android软件架构_android程序结构

android体系架构

Android 系统体系架构可以分为四个主要的层次：应用层、应用框架层、系统运行时层和硬件抽象层。

1. 应用层（Application Layer）：这是用户直接与之交互的层次，包括用户界面应用、系统应用和第三方应用。这些应用是基于 Android 平台提供的功能进行开发的，可以通过 Activity、Service、Content Provider 和 BroadcastReceiver 等组件进行交互。
2. 应用框架层（Application Framework Layer）：这一层提供了各种 API 和服务，供应用程序使用。它包括 Activity Manager 管理应用生命周期、Window Manager 管理窗口和用户界面、Package Manager 管理应用包、Content Provider 提供跨应用间数据共享、Telephony Manager 提供手机功能、Location Manager 提供位置服务、Notification Manager 管理通知等。应用框架层还包括访问各种硬件功能和服务的接口，包括相机、传感器、蓝牙等。
3. 系统运行时层（System Runtime Layer）：这是连接应用层和硬件抽象层的核心层。它包括核心库（Core Libraries）和Art虚拟机（ART）。核心库提供了许多 Java 核心库和 Android 核心库，用于支持应用的运行和开发。艺术虚拟机是 Android 平台上的运行时环境，负责将应用程序的字节码转换为本机机器码，并执行应用程序。
4. 硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）：这一层提供了各种硬件设备和底层库的接口。它隐藏了不同硬件之间的差异，为上层提供了一致的硬件访问方式。HAL 主要负责处理与硬件设备的交互，如相机、蓝牙、传感器等。
5. Linux内核层：最底层是Linux内核，它提供了操作系统的基本功能，例如进程管理、内存管理、设备驱动程序、网络协议栈等。Android使用定制的Linux内核，具有特定的硬件抽象层（HAL），以便与各种硬件设备进行交互。

Android 系统体系架构的分层结构使得开发者可以根据不同层次的需求进行开发和定制，同时也提供了高度的灵活性和可扩展性。

应用层

Android的应用层是用户直接与Android系统进行交互的层级，它包括了各种应用程序，无论是系统预装的应用程序还是用户自己安装的第三方应用程序。以下是对Android应用层的详细介绍：

1. 用户界面：Android应用层的核心是用户界面，它提供了各种界面元素，如活动（Activity）、片段（Fragment）、视图（View）等，用于展示和接收用户的操作。Android系统提供了丰富的UI组件和布局管理器，开发人员可以使用这些组件来构建各种各样的用户界面。

2. 应用程序：Android应用层包括了各种应用程序，如浏览器、联系人、短信、相机、地图等。这些应用程序可以是系统预装的，也可以是用户自己从应用商店或其他渠道安装的第三方应用。应用程序可以通过应用框架层提供的API进行开发，使用各种功能和服务来满足用户需求。

3. 系统应用：Android系统还包括了一些系统应用，这些应用程序是Android系统的一部分，用于提供系统级的功能和服务，如电话、短信、联系人、日历、设置等。这些应用程序通常是系统预装的，并且拥有更高的权限和特权，可以访问系统的各种资源和功能。

4. 第三方应用：除了系统应用和预装应用外，Android应用层还支持用户安装第三方应用程序。用户可以从应用商店或其他渠道下载并安装各种应用程序，如社交媒体应用、游戏、工具类应用等。这些第三方应用程序可以与系统应用和其他应用程序进行交互，共享数据和服务。

5. 应用间通信：Android应用层提供了多种方式来实现应用程序之间的通信和交互。例如，应用程序可以通过Intent机制进行消息传递和启动其他应用程序的活动；应用程序还可以使用内容提供者（Content Provider）共享数据；应用程序之间还可以通过广播（Broadcast）机制进行消息传递等。

整体来说，Android的应用层提供了丰富的用户界面和各种应用程序，用户可以通过这些应用程序来完成各种任务和满足各种需求。开发人员可以使用应用框架层提供的API和工具来构建各种类型的应用程序，并与其他应用程序进行交互和通信。同时，Android应用层也支持用户安装第三方应用程序，增加了系统的可扩展性和灵活性。

应用框架层

安卓的应用框架层（Application Framework）是安卓系统的中间层，它提供了一组API（Application Programming Interface）和服务，使开发者可以构建和运行应用程序。应用框架层是在安卓的底层系统上构建的，并提供了许多常用的功能和服务，如用户界面（UI）管理、资源管理、通信、位置服务、数据存储等。

