Android系统介绍及架构概览

Posted on Sep 5, 2016

 AndroidAnatomy  Android  AOSP  Architecture

本文作为系列文章的第一篇，将对Android系统做一些介绍。

同时，我们将了解到Android系统的架构分层以及一些基础知识，这些内容是为了后面的文章做一个概览和铺垫。

前言

后面的文章，将经常引用AOSP（Android Open Source Project）中的源码。但同时，考虑到篇幅的关系，我会尽量避免Copy-Paste大量的源码，因此建议你在自己的机器上获取一份完整的AOSP源码。

注：本系列文章以Android N（7.0）源码为基础。

关于如何获取AOSP源码，请参见这里：http://source.android.com/source/downloading.html

由于众所周知（本文假设读者已经知道了原因）的原因，在不翻墙的情况的是无法访问该链接的。另外，从Google的服务器下载代码，也需要翻墙。

如果你不具备翻墙条件，可以从清华大学的镜像站点获取代码，见这里：https://mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/help/AOSP/

完整的AOSP源码需要约30G的硬盘空间。

如果你的硬盘空间有限，并且你不再需要再次更新代码，下载完成后，可以将“.repo”和“.git”目录全部删除，空间可以减小至约5G。

如果你需要编译整个系统，你需要至少100G的硬盘空间。

目前，AOSP的代码编译，只支持Ubuntu和Mac两个系统。在编译之前，你还需要做一些前期准备，见这里：http://source.android.com/source/initializing.html

编译的时间取决于你的硬件配置，以下是笔者的数据参考：

  • iMac (27-inch, Late 2013)
  • Processor： 3.5 GHz Intel Core i7
  • Memory： 24 GB 1600 MHz DDR3
  • Disk： 1.12 TB Fusion Drive
  • 某次编译时间：01：06：31

另外，如果你拥有一台Nexus设备，并且希望为自己的设备编译出一个系统来刷机，你还需要单独获取相关的驱动，见这里：http://source.android.com/source/running.html

Android 系统介绍

Android 是Google在2008年12月23日发布的移动操作系统，主要使用在手机和平板上。

随着时间的推移，Google还为电视推出了Android TV，为汽车推出了Android Auto以及为可穿戴设备推出了Android Wear。

Android是目前全世界出货量最高的操作系统。

根据2015年Gartner的统计，全球出货量前三的操作系统数据如下：

  • Android 13亿，54%

  • iOS/OS X 2.97亿，12.3%

  • Windows 2.83亿，11.7%

对于任何一个事物的介绍，建议读者多查阅维基百科，这里是Android操作系统的词条链接：https://en.wikipedia.org/wiki/Android_(operating_system)

题外话

回顾08年Google发布Android系统以来，那些执拗着不愿意加入Android阵营的（大牌）手机厂商，几乎全部死了，譬如：Nokia和Moto（如果Nokia早点尝试推出Android手机，或许不会死得那么快。Moto就是因为上船早，才回光返照了几年）。

而黑莓在现在半死不活的时期，最终还是推出了Android手机。但最后是死是活，谁也不好说。。。

目前市面上我们所见到的手机，除了iPhone，几乎全是Android（你说Windows Phone？我是没见到几个，并且我见到的那几个也已经转投Android或者iPhone了）

Android的历史

截止目前，Android已经有7年的历史。

上个月（2016年8月）Google也已经发布了Android的第七个版本。

完整的Android版本历史如下：

  • 2008年12月23日，版本 1.0

  • 2009年2月9日，版本1.1

  • 2009年4月27日，版本1.5

  • 2009年9月15日，版本1.6

  • 2009年10月26日，版本2.0

  • 2010年5月20日，版本2.2

  • 2010年12月6日，版本2.3

  • 2011年2月22日，版本3.0

  • 2011年10月18日，版本4.0

  • 2012年7月9日，版本4.1

  • 2013年10月31日，版本4.4

  • 2014年11月12日，版本5.0

  • 2015年10月5日，版本6.0

  • 2016年8月22日，版本7.0

详细的Android 版本历史数据见这里：https://en.wikipedia.org/wiki/Android_version_history

Android系统架构概览

Android 系统架构如下图所示：

Android Achitecture

从图中可以看出，整个Android操作系统分为五层。它们分别是：

  • 内核层，这一层包含了Linux Kernel以及Android定制的一些改动。除此之外，Android在Linux增加了一些定制的驱动，这些驱动通常与硬件无关，而是为了上层软件服务的，它们包括：
    • Binder： 进程间通讯（IPC）基础设施。Binder在Android系统中使用的地方非常多，几乎所有的Framework层的服务都是通过Binder的形式暴露出接口供外部使用的。
    • Ashmem 匿名共享内存。共享内存的作用是，当多个进程需要访问同一块数据时，可以避免数据拷贝。例如，经由ContentProvider接口获取数据的客户端和ContentProvider之间就是通过共享内存的方式来访问的。
    • lowmemorykiller 进程回收模块。在Framework层，所有的应用进程都是有ActivityManagerService来管理，它会根据进程的重要性设置一个优先级，这个优先级会被LMK读取。在系统内存较低时，LMK会根据进程的优先级排序，将优先级低的进程杀死，直到系统恢复到合适的内存状态。
    • logger 日志相关。开发人员经常会使用logcat读取日志来帮助分析问题。而无论是logcat工具，还是通过日志API写入日志，最终都是有底层的Logger驱动进行处理。
    • wakelock 电源管理相关。Android系统通常运行在以电池供电的移动设备上，因此专门增加了该模块来管理电源。
    • Alarm 闹钟相关，为AlarmManager服务。

  • 硬件抽象层，该层为硬件厂商定义了一套标准的接口。这样可以在不影响上层的情况下，调整内部实现。

  • Runtime和公共库层，这一层包含了虚拟机以及基本的运行环境。早期的Android的虚拟机是Dalvik，后来在Android 4.4 Google又引入了Android RunTime（ART）。

  • Framework 层，这一层包含了一系列重要的系统服务。对于App层的管理以及App 使用的API基本上都是在这一层提供的。这里面包含的服务很多，这里简单介绍一下最常见的几个服务：
    • ActivityManagerService：负责四大组件的管理（Activity，Service，ContentProvider，BroadcastReceiver）以及App进程管理
    • WindowManagerService：负责窗口管理
    • PackageManagerService：负责APK包的管理，包括安装，卸载，更新等
    • NotificationManagerService：负责通知管理
    • PowerManagerService：电源管理
    • LocationManagerService：定位相关
  • 应用层，这是与用户直接接触的一层。大部分应用开发者都工作在这一层。

（可能）有用的一些链接

参考资料


原文地址：《Android系统介绍及架构概览》 by 保罗的酒吧
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