https://developer.android.com/topic/architecture?hl=zh-cn

Android系統的架構，分為四個主要層次：應用程序層、應用框架層、庫和運行時層以及Linux內核層。：

1. 應用程序層（Applications）

• 功能：這一層包含各種預裝的應用程序，如Home（主屏幕）、Contacts（聯系人）、Phone（電話）、Browser（瀏覽器）等。
• 特點：這些應用程序是用戶直接交互的界面，提供了豐富的功能和服務。

2. 應用框架層（Application Framework）

• 功能：這一層為開發者提供了一系列的API和框架，用于開發新的應用程序。
• 組件：
  • Activity Manager：管理應用程序的生命周期和活動棧。
  • Window Manager：管理窗口顯示和布局。
  • Content Providers：允許應用程序之間共享數據。
  • View System：提供視圖控件和事件處理機制。
  • Notification Manager：管理通知消息的顯示和發送。
  • Location Manager：提供位置服務。
  • XMP Service：提供即時通訊服務。

3. 庫和運行時層（Libraries and Android Runtime）

• 功能：這一層包含了各種庫和核心類庫，以及Dalvik虛擬機（或ART虛擬機），用于執行應用程序的字節碼。
• 組件：
  • Surface Manager：管理圖形顯示和渲染。
  • Media Framework：提供多媒體支持，包括音頻和視頻的播放和錄制。
  • SQLite：輕量級的關系型數據庫，用于存儲數據。
  • WebKit：提供網頁瀏覽功能。
  • OpenGL ES：提供3D圖形加速。
  • FreeType：提供字體渲染支持。
  • SSL：提供安全套接字層協議，用于加密通信。
  • SGL：提供2D圖形庫。
  • libc：C語言標準庫。
  • Core Libraries：Java核心類庫，提供基本的數據結構和算法。
  • Dalvik Virtual Machine：Android早期使用的虛擬機，負責執行應用程序的字節碼。在Android 5.0之后被ART（Android Runtime）取代。

4. Linux內核層（Linux Kernel）

• 功能：這一層是Android系統的底層，提供了硬件驅動和系統服務。
• 組件：
  • Display Driver：管理顯示設備。
  • Camera Driver：管理攝像頭設備。
  • Bluetooth Driver：管理藍牙設備。
  • Flash Memory Driver：管理閃存設備。
  • Audio Drivers：管理音頻設備。
  • USB Driver：管理USB設備。
  • Keypad Driver：管理鍵盤設備。
  • WiFi Driver：管理無線網絡設備。
  • Binder (IPC) Driver：提供進程間通信支持。
  • Power Management：管理電源和功耗。

總結

Android系統的架構設計使得它具有高度的模塊化和可擴展性，各個層次之間通過明確的接口進行通信和協作。應用程序層和應用框架層為用戶提供豐富的功能和服務，庫和運行時層提供了必要的支持庫和虛擬機，而Linux內核層則負責管理和調度底層硬件資源。這種分層設計不僅提高了系統的穩定性和安全性，還方便了開發者進行應用程序的開發和維護。

Android系統架構及其各層之間交互

1. Linux Kernel

• 功能：作為底層操作系統，負責硬件資源管理和設備驅動程序。
• 組件：
  • Drivers（驅動程序）：包括音頻、顯示、鍵盤、藍牙、相機、USB和WiFi等驅動，直接與硬件交互。
  • Binder（IPC）：提供進程間通信機制。
  • Shared Memory（共享內存）：支持不同進程之間的數據共享。
  • Power Management（電源管理）：控制設備的能耗。

2. Hardware Abstraction Layer (HAL)

• 功能：抽象硬件接口，為上層軟件提供統一的訪問方式。
• 組件：包括音頻、藍牙、相機、傳感器等模塊，它們分別對應Linux Kernel中的相應驅動程序。

3. Android Runtime

• 功能：提供核心庫和運行時環境，支持Java應用程序的執行。
• 組件：
  • Android Runtime (ART)：替代Dalvik虛擬機的新一代運行時環境，負責編譯和執行字節碼。
  • Core Libraries（核心庫）：提供Java API框架所需的基礎類庫。

4. Native C/C++ Libraries

• 功能：提供底層的C/C++庫，用于實現各種系統服務和功能。
• 組件：
  • Webkit：網頁渲染引擎。
  • OpenMAX AL：多媒體處理庫。
  • Libc：C語言標準庫。
  • Media Framework：媒體處理框架。
  • OpenGL ES：圖形渲染庫。

5. Java API Framework

• 功能：提供一系列API，供應用程序開發人員使用。
• 組件：
  • Content Providers：管理應用數據的存儲和訪問。
  • View System：提供UI組件和布局管理。
  • Managers：包括Activity、Location、Package、Notification、Resource、Telephony和Window等管理器，用于協調和控制各種系統服務。

6. System Apps

• 功能：預裝在系統中的應用程序，提供基本的功能和服務。
• 組件：包括撥號器（Dialer）、郵件（Email）、日歷（Calendar）、相機（Camera）等。

交互過程

• 應用程序層：通過Java API Framework調用各種系統服務和功能。
• Java API Framework：通過Android Runtime和Native C/C++ Libraries與底層硬件進行交互。
• Android Runtime：負責編譯和執行Java代碼，并通過JNI（Java Native Interface）與Native C/C++ Libraries進行通信。
• Native C/C++ Libraries：通過HAL訪問硬件資源。
• HAL：將硬件訪問請求轉發給Linux Kernel中的相應驅動程序。
• Linux Kernel：直接與硬件交互，完成具體的操作。

整個Android系統架構通過分層設計，實現了硬件資源的高效管理和應用程序的靈活開發。