以下是安卓应用框架层的一些重要组件和功能：

1. Activity Manager（活动管理器）：负责管理应用程序的生命周期和任务堆栈，处理应用程序间的切换和交互。

2. Window Manager（窗口管理器）：管理应用程序窗口的显示和布局，以及用户界面的事件处理。

3. Package Manager（包管理器）：负责应用程序的安装、卸载和更新，以及管理应用程序的组件和权限。

4. Content Provider（内容提供器）：允许应用程序共享和访问数据，可以用于跨应用程序的数据共享和通信。

5. Resource Manager（资源管理器）：提供了访问应用程序资源（如布局、字符串、图像等）的API，使应用程序可以适应不同的屏幕尺寸和设备配置。

6. Notification Manager（通知管理器）：用于发送通知和提醒，使应用程序可以在后台运行和与用户进行交互。

7. Location Manager（位置管理器）：提供了访问设备地理位置的API，可以用于定位和地理信息服务。

8. Data Storage（数据存储）：提供了多种数据存储方式，如数据库、文件系统和SharedPreferences，用于持久化存储应用程序数据。

9. Connectivity Manager（连接管理器）：用于管理设备的网络连接，包括Wi-Fi、蜂窝数据和蓝牙等。

10. Telephony Manager（电话管理器）：提供了访问设备电话功能的API，如拨打电话、发送短信等。

应用框架层还提供了许多其他的API和服务，以支持开发者构建丰富多样的应用程序。通过使用这些组件和功能，开发者可以轻松地创建具有复杂功能和良好用户体验的安卓应用程序。

作用

安卓的应用框架层（Application Framework）是安卓系统的中间层，它起到了连接应用程序和底层系统的桥梁作用。它提供了一组API（Application Programming Interface）和服务，使开发者可以构建和运行应用程序。

应用框架层的主要作用如下：

1. 提供高级抽象接口：应用框架层提供了一系列高级抽象接口，使开发者可以通过简单的方法调用来实现复杂的功能，而不需要直接与底层系统交互。例如，通过Activity类和相关API，开发者可以轻松地创建和管理用户界面和应用程序的生命周期。
2. 管理应用程序的生命周期：应用框架层负责管理应用程序的生命周期，包括应用程序的启动、暂停、恢复和销毁等。它通过Activity Manager来管理应用程序的活动（Activity）和任务堆栈，在应用程序状态变化时进行相应的处理。
3. 提供用户界面（UI）管理：应用框架层提供了一套UI管理器和相关API，用于创建、布局和渲染用户界面。它还提供了一些常用的UI组件和控件，如按钮、文本框、列表视图等，以简化开发者的界面设计工作。
4. 提供资源管理：应用框架层提供了资源管理器和相关API，用于访问应用程序的资源，如布局、字符串、图像等。这样，开发者可以通过资源管理器轻松地获取和使用应用程序所需的资源，以满足不同设备和配置的需求。
5. 处理应用程序间的交互和通信：应用框架层提供了各种机制和服务，使应用程序可以相互之间进行交互和通信。例如，通过内容提供器（Content Provider），应用程序可以共享和访问数据，实现数据共享和通信；通过广播机制，应用程序可以发送和接收广播消息，实现事件的传递和响应。
6. 提供系统服务：应用框架层还提供了一系列系统服务，如通知管理器、位置管理器、网络连接管理器等。这些系统服务为应用程序提供了常用的功能和服务，如发送通知、获取地理位置、管理网络连接等。
7. 提供组件和服务：应用框架层提供了一系列的组件和服务，如 Activity、Service、BroadcastReceiver 和 ContentProvider 等。这些组件和服务是应用的基本构建模块，开发者可以根据需要使用它们来构建应用的各种功能和任务。
8. 管理应用包和权限：Package Manager 是应用框架层的一部分，它负责管理应用包，包括应用的安装、卸载、更新和权限管理等。通过 Package Manager，应用可以访问和查询应用包的信息，如应用包名、版本号、图标等。同时，它也支持权限的注册和检查，以确保应用的安全性。

