第一章 Android体系与系统架构

2019年5月25日 207次阅读 来源: YoungerDev

Android 群英传笔记
第一章Android体系与系统架构
第二章 Android开发工具及技巧
第三章 Android控件架构与事件拦截机制
第四章 ListView 使用技巧
第五章 Android Scroll 分析
第六章 Android 绘图机制与屏幕适配
第七章 Android 动画机制与使用技巧
第八章 Activity与Activity调用栈分析
第九章 Android 系统信息与安全机制
第十章 Android性能优化
本文出自:
http://www.jianshu.com/u/a1251e598483

Android的系统体系结构分为四层，自顶向下分别是：

  • 应用程序(Applications)
  • 应用程序框架(Application Frameworks)
  • 系统运行库与Android运行环境(Libraris & Android Runtime)
  • Linux内核(Linux Kernel)

《第一章 Android体系与系统架构》 安卓系统结构示意图

Application 层

使用NDK 开发和使用Java 开发的App 主要构成 都有 Android Manifest 文件,Dalvik Classes,Resource Bundle 这几个东西,使用NDK 还多了Libraries&JNI;

NDK 是什么 : 原生开发工具包 (NDK) 是一组可让您在 Android 应用中利用 C 和 C++ 代码的工具。 可用以从您自己的源代码构建，或者利用现有的预构建库。
NDK 不适用于大多数初学的 Android 编程者，对许多类型的 Android 应用没什么价值。 因为它不可避免地会增加开发过程的复杂性，所以通常不值得使用。 但如果您需要执行以下操作，它可能很有用：
1,从设备获取卓越性能以用于计算密集型应用，例如游戏或物理模拟。
2,重复使用您自己或其他开发者的 C 或 C++ 库。

而我们大部分开发的都是Java 应用,基本上是属于图中最上面一层的开发.

应用程序框架(Application Frameworks)

提供应用程序开发的各种API进行快速开发，也即隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统，大部分使用Java编写，所谓官方源码很多也就是看这里，其中包括：

  • 丰富而又可扩展的视图（Views），可以用来构建应用程序， 它包括列表（lists），网格（grids），文本框（text boxes），按钮（buttons）， 甚至可嵌入的web浏览器。
  • 内容提供器（Content Providers）使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据（如联系人数据库）， 或者共享它们自己的数据
  • 资源管理器（Resource Manager）提供 非代码资源的访问，如本地字符串，图形，和布局文件（ layout files ）。
  • 通知管理器 （Notification Manager） 使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息。
  • 活动管理器（ Activity Manager） 用来管理应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能。

系统运行库与Android运行环境(Libraris & Android Runtime)

1.系统运行库

Android 包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。以下是一些核心库：

  • Bionic系统 C 库 – 一个从 BSD 继承来的标准 C 系统函数库（ libc ）， 它是专门为基于 embedded linux 的设备定制的。
  • 媒体库 – 基于 PacketVideo OpenCORE；该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制，同时支持静态图像文件。编码格式包括MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 。
  • Surface Manager – 对显示子系统的管理，并且为多个应用程序提 供了2D和3D图层的无缝融合。这部分代码
  • Webkit,LibWebCore – 一个最新的web浏览器引擎用，支持Android浏览器和一个可嵌入的web视图。鼎鼎大名的 Apple Safari背后的引擎就是Webkit
  • SGL – 底层的2D图形引擎
  • 3D libraries – 基于OpenGL ES 1.0 APIs实现；该库可以使用硬件 3D加速（如果可用）或者使用高度优化的3D软加速。
  • FreeType -位图（bitmap）和矢量（vector）字体显示。
  • SQLite – 一个对于所有应用程序可用，功能强劲的轻型关系型数据库引擎。

还有部分上面没有显示出来的就是硬件抽象层。其实Android并非讲所有的设备驱动都放在linux内核里面，而是实现在userspace空间，这么做的主要原因是GPL协议，Linux是遵循该 协议来发布的，也就意味着对 linux内核的任何修改，都必须发布其源代码。而现在这么做就可以避开而无需发布其源代码，毕竟它是用来赚钱的。 而 在linux内核中为这些userspace驱动代码开一个后门，就可以让本来userspace驱动不可以直接控制的硬件可以被访问。而只需要公布这个 后门代码即可。一般情况下如果要将Android移植到其他硬件去运行，只需要实现这部分代码即可。包括：显示器驱动，声音，相机，GPS,GSM等等

2. Android运行环境

该核心库提供了JAVA编程语言核心库的大多数功能。
每一个Android应用程序都在它自己的进程中运 行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟 机实例。Dalvik被设计成一个设备可以同时高效地运行多个虚拟系统。 Dalvik虚拟机执行（.dex）的Dalvik可执行文件，该格式文件针对小内存使用做了 优化。同时虚拟机是基于寄存器的，所有的类都经由JAVA编译器编译，然后通过SDK中 的 “dx” 工具转化成.dex格式由虚拟机执行。

App 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。

  • 在 Android 上，一个应用程序只有一个UID，当然多个应用程序也可以共享一个UID。
    不同的应用程序可以运行在相同的进程中。对于此方法，首先必须使用相同的私钥签署这些应用程序，然后必须使用 manifest 文件给它们分配相同的 Linux 用户 ID，这通过用相同的值/名定义 manifest 属性 android:sharedUserId 来做到，从而共享对其数据和代码的访问
  • 一个进程就是host应用程序的沙箱，里面一般有一个UID和多个GIDS，每个进程只能访问UID的权限范围内的文件和GIDs所允许访问的接口，构成了Android最基本的安全基础。

Linux内核(Linux Kernel)

Android的核心系统服务依赖于Linux 2.6 内核，如安全性，内存管理，进程管理， 网络协议栈和驱动模型。 Linux 内核也同时作为硬件和软件栈之间的抽象层。其外还对其做了部分修改，主要涉及两部分修改：

  • Binder (IPC)：提供有效的进程间通信，虽然linux内核本身已经提供了这些功能，但Android系统很多服务都需要用到该功能，为了某种原因其实现了自己的一套。
  • 电源管理：主要是为了省电，毕竟是手持设备嘛，低耗电才是我们的追求。

四大组件

Acitivity, BroadCastReciever ,ContentProvider 和Service.
Android 系统提供一个信使 Intent , 组件与组件之间通过Intent 来通信,传递信息,交换数据
Context 的已经写过了 参考 https://www.jianshu.com/p/4f90ee8c92fe

查看手机根目录
连接上手机,输入adb shell,输入 cd /system/app/ 使用Linux的ls命令,查看目录

清单文件

在 Android 系统启动应用组件之前，系统必须通过读取应用的 AndroidManifest.xml 文件（“清单”文件）确认组件存在。 您的应用必须在此文件中声明其所有组件，该文件必须位于应用项目目录的根目录中。

除了声明应用的组件外，清单文件还有许多其他作用，如：

  • 确定应用需要的任何用户权限，如互联网访问权限或对用户联系人的读取权限
  • 根据应用使用的 API，声明应用所需的最低API 级别和软件功能，如相机、蓝牙服务或多点触摸屏幕
  • 应用需要链接的 API 库（Android 框架 API 除外），如 Google 地图库
  • 其他功能

参考 :
<Android 群英传> https://item.jd.com/11758334.html
https://developer.android.google.cn/guide/components/fundamentals.html#Resources
https://hit-alibaba.github.io/interview/Android/basic/Android-Arch.html

    原文作者：YoungerDev
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/04724266640b
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