Android源码分析一 Android系统架构

2022-08-10 14:41:20

一 Android系统架构

Linux内核层（Linux Kernel）：Android系统基于Linux2.6内核，这一层为Android设备各种硬件提供了底层驱动，如显示驱动、音频驱动、照相机驱动、蓝牙驱动、Wi-Fi驱动、电源管理等；
硬件抽象层（android hardware abstraction layer）：安卓驱动硬件的方式与Linux不尽相同。传统Linux的驱动完全存活于内核空间。Android则在内核外部增加了硬件抽象层(HAL, Hardware Abstraction Layer)，把一部分驱动功能放到HAL层中。安卓为什么费尽麻烦增加一个HAL呢？为了保护源代码。Linux内核采用了GPL协议，所以硬件生产商想要支持Linux系统，必须遵照GPL协议公开硬件驱动的源代码。但这些源代码中包含有许多硬件的设计信息，牵涉到硬件生产商的核心利益。而增加了HAL层之后，硬件厂商就不需要开放所有的驱动代码了。
系统运行库层（libraries）：这一层通过一些C/C++库（so库）来为Android系统提供了主要的特性支持。如SQLite库提供了数据库支持，OpenGL ES库提供了3D绘图支持，Webkit库提供了浏览器内核支持等；
应用框架层（application framework）：这一层主要提供构建应用程序时可能用到的各种API，Android自带的一些核心应用就是使用这些API完成的，开发者也可通过使用API来构建自己的应用程序；

a） 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

b） Window Manager（窗口管理器）

管理所有的窗口程序

c） Content Provider（内容提供器）

使得不同应用程序之间存取或者分享数据

d） View System（视图系统）

构建应用程序的基本组件

e） Notification Manager(通告管理器)

使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息

f） Package Manager（包管理器）

Android系统内的程序管理

g）Telephony Manager(电话管理器)

管理所有的移动设备功能

h）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

i）Location Manager(位置管理器)

提供位置服务

j）XMPP Service（XMPP服务）

提供Google Talk服务

应用层（applications）：这一层主要用于手机应用的安装，如系统自带联系人、短信等程序，或是第三方应用程序

　 6.Android运行时库（Android Runtime）ART以上为五层五区，还有一个区域是存在于libraries层的Android运行时库（Android Runtime）ART，它主要提供一些核心库，能够允许开发者使用Java语言来编写Android应用。另外Android运行时库中还包含了Dalvik虚拟机，它使得每一个Android应用都能运行在独立的进程中，且拥有一个自己的Dalvik虚拟机实例。相较于Java虚拟机，Dalvik是专门为移动设备定制的，它针对手机内存、CPU性能有限等情况作了优化处理。

二 Android系统启动架构图

可以看到：Android系统启动是从下往上的一个过程：Loader->Kernel->Native->Framework->App。

Loader 层

Boot Rom：当手机处于关机状态时，长按开机键开机，会引导芯片开始从固化在Rom里预设的代码开始执行，然后加载引导程序到Ram.
Boot Loader：这是启动Android系统之前的引导程序，主要是检查Ram、初始化参数等功能。

Kernel 层

kernel层指的就是Android内核层，到这里才刚刚进入Android系统

启动Kernel层的swapper进程（pid=0），系统初始化过程Kernel创建的第一个进程，用于初始化进程管理、内存管理，加载Display、Camera、Binder等驱动相关工作。
启动kthreadd（pid=2），这是Linux系统的内核进程，会创建内核工作线程kworkder、软中断线程ksoftirqd和thermal等内核守护进程。kthreadd是所有内核进程的鼻祖。

Native 层

这里的Native层主要包括init孵化来的用户空间的守护进程、HAL层及开机动画等。启动init进程（pid=1），是Linux系统的用户进程，init进程是所有用户进程的鼻祖。

init进程会孵化出ueventd、logd、healthd、installd、adbd、lmkd等用户守护进程；
init进程还会启动ServiceManager（Binder服务管家）、bootanim（开机动画）等重要服务。
init进程孵化出Zygote进程，Zygote进程是Android系统第一个Java进程（虚拟机进程），zygote进程是所有Java进程的父进程。

Framework 层

framework主要包括Zygote进程、SystemServer进程和MediaServer进程`。

Zygote 进程

Zygote进程是由init进程通过解析init.rc文件后fork生成的。Zygote的任务主要包括：

加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket服务端套接字。
加载虚拟机
preloadClassses
preloadResources

System Server 进程

System Server进程是由Zygote进程fork而来，System Server是Zygote孵化的第一个进程。System Server负责启动和管理整个Java Framework，包含ActivityManager、PowerManager等服务。

Media Server 进程

Media Server 进程由init进程fork而来，负责管理整个C++ Framework，包含AudioFlinger、Camera Service等服务。

App 层

Zygote进程孵化出的第一个App进程是Launcher，也就是用户看到的桌面App。同时Zygote进程还会创建Browser、Phone、Email等App进程。也就是说所有的App进程都是由Zygote进程fork生成的。

Syscall 和 JNI

Native层和Kernel层有一个系统调用层，也就是Syscall。Java层和native层之间的纽带是JNI。

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