【內容導航】
Android Overview
Android的學習內容和方法
1 Android Overview
Android就是架構在Linux Kernel上一套GUI系統，而Android中間層的完備強大遠遠強於傳統GUI系統，比如MiniGui，QtEmbedded之類。當然其最最精華之處是引進了虛擬機，讓廣大的JAVA開發人員非常容易轉到Android應用開發上，幫助其打造一個強悍的應用商店。這個應用商店就是粘住用戶最最關鍵的東西。Android Market和App Store之間的競爭，是Android陣營和Iphone的競爭中最重要的部分。
首先來看Android Architeture： 
從上至下分爲5部分：Applications,Application Framework,Android Runtime,Linux Kernel,其中藍色部分使用JAVA語言，黃色部分爲Dalvik虛擬機，綠色部分用C++和C，紅色部分用C和彙編。
以下內容將對android的架構圖從上至下（從APP至Linux kernel）做一個描述，每描述完一部分就在框圖上補上一部分內容，這樣當我們把這張圖補全時，就能完全瞭解了Android包含的內容，從事Android開發需要需要關注的領域。
1.1 Applications
常用的Application如上圖所示，即基於Applicaiton Framework提供的API，開發出來的Android應用。絕大部分Android開發人員，都屬於這一層。Application的開發基本都是脫離源碼，使用Android SDK提供的標準API進行的，當然擁有自己硬件平臺的手機/平板 OEM，可以修改源碼擴展API，基於擴展API開發出來的應用只能在自己的平臺上運行。
1.2 Application Framework
Application Framework向上對Application提供API，向下對系統提供的功能進行抽象封裝。暴露給應用的Manager通常代碼比較少，真正的工作通過bind service，讓service來做，所以Manager作爲提供API的部分，代碼是比較乾淨清爽的。如Activity Manager的框架如下圖所示： 
這種圖中，綠色的部分是在SDK中開放給應用程序開發人員的接口，紅色的部分是底層的服務實現，是真正的動作執行者，作爲Client的Manager，和作爲server的Service，是通過藍色的部分Proxy模式聯繫起來的。Proxy Ibinder實現了Manager和Service之間的鬆耦合。
Applicaiton Framework的常見模塊簡介如下：
(1) Views System：用來建構一個應用程序的基本原件，包含了有lists,grids,text boxes,buttons,等等widget
(2) Content Providers：它可以用來讓程序跟程序之間互相存取/分享數據。
(3) Resource Manager：提供各種資源讓程序去使用，比如：區域性的字符串，圖片，排版文件(layout files)。
(4) Notification Manager：提供程序在狀態欄(status bar)的地方顯示應用程序自有的警示(alert)訊息。 狀態欄Android設定在手機的頂部，像短訊(short message)，voice mail皆會出現在此。
(5) Activity Manager：管理所有運行着的Activity，與系統中所有運行着的Activity交互提供了接口，主要的接口圍繞着運行中的進程信息，任務信息，服務信息等。
(6) Window Manager：管理所有的窗口程序。
(7) Location Manager：應該是用來做地圖服務的功能。
(8) Telephony Manager：用來管理所有的移動設備(電話)的功能。
(9) Package Manager：Android系統內所有安裝的程序管理。
1.3 Android Runtime
![AndroidOverview4]()
Android Runtime包含如下2部分：
Core Libraries：JAVA核心庫，包含了JAVA最基本的類庫，比如File Access，Network Access，Graphics，String類等等。這就如同C語言的glibc一樣，Android開發人員完全不需要關注修改這部分。
Dalvik Virtual Machine：按照Google的說法，Dalvik有如下優點：
(1)Provides application portability and runtime consistency
(2)Runs optimized file format(.dex) and Dalvik bytecode
(3)Java .clss/.jar files converted to .dex at build time
(4)Supports multiple virtual machine processes per device
(5)Highly CPU-optimized bytecode interpreter
(6)Uses runtime memory very efficiency
除Google的開發人員，其餘Android開發者基本不需要關注Android Runtime的內容。
1.4 Native Libraries
運行在虛擬機上的Application Framework的JAVA類想要使用Native Library中用C++實現的Native方法，必須通過JNI。Native Libraries太多太龐大，通常不可能每個模塊都能瞭解清楚，從事android中間層開發的人，通常是對其中的某些模塊比較熟悉和精通。一些常見和重要模塊如下：