总结来说，Android 应用框架层的作用是为应用层提供了一系列的功能和服务，帮助开发者构建丰富、交互性强的应用程序。它管理应用的生命周期、处理用户界面、支持应用包管理和权限控制、实现跨应用数据共享、提供通知管理、资源管理以及提供各种组件和服务等。通过使用应用框架层的 API 和服务，开发者可以更方便地开发和构建功能完备的 Android 应用。

系统运行时层

Android 的系统运行时层（Android Runtime）是 Android 操作系统中的一部分，负责应用程序的执行和管理。它在 Android 操作系统的内核之上，为应用程序提供了一个虚拟的运行时环境。系统运行时层的核心组件是虚拟机（Virtual Machine），目前 Android 使用的虚拟机是 ART (Android Runtime)。

下面是 Android 系统运行时层的一些主要组件及其功能：

1. 虚拟机（Virtual Machine）：Android 系统使用基于 AOT（Ahead-Of-Time）编译的 ART 虚拟机来运行应用程序。ART 虚拟机将 APK 文件中的 Dalvik 字节码转换为本地机器指令，提高了应用程序的执行效率和启动速度。ART 还支持 JIT（Just-In-Time）编译，即时编译那些频繁使用的代码，以进一步提高应用程序的性能。
2. 运行时库（Runtime Libraries）：Android 系统包括一系列的运行时库，提供了 Java 基础类库和 Android 特定的类库，用于支持应用程序的运行。这些运行时库包括标准 Java 类库（如 java.lang、java.util 等）、Android 框架类库（如 android.app、android.content 等）以及一些支持库（如用于图形渲染的 Skia 库）等。
3. 垃圾回收器（Garbage Collector）：Android 系统的运行时层包含了垃圾回收机制，用于自动管理应用程序中的内存。垃圾回收器监控并释放不再使用的内存，以避免内存泄漏和溢出。Android 6.0 之前使用的是标准的分代式垃圾回收器（GSS），Android 6.0 之后引入了新的垃圾回收算法，并且增加了增量垃圾回收（Incremental Garbage Collection）和压缩回收（Compacting Garbage Collection）等优化。
4. 调试工具（Debugging tools）：Android 系统运行时层提供了一系列的调试工具，用于开发和调试应用程序。其中包括了调试器、跟踪工具、性能分析工具、内存分析工具等。开发者可以使用这些工具来监测和分析应用程序的运行状况，从而进行问题排查和优化。
5. 安全性和权限管理（Security and Permission Management）：Android 系统运行时层通过权限管理机制来保护用户的隐私和数据安全。应用程序必须申请和获得相应的权限才能访问敏感信息和系统资源。Android 系统在运行时层对权限进行管理，并通过运行时权限机制授权应用程序的权限使用。
6. 进程管理（Process Management）：Android 系统在运行时层管理着多个应用程序的进程。它负责启动、停止和销毁应用程序的进程，以及管理进程间的通信和资源共享。

总结来说，Android 的系统运行时层包括虚拟机、运行时库、垃圾回收器、调试工具、安全和权限管理，以及进程管理等组件。它提供了应用程序的执行环境，并保证应用的高效运行、安全性和可靠性。

作用

系统运行时层在 Android 中扮演着重要的角色，它有以下几个主要的作用：

1. 应用程序的执行环境：系统运行时层为应用程序提供了一个虚拟的运行时环境，通过虚拟机（如 ART）和运行时库，解释和执行应用程序的代码。它负责处理应用程序的启动、执行和管理。应用程序的主要逻辑和功能在系统运行时层得以实现和运行。
2. 性能优化：系统运行时层通过编译和优化应用程序的代码，提高应用程序的执行效率和响应速度。ART 虚拟机使用 AOT 编译技术将 Dalvik 字节码转换为本地指令，加速了应用程序的执行。垃圾回收机制对于自动管理内存，避免内存泄漏和溢出也起着重要作用。
3. 跨平台兼容性：系统运行时层基于 Java 平台，使得应用程序具有跨平台兼容性。通过应用 Java 编程语言开发的应用程序可以在不同的 Android 设备上运行，不受操作系统和硬件平台的限制。
4. 调试和分析工具：系统运行时层提供了丰富的调试和分析工具，开发者可以使用这些工具进行应用程序的调试、性能分析和内存分析等工作。这些工具帮助开发者定位和解决应用程序的问题，提高开发效率和应用性能。
5. 安全性和权限管理：系统运行时层通过权限管理机制保护用户的隐私和数据安全。它管理应用程序的权限使用，确保应用程序只能访问其被授权的资源和数据。系统运行时层还提供了各种安全策略和机制，保护应用程序免受恶意软件和攻击的威胁。
6. 进程管理：系统运行时层负责管理不同应用程序的进程。它启动、停止和销毁应用程序的进程，管理进程间的通信和资源共享。通过进程管理，Android 可以提供多任务和多应用程序的支持，保证应用程序的正常运行和系统资源的合理分配。

