Android系统架构

Catalogue

1. 系统架构
2. 源码目录
3. 参考

系统架构

Linux内核层

Linux Kernel：Android 的核心系统服务基于Linux 内核，在此基础上添加了部分Android专用的驱动。系统的安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖于该内核。

硬件抽象层

Hardware Abstraction Layer：对Linux内核驱动程序的封装，向上提供接口，向下屏蔽了具体的实现细节。硬件抽象层是位于操作系统内核与硬件电路之间的接口层，
其目的在于将硬件抽象化，为了保护硬件厂商的知识产权，它隐藏了特定平台的硬件接口细节，为操作系统提供虚拟硬件平台，使其具有硬件无关性，可在多种平台上进行移植。
从软硬件测试的角度来看，软硬件的测试工作都可分别基于硬件抽象层来完成，使得软硬件测试工作的并行进行成为可能。通俗来讲，就是将控制硬件的动作放在硬件抽象层中。

系统运行层

Native C/C++ Libraries：系统运行层分为C/C++运行时库和Android运行时环境。

Android运行时环境在4.4以前使用的是Dalvik，之后使用ART。从5.0开始，正式废弃了Dalvik。

Dalvik

什么是Dalvik？

Dalvik是用于Android平台的Java虚拟机
Dalvik虚拟机是Google等厂商合作开发的Android移动设备平台的核心组成部分之一
它可以支持已转换为.dex(即Dalvik Executable)格式的Java应用程序的运行
dex格式是专为Dalvik应用设计的一种压缩格式，适合内存和处理器速度有限的系统
Dalvik经过优化，允许在有限的内存中同时运行多个虚拟机的实例，并且每一个Dalvik应用作为独立的Linux进程执行
独立的进程可以防止在虚拟机崩溃的时候所有程序都被关闭

特点

Dalvik是依靠一个Just-In-Time(JIT编译)编译器去解释字节码
Dalvik虚拟机下运行Java时，要将字节码通过即时编译器（just in time ，JIT）转换为机器码（机器码才是能真正运行的），这会拖慢应用的运行效率
应用安装时，执行dexopt指令，将dex文件优化为odex文件
应用运行时，会将二进制翻译成机器码流程

Android Runtime

Android Runtime特点

应用在第一次安装的时候，字节码就会预先编译成机器码，使其成为真正的本地应用，这个过程叫做预编译（AOT,Ahead-Of-Time）
在移除解释代码这一过程后，应用程序执行将更有效率，启动更快
系统性能的显著提升
垃圾回收方面的优化

应用框架层

Application Framework：应用框架层，提供了应用开发的核心功能。在实际开发中会使用里面的API。

名称	描述
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
Location Manager(位置管理器)	提供地理位置以及定位功能服务
Package Manager(包管理器)	管理所有安装在Android系统中的应用程序
Notification Manager(通知管理器)	使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息
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
Telephony Manager(电话管理器)	管理所有的移动设备功能
Window Manager（窗口管理器）	管理所有开启的窗口程序
Content Providers（内容提供器）	使得不同应用程序之间可以共享数据
View System（视图系统）	构建应用程序的基本组件

应用层

System Apps：这里存放的是Android自带的一些App，比如：电话、短信、图库、拍摄等。

源码目录

可以从这里在线阅读源码，也可以从 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/help/AOSP/ 下载源码。

