Android 操作系統(tǒng)介紹

Android是Google于2007年11月05日宣布的基于Linux平臺(tái)的開源手機(jī)操作系統(tǒng)的名稱，該平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成。它采用軟件堆層（Software Stack，又名軟件疊層）的架構(gòu)，主要分為三部分。底層以Linux內(nèi)核工作為基礎(chǔ)，由C語言開發(fā)，只提供基本功能；中間層包括函數(shù)庫Library和 虛擬機(jī)Virtual Machine，由C++開發(fā)。上層是各種應(yīng)用軟件，包括通話程序，短信程序等，應(yīng)用軟件則由各公司自行開發(fā)，以Java作為編寫程序的一部分。

Android一詞的本義指機(jī)器人，初的Android主要支持手機(jī)，后來經(jīng)過開發(fā)改良，逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他一些領(lǐng)域上，是為移動(dòng)終端打造的真正的開放和完整的移動(dòng)軟件。

系統(tǒng)架構(gòu)：

Android的系統(tǒng)架構(gòu)和其操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構(gòu)。Android分為四個(gè)層，從高層到低層分別是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層和Linux內(nèi)核層。

一、應(yīng)用程序

Android會(huì)同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，該應(yīng)用程序包包括客戶端，SMS短消息程序，日歷，地圖，瀏覽器，聯(lián)系人管理程序等。所有的應(yīng)用程序都是使用JAVA語言編寫的。

二、應(yīng)用程序框架

開發(fā)人員也可以完全訪問核心應(yīng)用程序所使用的API框架。該應(yīng)用程序的架構(gòu)設(shè)計(jì)簡化了組件的重用;任何一個(gè)應(yīng)用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應(yīng)用程序都可以使用其所發(fā)布的功能塊（不過得遵循框架的性）。同樣，該應(yīng)用程序重用機(jī)制也使用戶可以方便的替換程序組件。

三、系統(tǒng)運(yùn)行庫

Android 包含一些C/C++庫，這些庫能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用。它們通過 Android 應(yīng)用程序框架為開發(fā)者提供服務(wù)。

四、Linux內(nèi)核層

Android內(nèi)核是基于Linux 內(nèi)核的修改的內(nèi)核版本，它提供了用于支持Android平臺(tái)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

一、系統(tǒng)內(nèi)核

Android 是運(yùn)行于Linux kernel之上，但并不是GNU/Linux。因?yàn)樵谝话鉍NU/Linux 里支持的功能，Android 大都沒有支持，包括Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango及Glibc等都被移除掉了。Android又以Bionic 取代Glibc、以Skia 取代Cairo、再以opencore取代FFmpeg等等。Android 為了達(dá)到商業(yè)應(yīng)用，必須移除被GNU GPL授權(quán)證所約束的部份，例如Android將驅(qū)動(dòng)程序移到 Userspace，使得Linux driver 與 Linux kernel徹底分開。Bionic/Libc/Kernel/ 并非標(biāo)準(zhǔn)的Kernel [[head]]er files。Android 的 Kernel [[head]]er 是利用工具由 Linux Kernel [[head]]er 所產(chǎn)生的，這樣做是為了保留常數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與宏。

二、硬件抽像層

Android 的HAL（硬件抽像層）是能以封閉源碼形式提供硬件驅(qū)動(dòng)模塊。HAL 的目的是為了把 Android framework 與 Linux kernel 隔開，讓 Android 不至過度依賴 Linux kernel，以達(dá)成 Kernel independent 的概念，也讓 Android framework 的開發(fā)能在不考量驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的前提下進(jìn)行發(fā)展。

三、中介軟件

操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序的溝通橋梁，應(yīng)用分為兩層：函數(shù)層（Library）和虛擬機(jī)（Virtual Machine）。 Bionic是 Android 改良libc的版本。Android 同時(shí)包含了Webkit，所謂的Webkit 就是Apple Safari 瀏覽器背后的引擎。Surface flinger 是就2D或3D的內(nèi)容顯示到屏幕上。Android使用工具鏈（Toolchain)為Google自制的BionicLibc。

Android采用OpenCORE作為基礎(chǔ)多媒體框架。Open CORE可分7大塊：PVPlayer、PVAuthor、Codec、PacketVideo Multimedia Framework（PVMF)、Operating System Compatibility Library（OSCL)、Common、OpenMAX。

Android 使用skia 為核心圖形引擎，搭配OpenGL/ES。skia與LinuxCairo功能相當(dāng)，但相較于Linux Cairo, skia 功能還只是雛形的。2005年Skia公司被Google收購，2007年初，Skia GL源碼被公開，Skia也是Google Chrome 的圖形引擎。

Android的多媒體數(shù)據(jù)庫采用SQLite數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫又分為共用數(shù)據(jù)庫及私用數(shù)據(jù)庫。用戶可通過ContentResolver類（Column）取得共用數(shù)據(jù)庫。

Android的中間層多以Java 實(shí)現(xiàn)，并且采用特殊的Dalvik 虛擬機(jī)（Dalvik Virtual Machine）。Dalvik虛擬機(jī)是一種暫存器型態(tài)（Register Based）的Java虛擬機(jī)，變量皆存放于暫存器中，虛擬機(jī)的指令相對減少。

Dalvik虛擬機(jī)可以有多個(gè)實(shí)例（Instance）， 每個(gè)Android應(yīng)用程序都用一個(gè)自屬的Dalvik虛擬機(jī)來運(yùn)行，讓系統(tǒng)在運(yùn)行程序時(shí)可達(dá)到優(yōu)化。Dalvik 虛擬機(jī)并非運(yùn)行Java字節(jié)碼（Bytecode），而是運(yùn)行一種稱為.dex格式的文件。