2.3 Android系统架构剖析
“剖析”二字听上去有一点狠，有“解剖分析”之意，是指对一个人或一件事做深入的分析，让别人了解这个人或明白事情的来龙去脉。学习Android之路是一条不平坦的路，需要付出一定的时间和精力。为了更加深入理解Android的精髓，很有必要了解Android的系统架构，了解它的组成。这样才能知道Android究竟能干什么，所要学的是什么。
2.3.1 Android体系结构介绍
Android是一个移动设备的开发平台，其软件层次结构包括操作系统（OS）、中间件（MiddleWare）和应用程序（Application）。根据Android的软件框图，其软件层次结构自下而上分为以下4层。
操作系统层（OS）
各种库（Libraries）和Android 运行环境（RunTime）
应用程序框架（Application Framework）
应用程序（Application）
上述各个层的具体结构如图2-19所示。
图2-19 Android操作系统的组件结构图
1. 操作系统层（OS）——最底层
因为Android源于Linux，使用了Linux内核，所以Android使用Linux 2.6作为操作系统。Linux 2.6是一种标准的技术，Linux也是一个开放的操作系统。Android对操作系统的使用包括核心和驱动程序两部分，Android的Linux核心为标准的Linux 2.6内核，Android更多的是需要一些与移动设备相关的驱动程序。主要的驱动如下所示。
显示驱动（Display Driver）：常用基于Linux的帧缓冲（Frame Buffer）驱动。
Flash内存驱动（Flash Memory Driver）：是基于MTD的Flash驱动程序。
相机驱动（Camera Driver）：常用基于Linux的v4l驱动。
音频驱动（Audio Driver）：常用基于ALSA（Advanced Linux Sound Architecture，高级Linux声音体系）的驱动。
WiFi驱动（Camera Driver）：基于IEEE 802.11标准的驱动程序。
键盘驱动（KeyBoard Driver）：作为输入设备的键盘驱动。
蓝牙驱动（Bluetooth Driver）：基于IEEE 802.15.1标准的无线传输技术。
Binder IPC驱动：Android中一个特殊的驱动程序，具有单独的设备节点，提供进程间通信的功能。
Power Management（能源管理）：管理电池电量等信息。
2. 各种库（Libraries）和Android 运行环境（RunTime）——中间层
本层次对应一般嵌入式系统，相当于中间件层次。Android的本层次分成两个部分，一个是各种库，另一个是Android 运行环境。本层的内容大多是使用C和C++实现的。其中包含的各种库如下所示。
C库：C语言的标准库，也是系统中一个最为底层的库，C库是通过Linux的系统调用来实现的。
多媒体框架（Media Frameword）：这部分内容是Android多媒体的核心部分，基于PacketVideo（即PV）的OpenCORE。从功能上本库一共分为两部分，一部分是音频、视频的回放（PlayBack），另一部分则是音视频的记录（Recorder）。
SGL：2D图像引擎。
SSL：即Secure Socket Layer，位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通信提供安全支持。
OpenGL ES 1.0：提供了对3D的支持。
界面管理工具（Surface Management）：提供了管理显示子系统等功能。
SQLite：一个通用的嵌入式数据库。
WebKit：网络浏览器的核心。
FreeType：位图和矢量字体的功能。
Android的各种库一般是以系统中间件的形式提供的，它们都有的一个显著特点是与移动设备的平台的应用密切相关。
Android运行环境主要指的是虚拟机技术——Dalvik。Dalvik虚拟机和一般Java虚拟机（Java VM）不同，它执行的不是Java标准的字节码（Bytecode），而是Dalvik可执行格式（.dex）中的执行文件。在执行的过程中，每一个应用程序即一个进程（Linux的一个Process）。二者最大的区别在于，Java VM是基于栈的虚拟机（Stack-based），而Dalvik是基于寄存器的虚拟机（Register-based）。显然，后者最大的好处在于可以根据硬件实现更大的优化，这更适合移动设备的特点。
3. 应用程序（Application）
Android的应用程序主要是用户界面（User Interface）方面的，通常用Java语言编写，其中还可以包含各种资源文件（放置在res目录中）、Java程序及相关资源经过编译后，将生成一个APK包。Android本身提供了主屏幕（Home）、联系人（Contact）、电话（Phone）以及浏览器（Brower）等众多的核心应用。同时应用程序的开发者还可以使用应用程序框架层的API实现自己的程序。这也是Android开源的巨大潜力的体现。
4. 应用程序框架（Application Framework）
Android的应用程序框架为应用程序层的开发者提供了API，它实际上是一个应用程序的框架。由于上层的应用程序是以Java构建的，因此本层次提供的首先包含了UI程序中所需要的各种控件，例如：Views（视图组件），其中又包括了List（列表）、Grid（栅格）、Text Box（文本框）、Button（按钮）等，甚至一个嵌入式的Web浏览器。
一个基本的Android应用程序可以利用应用程序框架中的以下5个部分。
Activity（活动）
Broadcast Intent Receiver（广播意图接收者）
Service（服务）
Content Provider（内容提供者）
Intent and Intent Filter（意图和意图过滤器）
本书的目的是讲解Android多媒体应用的开发知识，讲解的是应用程序（Application）方面的知识。这些知识都是用Java开发的，当然也还需要掌握一些其他层的相关知识，例如底层的内核和驱动等知识。