总的来说，Android 的系统运行时层在应用程序的执行和管理中具有重要作用。它提供了执行环境、性能优化、跨平台兼容性、调试和分析工具、安全性和权限管理，以及进程管理等功能，为应用程序的开发、执行和管理提供支持和保障。

硬件接口层

在Android系统中，硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，HAL）是一层软件接口，用于将底层硬件功能与操作系统的其余部分分离开来，从而实现硬件的统一访问和控制。它为Android系统提供了一种标准的方式来访问和操作各种不同的硬件设备，包括摄像头、传感器、音频设备、蓝牙等。

硬件抽象层的主要作用包括以下几个方面：

1. 提供统一的接口：硬件抽象层为每个硬件设备定义了一组标准的API接口，这使得上层的应用程序和系统组件可以使用统一的方式来访问和控制各种硬件设备。这样，无论是在不同的设备上还是在不同的Android版本上，应用程序都可以保持一致的行为。

2. 隔离硬件细节：硬件抽象层将底层硬件的细节隐藏起来，将硬件功能封装成一组简单的操作接口。这样，上层的应用程序和系统组件不需要关心实际的硬件实现细节，只需要调用硬件抽象层提供的接口即可。

3. 支持不同的硬件平台：Android系统运行在众多不同的硬件平台上，每个平台都有自己特定的硬件配置和接口。硬件抽象层提供了一种通用的接口，使得Android系统可以在不同的硬件平台上运行，而不需要对系统的其他部分进行修改。

4. 管理硬件资源：硬件抽象层负责管理系统中的硬件资源，包括分配和释放资源、处理硬件中断、管理设备的电源管理等。这些操作都是在底层硬件级别上进行的，通过硬件抽象层可以将这些操作转化为系统级的API接口，使得上层的应用程序可以方便地使用这些功能。

总之，硬件抽象层在Android系统中起到了桥梁的作用，它提供了一种统一的方式来访问和控制各种硬件设备，使得Android系统能够在不同的硬件平台上运行，并且为上层的应用程序和系统组件提供了简单和统一的硬件接口。

HAL 接口层（HAL Interface Layer）

HAL 接口层（HAL Interface Layer）是 Android 硬件抽象层（Hardware Abstraction Layer，简称 HAL）的一部分，它定义了一组标准的 C 或 C++ 接口，用于操作系统内核与硬件驱动程序之间的交互。HAL 接口层为不同硬件设备提供了一致的接口，使得 Android 操作系统可以与不同的硬件设备进行通信和交互。

下面是 HAL 接口层的几个主要特点和功能：

1. 抽象硬件功能：HAL 接口层将硬件功能抽象为一组标准的接口和函数调用，使得不同的硬件设备可以通过统一的接口与操作系统交互。通过这些抽象的接口，在不同硬件平台上可以编写通用的驱动程序，无需考虑具体的硬件差异。
2. 标准化接口：HAL 接口层定义了一套标准的接口规范，包括了设备打开、设备关闭、设备读写、设备控制等。这些标准接口使得硬件设备的操作和控制具有一致性，方便开发者编写通用的驱动程序和应用程序。
3. 硬件访问与控制：通过 HAL 接口层，操作系统可以访问和控制硬件设备的各种功能，如输入设备（如触摸屏、键盘）、显示设备（如屏幕、显示器）、传感器、相机、音频设备等。HAL 接口层提供了一组函数调用，通过这些函数调用，操作系统可以向硬件设备发送命令、获取数据、控制硬件设备的功能等。
4. 跨平台兼容性：HAL 接口层的设计目标之一是提供一致的接口和功能，使得开发者可以编写跨平台的驱动程序和应用程序。通过使用 HAL 接口层提供的标准接口，开发者可以在不同的硬件平台上开发通用且可移植的驱动程序和应用程序。
5. 提高性能和稳定性：由于硬件抽象层可以对底层硬件进行优化和控制，因此 HAL 接口层对于提高系统的性能和稳定性起着重要作用。通过与硬件驱动程序的交互，可以实现更高效的硬件访问和控制，从而提供更好的用户体验和系统性能。

