Android系统介绍及架构概览


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