android平台原理机制

引言

看着手中的MI5,发亮的屏幕上显示各种应用,点击酷狗音乐,hello 酷狗!,伴随着熟悉的问候语,开启了音乐之旅。
对于从事android开发的我们来说:
app应用程序———>android系统—————>手机硬件;

  • android的学习之路都是从android的体系架构开始,
纪念那张永不被遗忘的体系图:
perform.jpg
  • Android系统本身是一套软件堆栈(或称为软件层叠架构),它包含三部分:操作系统、中间件、应用程序。我们通过AndroidSDK所提供的工具和API来开发各种应用。

  • 何为软件堆栈?首先要知道堆栈是什么,堆栈的实现思想是先进后出(FILO),也就是说栈底的东西是最先进来的,栈底是封死的,只能进去而不能出来;而栈顶的东西都是最后进来的,由于不是封死的,所以它是朝着栈底方向挪移。将这个堆栈概念提升为软件堆栈,假设地说,栈底就是操作系统,栈顶就是实际的应用程序。换句话说就是软件之间的一种层叠的架构,一层叠一层,最底层的当然还是操作系统

1. Linux Kernel(Linux内核)

  • Linux内核作为Android的最低层系统,支撑了整个android平台。承上启下,连接了硬件和软件。

  • Linux内核:由C语言实现,抽象了硬件和软件。

  • 核心服务:安全性,内存管理,进程管理等驱动:显示驱动,摄像头驱动,WiFi驱动,电源驱动等。从事Android驱动开发的人员会深入研究Android的Linux的内核。

2.系统库和 Android RunTime

有了Linux内核的基础,硬件设备的功能都可以通过代码来调用实现了。

Android RunTime(运行时环境)包括(core Libraries)核心库和Dalvik虚拟机两部分:
  1. 核心库

    • 提供了基本的java类库,类似jdk,注:不包括全部api,例Swing;打包后的apk在手机中运行时调用Java中api就是来自这里
  2. Dalvik虚拟机

    • 类似于JVM,是Google公司自己设计用于Android平台的虚拟机,它可以简单的完成进程隔离和线程管理,并且可以提高内存的使用效率,Dalvik虚拟机执行扩展名为.dex的Dalvik可执行文件,该格式文件针对小内存使用做了优化。

    • 每一个app应用程序在其运行进程中都有一个独立的Dalvik虚拟机实例,主要是完成对生命周期的管理、堆栈的管理、线程的管理、安全和异常的管理以及垃圾回收等重要功能。

    • Dalvik 基于寄存器,而 JVM 基于栈。
      基于寄存器的虚拟机对于编译后变大的程序来说,在它们执行的时候,花费的时间更短。(Also of register-based VMs allow faster execution times at the expense of programs which are larger after compilation.)


      Dalvik.png
系统库
  1. 兼容了大多数Java语言所需要调用的功能函数,又包括了Android的核心库,比如android.os、android.net、android.media等。
  2. 系统库是应用程序框架的支撑,是应用程序框架层与Linux内核层的重要纽带。其主要包含以下几个部分:
  • SurfaceManager:执行多个应用程序时候,负责管理显示与存取操作间的互动,另外也负责2D绘图与3D绘图进行显示合成。

  • MediaFramework:多媒体库,支持多种常用的音频、视频格式录制和回放,编码格式包括MPEG4、MP3、H 264、AAC、ARM。

  • SQLite:轻量级的关系型数据库引擎

  • OpenGL|ES:根据OpenGL ES1.0 API标准实现的3D绘图函数库

  • FreeType:提供点阵字与向量字的描绘与显示

  • WebKit:开源的浏览器引擎,支持CSS,JAVASCRIPT,DOM等脚本语言

  • SGL:底层的2D图形渲染引擎

  • SSL:在Andorid上通信过程中实现安全认证

  • Libc:从BSD继承来的标准C系统函数库,专门为基于embeddedlinux的设备定制

3.AppLication Framework (应用框架)

  • 用java实现的一些功能模块,为开发者提供一些功能调用的Api。

  • 用Java Native Interface调用core lib层的本地方法,JNI的库是在Dalvik虚拟机启动时加载进去的,Dalvik会直接去寻址这个JNI方法,然后去调用

  • 主要服务

      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
      Window Manager(窗口管理器):管理所有的窗口程序
      
      Content Provider(内容提供器):通过它可以在不同应用程序之间存取或者分享数据
      
      View System(视图系统):构建应用程序的基本组件
      
      Notification Manager(通知管理器):通过它应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息
      
      Package Manager(包管理器):Android系统内的程序管理,可以查看Android应用程序以及Activity的相关信息
      
      Telephony Manager(电话管理器):管理所有的移动设备功能
      
      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,主题样式,二进制文件等
      
      Location Manager 位置管理器):提供位置服务
      
      XMPP Service(XMPP服务):提供Google Talk服务
    

应用程序层

  • 开发属于自己的应用程序,安装到手机上运行。

开发基本术语

  • SDK:(software development kit)软件开发工具包。被软件开发工程师用于为特定的软件包、软件框架、硬件平台、操作系统等建立应用软件的开发工具的集合

  • ADT:(Android Developer Tools)Eciplse下的Andnroid安卓开发工具插件

  • AS:AndoirdStudio google自己的基于jetbrain的android集成开发环境

  • APK: AndroidPackage的缩写,即Android安装包(apk)。

  • JNI:JNI是Java Native Interface的缩写,中文为JAVA本地调用。从Java1.1开始,Java Native Interface(JNI)标准成为java平台的一部分,它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言,尤其是C和C++而设计的,但是它并不妨碍你使用其他语言,只要调用约定受支持就可以了。

  • Native 代码:Native代码主要是C或者C++的。代码编写者可以使用JNI从Java的程序中调用Native代码。

  • NDK: Native Development Kit,NDK提供了一系列的工具,帮助开发者快速开发C(或C++)的动态库,并能自动将so和java应用一起打包成apk。

  • ADT: Eclipse 平台下用来开发 Android 应用程序的插件。

  • binder: Binder是Android系统进程间通信(IPC)方式之一。

  • ServiceManager: servicemanager是一个守护进程,用于管理系统中各个服务。

  • zygote:zygote翻译成中文是受精卵的意思。zygote是一个native应用程序。在android中,大部分的应用程序进程都是由zygote来创建的,为什么用大部分,因为还有一些进程比如系统引导进程、init进程等不是有zygote创建的。相反,zygote还是在init进程之后才被创建的。

  • Surface:中文意思表面。surface专门用来处理屏幕排版器(screen compositor)管理的一块内存,这块内存是用来直接绘制到屏幕的

参考资料:

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