Andriod系統框架
一.前言
在之前的學習裏，第一次接觸Android 框架層的源碼是在看bidner。在一個就是最近在看的AudioRecord。可以說看的也挺吃力。
所以在之後，陸陸續續看過一些其他的進階android書籍。也打算將這一階段看過的書籍，做下讀書筆記。
後續計劃
- Android 系統啓動
- Android 應用啓動
- Android 四大組件啓動
- Android Handler機制
- Android Context
- Android ASM
- Android WinderManager
相關資料 《Android進階解密》（強烈推薦），《Android藝術開發探索》《Android系統源碼情景分析》
二.Android系統框架
Android系統框架分爲5層。從上到到下，依次爲應用層，應用框架層，系統運行層，硬件抽象層和Linux內核層
1.應用層（System APP）
系統內置的應用程序和非系統的應用程序都屬於應用層，負責與用戶直接進行交互，通常使用java進行開發
系統應用可用作用戶的應用，以及提供開發者可從其自己的應用訪問的主要功能。例如，如果您的應用要發短信，您無需自己構建該功能，可以改爲調用已安裝的短信應用向您指定的接收者發送消息。
2.應用框架層（Java API Framework）
應用框架層爲開發人員提供了開發應用程序所需要的API，平時開發應用所需要的API都是調用這一層的API，這些 API 形成創建 Android 應用所需的構建塊，它們可簡化核心模塊化系統組件和服務的重複使用，包括以下組件和服務：
| 應用程序框架層類庫名稱 | 功能 |
|---|---|
| 活動管理器（Activity Mananger） | 管理各個應用程序生命週期並提供常用的導航回退功能，爲所有程序的窗口提供交互的接口 |
| 窗口管理器（Window Manager） | 對所有開啓的窗口程序進行管理 |
| 內容提供器（Content Provider） | 提供一個應用程序訪問另一個應用程序數據的功能，或者實現應用程序之間的數據共享 |
| 視圖系統（View System） | 創建應用程序的基本組件，包括列表（lists），網格（grids），文本框（text boxes），按鈕（buttons），還有可嵌入的web瀏覽器。 |
| 通知管理器（Notification Manager） | 使應用程序可以在狀態欄中顯示自定義的客戶提示信息 |
| 包管理器（Package Manager） | 對應用程序進行管理，提供的功能諸如安裝應用程序，卸載應用程序，查詢相關權限信息等。 |
| 資源管理器（Resource Manager） | |
| 位置管理器（Location Manager） | 提供位置服務 |
| 電話管理器（Telephony Manager） | 管理所有的移動設備功能 |
| XMPP服務 | 是Google在線即時交流軟件中一個通用的進程，提供後臺推送服務 |
我們可以稱Framework層纔是真正的java應用實現的層，在這層裏定義的API都是用Java語言編寫。但是又因爲它包含了JNI的方法，JNI用C/C++編寫接口，根據函數表查詢調用核心庫層裏的底層方法，最終訪問到Linux內核。那麼Framework層的作用就有2個。
- 用java語言編寫一些規範化的模塊封裝成框架
- 用JNI調用core lib層的本地方法，JNI的庫是在Dalvik虛擬機啓動時加載進去的，Dalvik會直接去尋址這個JNI方法，然後去調用。
3.系統運行時層
從上面的圖可以看出了，系統運行時窟分爲兩部分：分別是c/c++程序庫和Android運行時庫
a.c/c++程序庫
c/c++程序庫能被Android系統中的不同組件使用，並通過應用程序框架爲開發者提供服務，下面是主要的c/c++庫
| 系統類庫名稱 | 說明 |
|---|---|
| Surface Manager | 執行多個應用程序時，管理子系統的顯示，另外也對2D和3D圖形提供支持 |
| Media Framework | 基於PacketVideoOpenCore的多媒體庫，支持多種常用的音頻和視頻格式的錄製和回放，所支持的編碼格式包括MPEG4，MP3，H264，AAC，ARM |
| SQLite | 本地小型關係數據庫，Android提供了一些新的SQLite數據庫API，以替代傳統的耗費資源的JDBC API |
| OpenGL | ES |
| FreeType | 用於顯示位圖和矢量字體 |
| WebKit | Web瀏覽器的軟件引擎 |
| SGL | 底層的2D圖形引擎 |
| Libc（bionic l ibc） | 繼承自BSD的C函數庫bionic libc，更適合基於嵌入式Linux的移動設備 |
| SSL | 安全套接層，是爲網絡通信提供安全及數據完整性的一種安全協議 |
b.Android運行時庫
運行時庫有分爲核心庫和ART（5.0之後，ART取代Dalvik）。核心庫提供看java語言核心庫的大部分功能，是開發者可以使用java語言來編寫android應用。
和JVM相比，DVM是專門爲移動設備定製的，允許在有限的內存裏同時運行多個虛擬機的實例，併爲每一個Dalvik應用作爲一個獨立的linux進程執行。獨立的進程可以防止虛擬機崩潰時，所有程序都被關閉。
