Android系統架構剖析)

2.3  Android系統架構剖析
“剖析”二字聽上去有一點狠，有“解剖分析”之意，是指對一個人或一件事做深入的分析，讓別人瞭解這個人或明白事情的來龍去脈。學習Android之路是一條不平坦的路，需要付出一定的時間和精力。為了更加深入理解Android的精髓，很有必要瞭解Android的系統架構，瞭解它的組成。這樣才能知道Android究竟能幹什麼，所要學的是什麼。
2.3.1  Android體繫結構介紹
Android是一個行動裝置的開發平台，其軟體階層包括作業系統（OS）、中介軟體（MiddleWare）和應用程式（Application）。根據Android的軟體框圖，其軟體階層自下而上分為以下4層。
    作業系統層（OS）
    各種庫（Libraries）和Android 運行環境（RunTime）
    應用程式架構（Application Framework）
    應用程式（Application）
上述各個層的具體結構2-19所示。

  圖2-19  Android作業系統的組件結構圖
1. 作業系統層（OS）——最底層
因為Android源於Linux，使用了Linux核心，所以Android使用Linux 2.6作為作業系統。Linux 2.6是一種標準的技術，Linux也是一個開放的作業系統。Android對作業系統的使用包括核心和驅動程式兩部分，Android的Linux核心為標準的Linux 2.6核心，Android更多的是需要一些與行動裝置相關的驅動程式。主要的驅動如下所示。
    顯示驅動（Display Driver）：常用基於Linux的幀緩衝（Frame Buffer）驅動。
    Flash記憶體驅動（Flash Memory Driver）：是基於MTD的Flash驅動程式。
    相機驅動（Camera Driver）：常用基於Linux的v4l驅動。
    音頻驅動（Audio Driver）：常用基於ALSA（Advanced Linux Sound Architecture，進階Linux聲音體系）的驅動。
    WiFi驅動（Camera Driver）：基於IEEE 802.11標準的驅動程式。
    鍵盤驅動（KeyBoard Driver）：作為輸入裝置的鍵盤驅動。
    藍牙堆疊（Bluetooth Driver）：基於IEEE 802.15.1標準的無線傳輸技術。
    Binder IPC驅動：Android中一個特殊的驅動程式，具有單獨的裝置節點，提供處理序間通訊的功能。
    Power Management（能源管理）：管理電池電量等資訊。
2. 各種庫（Libraries）和Android 運行環境（RunTime）——中介層
本層次對應一般嵌入式系統，相當於中介軟體層次。Android的本層次分成兩個部分，一個是各種庫，另一個是Android 運行環境。本層的內容大多是使用C和C++實現的。其中包含的各種庫如下所示。
    C庫：C語言的標準庫，也是系統中一個最為底層的庫，C庫是通過Linux的系統調用來實現的。
    多媒體架構（Media Frameword）：這部分內容是Android多媒體的核心部分，基於PacketVideo（即PV）的OpenCORE。從功能上本庫一共分為兩部分，一部分是音頻、視頻的回放（PlayBack），另一部分則是音視頻的記錄（Recorder）。
    SGL：2D映像引擎。
    SSL：即Secure Socket Layer，位於TCP/IP協議與各種應用程式層協議之間，為資料通訊提供安全支援。
    OpenGL ES 1.0：提供了對3D的支援。
    介面管理工具（Surface Management）：提供了管理顯示子系統等功能。
    SQLite：一個通用的嵌入式資料庫。
    WebKit：網路瀏覽器的核心。
    FreeType：位元影像和向量字型的功能。
Android的各種庫一般是以系統中介軟體的形式提供的，它們都有的一個顯著特點是與行動裝置的平台的應用密切相關。
Android運行環境主要指的是虛擬機器技術——Dalvik。Dalvik虛擬機器和一般Java虛擬機器（Java VM）不同，它執行的不是Java標準的位元組碼（Bytecode），而是Dalvik可執行格式（.dex）中的執行檔案。在執行的過程中，每一個應用程式即一個進程（Linux的一個Process）。二者最大的區別在於，Java VM是基於棧的虛擬機器（Stack-based），而Dalvik是基於寄存器的虛擬機器（Register-based）。顯然，後者最大的好處在於可以根據硬體實現更大的最佳化，這更適合行動裝置的特點。
3. 應用程式（Application）
Android的應用程式主要是使用者介面（User Interface）方面的，通常用Java語言編寫，其中還可以包含各種資源檔（放置在res目錄中）、Java程式及相關資源經過編譯後，將產生一個APK包。Android本身提供了主畫面（Home）、連絡人（Contact）、電話（Phone）以及瀏覽器（Brower）等眾多的核心應用。同時應用程式的開發人員還可以使用應用程式架構層的API實現自己的程式。這也是Android開源的巨大潛力的體現。
4. 應用程式架構（Application Framework）
Android的應用程式架構為應用程式層的開發人員提供了API，它實際上是一個應用程式的架構。由於上層的應用程式是以Java構建的，因此本層次提供的首先包含了UI程式中所需要的各種控制項，例如：Views（視圖組件），其中又包括了List（列表）、Grid（柵格）、Text Box（文字框）、Button（按鈕）等，甚至一個嵌入式的Web瀏覽器。
一個基本的Android應用程式可以利用應用程式架構中的以下5個部分。
    Activity（活動）
    Broadcast Intent Receiver（廣播意圖接收者）
    Service（服務）
    Content Provider（內容提供者）
    Intent and Intent Filter（意圖和意圖過濾器）
本書的目的是講解Android多媒體應用的開發知識，講解的是應用程式（Application）方面的知識。這些知識都是用Java開發的，當然也還需要掌握一些其他層的相關知識，例如底層的核心和驅動等知識。