2023年7月26日发(作者：)

论Android系统框架

信安11-4 08113804 林长城

在Rubin的公司被Google公司收购之后，谷歌公司便加快了进军移动通信市场的步伐，并推出自主品牌的移动终端产品。在外界纷纷乱乱的猜测中，于

2007年11月5日谷歌公司宣布与其他一些手机制造厂商、移动运营商、芯片制造商等厂商联合组成开发手机联盟（Open Handset Alliance,OHA）,并发布了基于Linux内核的开源的手机开发平台Android，Android不仅仅是一款手机操作系统，而更像是一个对 任何开发人员开放的移动终端开发平台。该平台是由操作系统、中间件、用户界面以及应用程序组成，并且对外开放源代码，一经推出便引起世界各地开源爱好者的 关注。同时，谷歌与各大厂商的大力合作也大大的促进了Android新的手机的业务的不断推出，同时也使得Android更加的标准话。而第一款搭载Android操作系统的手机应该是T-mobile G1手机了，该款手机是2008年9月22日由美国移动运营商T-mobile USA在纽约发布的，该款手机由台湾宏达电HTC制造，支持WCDMA/HSPA网络，理论下载速率到达7.2Mbit/s,并支持Wi-Fi功能。随着 最近几年的发展，已经相继推出了G2与G3手机了，各大手机厂商也是卯足了劲定制属于自己的Android手机，争取在未来Android市场中占领先 机。而对于Android开发者而言，其中蕴含的丰厚回报也是前景可观的。你可能会想到，和目前已经存在的其他智能操作系统相比，Android具有什么样的优势呢？ 1、开放性Android完全开源，且该平台从底层操作系统到上层的用户界面和应用程序都不存在任何阻碍产业创新的专有权障碍。同时开源的最大好处是，使得Android平台会拥有越来越壮大的开发者队伍，并且随着用户与应用的日益丰富，必然会使得Android这个崭新的平台走向成熟与稳定。 2、不受限任何限制的开发商由于Android的开放性，所以不同的厂商可以根据自身的情况对Android平台进行定制与扩展。这样的一个好处便是，对于用户来说，选择一款Android的手机将会有更大的抉择空间，更能展现自身的个性化。 3、应用程序间的无界限Android打破了应用程序间的界限，开发人员可以将在自己开发的程序与本地的联系人、日历、位置信息等很好的联系起来。此外，应用程序可以自申明其功能可以被其他应用程序所使用。4、紧密结合Google应用 全球最大的在线搜索服务商Google在过去的10年中，已经逐渐的渗透进人们的日常生活中了。人们不再仅仅满足于使用电脑终端来享受诸如Gamil、谷歌地图、在线翻译等在线服务，PC到移动终端的延伸成了一种必然的趋势。而Android与Google服务的无缝集成，则可以十足的满足人们的愿望。

Android的系统架构和其操作系统一样，采用了分层的架构。从架构图看，android分为四个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和linux核心层。 1.应用程序

Android会同一系列核心应用程序包一起发布，该应用程序包包括email客户端，SMS短消息程序，日历，地图，浏览器，联系人管理程序等。所有的应用程序都是使用JAVA语言编写的。

2.应用程序框架

开发人员也可以完全访问核心应用程序所使用的API框架。该应用程序的架构设计简化了组件的重用;任何一个应用程序都可以发布它的功能块并且任何其它的 应用程序都可以使用其所发布的功能块(不过得遵循框架的安全性限制)。同样，该应用程序重用机制也使用户可以方便的替换程序组件。

隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统, 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。

有关更多的细节和怎样从头写一个应用程序，请参考 如何编写一个 Android 应用程序。

3.系统运行库

1)程序库

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：

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。

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。

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。

2)Android 运行库

Android 包括了一个核心库，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。Dalvik虚拟机依赖于linux内核的一些功能，比如线程机制和底层内存管理机制。

内核

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。

相关技术说明

关于进程间通信的几种方式

1、 管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。

2、 有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。

3、 信号量( semophore ) ： 信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

4、 消息队列( message queue ) ： 消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

5、 信号 ( sinal ) ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。

6、 共享内存( shared memory ) ：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。

7、 套接字( socket ) ： 套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。

关于LINUX内核及操作系统加载过程

由于在Linux系统的启动过程中会出现非常多的提示系统的启动过程中会出现非常多的提示信息，而且很多启动信息都是在屏幕上一闪而过， 息，而且很多启动信息都是在屏幕上一闪而过，所以对于LINUX系统的初学者来说，可能会觉得Linux的启动过程非常神秘和复杂。其实 系统的启动过程并不是大家想象中的那么复杂，其过程可以分为5个阶段。

1．BIOS加电自检

2．加载主引导加载程序（MBR）

3．加载次引导加载程序（GRUB）

4．Linux内核映像

5．init进程。

Android的应用程序框架为应用程序层的开发者提供了API，它实际上是一个应用程序的框架。由于上层的应用程序是以Java构建的，因此本层次提供的首先包含了UI程序中所需要的各种控件，例如：Views（视图组件），其中又包括了List（列表）、Grid（栅格）、Text Box（文本框）、Button（按钮）等，甚至一个嵌入式的Web浏览器。

一个基本的Android应用程序可以利用应用程序框架中的以下5个部分。Activity（活动）

Broadcast Intent Receiver（广播意图接收者）

Service（服务）

Content Provider（内容提供者）

Intent and Intent Filter（意图和意图过滤器）

在android开发过程中，我们主要是在第一层中进行android app的开发，然后接着深入进行android底层的一些开发。