视频格式。

（3）SQLite。所有应用程序都可使用的、功能强大的轻量级关系数据库引擎。

（4）OpenGL ES。3D效果的支持。

（5）FreeType。位图和向量字体显示。

（6）WebKit。一个全新的Web浏览器引擎，支持Android浏览器和内嵌的Web视图。

（7）SGL。底层的2D图形引擎。

（8）SSL。为数据加密与安全传输提供支持。

（9）Libc。从BSD系统派生的标准C系统库，调整为适应嵌入式Linux设备。

2）Android运行时

Android Runtime为Android应用提供一个运行环境，包括核心库和Dalvik虚拟机。

（1）核心库

核心库提供了Java编程语言核心类库具有的大部分功能。

（2）Dalvik虚拟机

Dalvik虚拟机是经过优化的多实例虚拟机，基于寄存器实现，采用专用的“.dex”格式文件，该格式适合内存和处理器速度受限的系统。

每个Android应用程序都运行在单独的Dalvik虚拟机内，即每个Android应用程序都对应一个Dalvik进程。

Dalvik虚拟机适合在移动终端上使用，相对于PC或服务器上的虚拟机来说，Dalvik虚拟机能对内存高效使用，在低速CPU上表现出高性能，它有以下两个特点：

• 基于寄存器实现。Dalvik虚拟机是基于寄存器的，而大多数虚拟机（例如JVM）是基于栈的。
• 运行专有的.dex文件。通过DX工具将应用程序所有.class文件编译成.dex文件，专有的.dex文件减少了.class文件的冗余信息，并用DX工具对.dex文件进行优化，从而提高运行性能。

4．Linux内核

Android基于Linux 2.6内核，除了标准的Linux内核提供进程管理、内存管理、网络协议堆栈、驱动程序、安全机制等之外，Android系统还增加了Binder（IPC）驱动、Wi-Fi驱动、蓝牙驱动等驱动程序，为系统运行提供了基础性支持。

Linux内核部分是系统硬件和其他软件叠层之间的抽象层。