1.3.1 理解Android軟件棧
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| 圖1-6 Android SDK軟件棧詳細結構 |
Android平臺的核心是Linux內核版本2.6.29，它負責設備驅動程序、資源訪問、電源管理和完成其他操作系統的職責。提供的設備驅動程序包括顯示器、照相機、鍵盤、WiFi、閃存、音頻和IPC（Inter-Process Communication，進程間通信）。儘管核心是Linux，但Android設備（比如T-Mobile G1或摩托羅拉Droid）上的絕大部分應用程序都是使用Java開發，通過Dalvik VM運行的。
我們看一下另一層，內核之上是許多C/C++庫，比如OpenGL、WebKit、FreeType、SSL（Secure Sockets Layer，安全套接字層）、libc（C運行時庫）、SQLite和媒體。基於BSD（Berkeley Software Distribution，伯克利軟件套件）的系統C庫針對嵌入式Linux設備進行了調優（大小約爲原始大小的一半）。媒體庫基於PacketVideo（http://www.packetvideo.com/）的OpenCORE。這些庫負責錄製和播放音頻和視頻格式的內容。一個名爲Surface Manager的庫控制對顯示系統的訪問，支持2D和3D。WebKit庫負責瀏覽器支持，WebKit也是Google公司的Chrome和蘋果公司的Safari使用的庫。FreeType庫負責字體支持。SQLite（http://www.sqlite.org/）是一個可在設備自身上使用的關係數據庫。SQLite也是關係數據庫的一項獨立的開源成果，沒有直接綁定到Android。適用於SQLite的工具也可用於Android數據庫。
大多數應用程序框架都通過Dalvik VM訪問這些核心庫，Dalvik VM就像Android平臺的入口。前面幾節已經提到，Dalvik經過了優化，可以運行多個VM實例。訪問這些核心庫時，每個Java應用程序都會獲得自己的VM實例。
Android Java API的主要庫包括電話、資源、位置、UI、ContentProvider（數據）和包管理器（安裝、安全等）。程序員使用此Java API開發最終用戶應用程序。設備上的一些最終用戶應用程序示例包括Home、Contacts、Phone、Browser等。
Android還支持Google公司一個名爲Skia的自定義2D圖形庫，這個庫是使用C和C++編寫的。Skia也是GoogleChrome瀏覽器的核心組件。然而，Android中的3D API基於來自Khronos小組（http://www.khronos.org）的一種OpenGL ES實現。OpenGL ES包含OpenGL中面向嵌入式系統的子集。
從媒體角度講，Android平臺支持最常見的音頻、視頻和圖像格式。從無線角度講，Android擁有支持藍牙、EDGE、3G、WiFi和GSM（Global System for Mobile Communication，全球移動通信系統）電話的API，具體取決於設備硬件。
1.3.2 Android應用程序架構
Activity Manager和Fragment Manager分別控制Activity和Fragment生命週期
View（視圖）用來爲Activity和Fragment創建界面
Notification Manager提供了一種一致的和非打斷的機制來通知用戶
Content Provider 讓應用程序共享數據
Resources Manager 支持像字符串和圖形這樣的非代碼資源的具體化
Intent 提供了一種在應用程序及組件之間傳輸數據的機制
1.3.3 Dalvik VM剖析
作爲Android平臺的一部分，Google公司花了大量時間思考針對低功耗手持設備的優化設計。與桌面設備相比，手持設備在內存和速度方面落後8～10年。它們的計算能力也有限，一個手持設備的總RAM可能只有64 MB，可供應用程序使用的空間可能只有20 MB。
說明 2008年年底發佈的T-Mobile G1電話擁有192 MB RAM、一張1 GB的SD卡和528MHz Qualcomm MSM7201A處理器。摩托羅拉公司2009年年底發佈的Droid擁有256 MB RAM、一張16 GB的microSD卡和550MHz Arm Cortex處理器。而戴爾公司最廉價的筆記本電腦都擁有2.1GHz雙核處理器和4 GB RAM。
因此，手機的性能要求非常高，這需要手機設計人員優化一切要素。如果看一下Android中的包，將會看到它們完善而豐富。據Google公司介紹，即使使用經過優化的JVM，這些系統庫也可能使用10 MB～20 MB RAM。
這些問題使Google公司在許多方面重新審視標準JVM實現。（Dan Bornstein對Google公司的這個JVM實現作出了重要貢獻，他編寫了Dalvik VM，Dalvik是冰島一個小鎮的名稱。）首先，Dalvik VM獲取生成的Java類文件，將它們組合爲一個或多個Dalvik可執行文件（.dex）。它重用多個類文件中的重複信息，與未壓縮的傳統.jar文件相比，有效地將空間需求減少了一半。例如，Android中Web瀏覽器的.dex文件約爲200 K，而對應的未壓縮的.jar版本約爲500 K。鬧鐘應用程序的.dex文件約爲50 K，大約是其.jar版本的一半。
其次，Google公司在Dalvik VM中對垃圾收集進行了調優，但它在早期版本中選擇了刪除即時（ Just-In-Time，JIT）編譯器。2.0版的代碼庫似乎擁有JIT編譯器的必要源代碼，但也未在最終版中啓用它。預計在未來的版本中將啓用即時編譯器。該公司支持這一選擇是因爲，Android的許多核心庫，包括圖形庫，都是使用C和C++實現的。例如，Java圖形API實際上是圍繞本地代碼的瘦包裝器類，使用了JNI（Java Native Interface，Java本地接口）。類似地，Android提供了一個優化的C本地庫來訪問SQLite數據庫，但這個庫使用一種更高級的Java API封裝。由於大部分核心代碼都是使用C和C++編寫的，所以Google公司推斷JIT編譯的影響不會很大。
最後，Dalvik VM使用了一種不同的彙編代碼生成方法，它使用寄存器而不是棧作爲主要的數據存儲單元。Google公司希望這樣能將指令減少到30%。應當指出，採用Dalvik VM的一個結果是，Android中最終的可執行程序代碼不是基於Java字節碼，而是基於.dex文件。這意味着無法直接執行Java字節碼，必須首先得到Java類文件，然後將它們轉換爲可鏈接的.dex文件。
這種對性能的狂熱追求還擴展到了Android SDK的其他部分。例如，Android SDK大量使用XML來定義UI佈局。然而，所有XML數據必須編譯爲二進制文件，然後才能將這些文件存儲在設備上。Android提供了一些專門的機制來使用XML數據。