总的来说，HAL 接口层为 Android 系统与硬件设备之间提供了一套标准的接口和函数调用，实现了操作系统与硬件设备的解耦。通过这些接口，操作系统可以访问和控制硬件功能，实现输入、显示、传感器、相机、音频等各种硬件设备的操作和控制。同时，HAL 接口层还提供了跨平台兼容性和通用驱动程序的支持，提高了系统的稳定性和性能。

android HAL包括那些部分？

Android的HAL（Hardware Abstraction Layer）包括以下几个主要部分：

1. HAL接口层（HAL Interface Layer）：HAL接口层是HAL的最顶层，它定义了硬件设备的接口和操作函数，为上层的应用程序和系统组件提供了一组统一的API接口。

2. 传感器HAL（Sensor HAL）：传感器HAL是用于处理设备上的各种传感器的模块。它提供了一组API接口，用于访问和操作传感器设备，如加速度计、陀螺仪、磁力计等。

3. 视频HAL（Video HAL）：视频HAL是用于处理设备上的视频功能的模块。它提供了一组API接口，用于访问和操作视频相关的功能，如摄像头、视频编码器、视频解码器等。

4. 音频HAL（Audio HAL）：音频HAL是用于处理设备上的音频功能的模块。它提供了一组API接口，用于访问和操作音频相关的功能，如麦克风、扬声器、音频编解码器等。

5. 显示HAL（Display HAL）：显示HAL是用于处理设备上的显示功能的模块。它提供了一组API接口，用于访问和操作显示相关的功能，如屏幕、显示器、显示控制器等。

6. 输入设备HAL（Input Device HAL）：输入设备HAL是用于处理设备上的各种输入设备的模块。它提供了一组API接口，用于访问和操作输入设备，如触摸屏、键盘、鼠标等。

除了上述主要部分之外，Android的HAL还包括其他一些模块，如存储设备HAL（Storage HAL）、网络设备HAL（Network HAL）等，用于处理设备上的存储和网络功能。

总的来说，Android的HAL包括了多个模块，每个模块负责处理设备上特定的功能或设备类型。这些模块通过提供统一的API接口，将设备的硬件细节封装起来，使得上层的应用程序和系统组件可以方便地与设备进行交互和控制。

linux内核层

Android系统是基于Linux内核开发的，因此在Android系统中，Linux内核层是非常重要的一部分。以下是对Android中Linux内核层的详细介绍：

1. 特定的内核版本：Android系统使用经过修改的Linux内核版本。这些修改包括对驱动程序、内存管理、文件系统以及网络协议栈等方面的优化和改进，以适应移动设备的特定需求。

2. 设备驱动程序支持：Linux内核层提供了设备驱动程序的支持，用于与硬件进行交互。这些驱动程序可以控制各种硬件组件，如显示屏、摄像头、传感器、无线网络、蓝牙和GPS等。

3. 内存管理：Linux内核层负责管理系统的内存资源。它实现了内存的分配和释放、内存映射、页面置换和内存回收等功能，以确保系统能够高效地管理内存并提供良好的性能。

4. 进程管理：Linux内核层负责管理系统中的进程和线程。它提供了进程的创建、销毁、调度和通信等功能，以确保系统中的应用程序能够并发执行，并能够有效地与其他进程进行通信。

5. 文件系统支持：Linux内核层支持多种文件系统，包括ext4、FAT和NTFS等。这些文件系统用于存储和管理设备上的数据，包括应用程序、媒体文件和用户数据等。

6. 网络协议栈：Linux内核层实现了网络协议栈，包括TCP/IP协议栈和其他网络协议。这些协议用于实现网络连接和数据传输，以支持应用程序进行网络通信。

7. 安全性和权限管理：Linux内核层提供了安全性和权限管理机制。它实现了对应用程序和系统资源的访问控制，以保护系统的安全和用户的隐私。

总之，Android中的Linux内核层提供了底层的硬件驱动支持、内存管理、进程管理、文件系统支持、网络协议栈以及安全性和权限管理等功能，为Android系统的正常运行和应用程序的顺利执行提供了基础支持。