1 Bionic Libc：Android用戶空間使用的C庫，使用Bionic Libc的原因：在空間和速度上針對嵌入式設備做了優化；使用Glibc會受到GPL的束縛。因爲使用了Bionic libc，Android使用的工具鏈和標準的gcc是有差別的。
2 Webkit：瀏覽器引擎，來自開源：http://webkit.org
3 Media Framework：多媒體框架，Android 2.3以前使用Opencore，從2.3開始使用Stagefright。
4 SQLite：經典的輕量級數據庫
5 OpenGL ES：3D圖形處理
6 Surface Flinger：Android的架構設計中，將圖像和音頻的輸出，都與圖像和音頻數據的生產者獨立開來的。Surface Flinger就是用來處理輸出圖像的疊加，然後將疊加好的數據送到Framebuffer。如下圖： 
Surface Flinger可以使用OpenGL ES和 2D的硬件加速器進行圖像合成
7 Audio Flinger：類似於Surface Flinger，對音頻生產者產出的PCM數據進行合成，然後輸出，如圖： 
8 Hardware Abstraction Layer:硬件抽象層，處於User Space，定義好Android要求硬件驅動實現的接口，將平臺和driver隔離開。HAL產生的最大原因是：如果將硬件驅動代碼完全放在Linux Kernel下，就需要遵循GPL，OEM如三星/摩托/HTC需要開放驅動源碼，那就暴露了使用的硬件型號。而HAL將驅動的邏輯代碼全部放到了Android User Space，Linux Kernel僅僅保留寄存器操作部分，放在Android User Space的驅動邏輯代碼就可以不公開了。
1.5 Linux Kernel
Android使用的Linux Kernel僅僅是使用Linux的內核部分，不包含任何圖形系統。並作了以下修改：Alarm，Low Memory Killer，Ashmem，Kernel Debugger，Binder，Logger，PowerManagement。而我們接觸最多就是Binder和Power Management了。
Binder：用於處理進程間通信，而應用空間經常見到的情形是Manager用Binder bind上Remote Service，使用其提供的服務，如下圖： 
Power Management：Andriod的電源管理最大的特點是使用更加Aggressive的策略，如果模塊不想被睡眠，必須主動申請“wake locks”。
1.6 實例
至此，Android的整個架構從上倒下已經描述了一遍，現在通過一個實例來使我們對Android的整個架構有個更具體直觀的認識。 
這幅圖在Froyo（Android2.2）上對應的源碼路徑如下：
Applications：MediaPlayerDemo.java (development/samples/apidemos/src/com/example/android/apis/media)
Application Framework：MediaPlayer.java (frameworks/base/media/java/android/media)
JNI：android_media_MediaPlayer.cpp (frameworks/base/media/jni)
Libraries：Mediaplayer.cpp (frameworks/base/media/libmedia) ；AudioFlinger.cpp (frameworks/base/libs/audioflinger)
2 Android的學習內容和學習方法
可以將Android的整個架構概括分成Android用戶空間和Linux內核空間，這2部分相對獨立，大部分從事Android開發的人員就只涉獵其中一個領域。而用戶空間的開發又可分爲應用開發和中間層開發，但有不少擁有自己硬件平臺的研發人員應用和中間層都會涉及到。
所以Android的學習也可分成Android用戶空間開發和Linux開發2部分。其中Android的學習內容和方法推薦如下：
1 Android應用開發：不涉及Android源碼，使用Android SDK+eclipse+ADT+模擬器進行開發，最大的開發人羣從事這一層，可以是個人也可以是公司，因爲不需要依賴具體的硬件平臺，只依賴於Android SDK提供的API。學習這部分最好的資料是SDK文檔+API Demo。最最基礎的部分的學習順序可以爲：
Android Overview-->Android4大組件-->eclipse及DDMS的使用和debug-->工程文件簡介-->佈局和常用控件比如Listview—>Looper Handler
學習的過程中最好自己去寫一些小練習，不懂的地方再回去查閱SDK文檔。這部分掌握後可以再去學學數據存儲，多媒體，地圖之類。總之，這部分還是很容易入手的。
2 中間層開發：不需要關注Android Runtime，需要關注的是Application Framework+Native Libraries。推薦掌握的部分有：
(1) Layer Interaction：APP一直到Kernel的調用路徑
(2) 開機啓動：看完這個對系統會更加了解。
(3) Ibinder
(4) 音頻系統Audio Flinger和圖形系統Surface Flinger
(5) 自己從事的模塊：因爲內容太多，前面的掌握後，關注自己從事的模塊就可以了，學不完的。