以下是Android9的源码目录结构：

art：全新的ART运行环境
- dalvlkvm：dalvik 运行时代码
- dex2oat：
- dexdump：
- dexlayout：
- disassembler：
- openjdk|vm：
- openjdk|jvmti：
- runtime：
- simulator：模拟器
- tools：
  - ahat：Android堆栈分析工具
  - amm：Actionable Memory Metric
bionic：google自己开发的内核库，比GNU的内核更适合移动设备
- apex：
- libc：对系统调用的封装
  - arch-arm：
  - arch-arm64：
  - arch-common：
  - arch-x86：
  - arch-x86_64：
  - stdio：标准IO
  - tools：一些python工具脚本
- libdl：用于动态库的装载
- libm：数学库
  - upstream-freebsd：很多来自FreeBSD的函数库
- libstdc++：标准的C++的功能库
- linker：链接模块
- tools：
bootable：启动引导相关代码
- recovery：这个目录用于创建恢复程序
build：存放系统编译规则及generic等基础开发包配置
- bazel：
- blueprint：
- make：
  - common：
  - core：构建系统的核心目录
    - clang：
    - combo：编译、编译设置
    - tasks：
  - envsetup.sh
  - target：
    - board：构建目标设备的配置
    - product：哪些apps需要编译
  - tools：编译过程中需要用到的工具
    - acp：
    - aplcheck：
    - atree：
    - check_prereq：
    - drolddoc：
    - rbb2565：
    - zipalign：
- pesto：
- soong：
compatibility
cts：Android兼容性测试套件标准
dalvik：dalvik虚拟机
- dexdump：
- dexgen：
- dexlist：
- dx：
- opcode-gen：
developers：开发者目录
- build：
- demos：
- docs：
- samples：
development：应用程序开发相关
- apps：包含没有部署到系统到应用
  - BluetoothDebug：
  - SdkSetup：
- build：
  - tools：构建过程中需要用到的一些工具
- cmds：包含monkey tool
- python-packages：
- host：
  - windows：包含Windows版USB驱动
- ide：包含对IDE一些配置信息
  - clion
  - eclipse
  - intellij
- sdk：
- scripts：
- tools：
  - apkcheck：APK检查工具
  - axl：TCP、HTTP测试
  - elftree：
  - idegen：
  - emulator：
  - bugreport：
  - ndk：
  - ota_analysis：
  - otagui：
  - winscope：
  - monkey：模拟用户点击的测试工具
- vendor_snapshot：
- vndk：
device：设备相关配置
- amlogic：
- common：
- generic：包含不同设备的配置信息
  - arm64：
  - art：
  - goldfish：
  - goldfish-opengl：
  - x86：
- google：
- google_car：
- linaro：
- mediatek：
- ti：
external：开源模组相关文件，可以理解成第三方库的依赖
- ImageMagick：
- FXdiv：
- OpenCL-CTS：
- aac：
- adhd：
- adt-infra：
- android-clat：
- androidplot：
- angle：
- antlr：http://www.antlr.org
- apache-commons-bcel：
- apache-commons-compress：
- apache-commons-math：
- apache-harmony：
- apache-http：
- apache-xml：
- auto：
- clang：
- bsdiff：
- chromium-libpac：
- chromium-trace：
- chromium-webview：
- cpuinfo：
- curl：
- dagger2：
- dexmaker：
- exoplayer：
- libogg：
- libopus：
- libcap：
- libpng：
- lzma：
- skia：http://code.google.com/p/skia/
- v8：Javascript引擎
- webp：http://code.google.com/speed/webp
- webrtc：http://www.webrtc.org
frameworks：应用程序框架，Android系统核心部分，由Java和C++编写
- av：
  - camera：
  - media：C实现系统媒体库
- base：
  - api：
  - boot：
  - cmds：重要命令
    - am：
    - app_process：
    - pm：包管理工具
  - config：
  - data：包含字体文件、音频文件、视频文件等
  - location：
  - media：多媒体相关库
    - java：
    - jni：
      - audioeffect：
      - soundpool：
    - mca：
    - native：
  - multidex：
  - native：本地库
  - opengl：2D/3D 图形API
  - sax：XML解析器
  - wifi：wifi无线网络
  - packages：
    - BackupRestoreConfirmation：
    - DefaultContainerService：
    - SystemUI：
    - Shell：
    - VpnDialogs：
- compile：
- ex：
- hardware：
- layoutlib：
- libs：
- native：
  - opengl：第三方图形渲染库
  - services：
    - audiomanager：
    - batteryservice：
    - displayservice：
    - gpuservice：
    - inputflinger：
    - surfaceflinger：图形显示库，主要负责图形的渲染、叠加和绘制等功能
    - sensorservice：
    - vr：
hardware：主要是硬件抽象层的代码
- broadcom：
- google：
- libhardware：
- libhardware_legacy：
- nxp：
- samsung：
- st：
kernel：
libcore：核心库相关文件
- api：
- dalvik：
- dom：
- json：
- xml：
libnativehelper：动态库，实现JNI库的基础
packages：自带Apps应用程序包
- apps：系统App
  - Bluetooth：
  - Calendar：
  - Camera2：
  - Dialer：
  - Launcher3：
- inputmethods：输入法目录
- modules：
  - ArtPrebuilt:
  - DnsResolver: DNS解析
  - Permission: 权限
  - adb：adb工具
- providers：内容提供者目录
  - CalendarProvider:
  - DownloadProvider:
  - MediaProvider:
  - TelephonyProvider:
- screensavers：屏幕保护
- services：通信服务
  - AlternativeNetworkAccess：
  - Telephony
- wallpapers：墙纸
pdk：Plug Development Kit 的缩写，本地开发套件
platform_testing：平台测试
prebuilts：x86和arm架构下预编译的一些资源
- bazel：
- clang：
- devtools：
- gcc：
- go：
- gradle-plugin：
- jdk：
- python：
- mlsc：
- ndk：
- runtime：
- tools：
  - common：
  - darwln-x86：
  - linux-x86：
  - linux-x86_64：
sdk：sdk和模拟器
- annotations：
- apkbuilder：这个废弃了，推荐直接使用com.android.sdklib.build.ApkBuilder
- find_java：
- find_java2：
- sdklauncher：
- hierarchyviewer：视图查看器
system：底层文件系统库、应用和组件
- apex：
- bpf：
- core：
  - debuggerd：
  - logcat：
  - toolbox：
  - watchdogd：
- extras：
  - ANRdaemon：
  - app-launcher：
  - su：
  - sound：播放wav文件工具
  - toolchain-extras：
test：
toolchain：工具链文件
tools：工具文件