而替代DVM的ART機制和DVM不同，DVM中的應用每次運行時，字節碼都需要通過即使編譯器（JIT）轉換爲字節碼，使得應用的運行效率降低，而在ART中，系統在安裝應用時會進行一次預編譯（AOT），將字節碼預先編譯成機器碼並存儲在本地，不需要每次執行編譯
4.硬件抽象層
硬件抽象層是位於操作系統內核與硬件電路之間的接口層，其目的在於將硬件抽象化，爲了保護硬件廠商的知識產權，他隱藏了特定平臺的硬件接口細節，爲操作系統提供虛擬硬件平臺，實現硬件無關性。簡單的說，就是將控制硬件的動作放在硬件抽象層。
5.Linux內核層
Android的核心服務位於linux內核，再此基礎上添加了部分的Android專業的驅動。系統的安全性，內存管理，進程管理，網絡協議棧和驅動模型都依賴於該內核。
三.Android系統源碼目錄
1.根目錄
| Android源碼根目錄 | 描述 |
|---|---|
| abi | 應用程序二進制接口 |
| art | 全新的ART運行環境 |
| bionic | 系統C庫 |
| bootable | 啓動引導相關代碼 |
| build | 存放系統編譯規則及generic等基礎開發包配置 |
| cts | Android兼容性測試套件標準 |
| dalvik | dalvik虛擬機 |
| developers | 開發者目錄 |
| development | 應用程序開發相關 |
| device | 設備相關配置 |
| docs | 參考文檔目錄 |
| external | 開源模組相關文件 |
| frameworks | 應用程序框架，Android系統核心部分，由Java和C++編寫 |
| hardware | 主要是硬件抽象層的代碼 |
| libcore | 核心庫相關文件 |
| libnativehelper | 動態庫，實現JNI庫的基礎 |
| ndk | NDK相關代碼，幫助開發人員在應用程序中嵌入C/C++代碼 |
| out | 編譯完成後代碼輸出在此目錄 |
| packages | 應用程序包 |
| pdk | Plug Development Kit 的縮寫，本地開發套件 |
| platform_testing | 平臺測試 |
| prebuilts | x86和arm架構下預編譯的一些資源 |
| sdk | sdk和模擬器 |
| system | 底層文件系統庫、應用和組件 |
| toolchain | 工具鏈文件 |
| tools | 工具文件 |
| Makefile | 全局Makefile文件，用來定義編譯規則 |
2.應用層部分（packages）
| packages目錄 | 描述 |
|---|---|
| apps | 核心應用程序 |
| experimental | 第三方應用程序 |
| inputmethods | 輸入法目錄 |
| providers | 內容提供者目錄 |
| screensavers | 屏幕保護 |
| services | 通信服務 |
| services | 通信服務 |
| wallpapers | 牆紙 |
3.應用框架層部分
應用框架層是系統的核心部分，一方面向上提供接口給應用層調用，另一方面向下與C/C++程序庫以及硬件抽象層等進行銜接。 應用框架層的主要實現代碼在/frameworks/base和/frameworks/av目錄下。
/frameworks/base目錄結構下表
| /frameworks/base目錄 | 描述 | /frameworks/base目錄 | 描述 |
|---|---|---|---|
| api | 定義API | cmds | 重要命令：am、app_proce等 |
| core | 核心庫 | data | 字體和聲音等數據文件 |
| docs | 文檔 | graphics | 圖形圖像相關 |
| include | 頭文件 | keystore | 和數據簽名證書相關 |
| libs | 庫 | location | 地理位置相關庫 |
| media | 多媒體相關庫 | native | 本地庫 |
| nfc-extras | NFC相關 | obex | 藍牙傳輸 |
| opengl | 2D/3D 圖形API | packages | 設置、TTS、VPN程序 |
| sax | XML解析器 | services | 系統服務 |
| telephony | 電話通訊管理 | test-runner | 測試工具相關 |
| tests | 測試相關 | tools | 工具 |
| wifi | wifi無線網絡 |
/frameworks/av目錄結構下表
| /frameworks/av目錄 | 描述 | /frameworks/av目錄 | 描述 |
|---|---|---|---|
| camera | 多媒體的相機相關部分 | cmds | 命令源碼 |
| drm | 數據保護 | media | 多媒體部分 |
| include | 頭文件 | radio | 無線射頻部分 |
| services | 服務部分 | soundtrigger | 語音識別架構 |
| tools | 工具包 |
更多詳細目錄可以查看Android 8.0源碼目錄結構詳解
四.參考資料
《Android進階解密》
Android系統框架結構
Android系統架構與系統源碼目錄
Android 8.0源碼目錄結構詳解