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Andaid(读[安卓)由Coosle公司和开放手机联盟共同开发#xff0c;它是基于Lmx内核的开源操作系统。Andtoid主要用于移动设备#xff0c;如智能手机和平板计算机。2008年发布了第一部Andtoid智能手机#xff0c;以后Android逐渐扩展到平板计算机、电视、…▶1.Android系统概述
Andaid(读[安卓)由Coosle公司和开放手机联盟共同开发它是基于Lmx内核的开源操作系统。Andtoid主要用于移动设备如智能手机和平板计算机。2008年发布了第一部Andtoid智能手机以后Android逐渐扩展到平板计算机、电视、数码相机、游戏机等领域。2016年全球智能手机总销量为14.7亿台Android平台手机全球市场份额达到了73%
▶2.Android系统结构
Android系统采用分层结构系统分为四层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux内核层。
1)应用程序层
应用程序层由运行在Android设备上的所有应用(App)共同构成它不仅包括通话、短信、联系人等系统应用(随Android系统一起预装在移动设备中),还包括其他后续安装到设备中的第三方应用程序如浏览器、微信、导航地图等。
Android应用程序都采用Java语言开发。但一些应用(如游戏)中需要进行大规模运算和图形处理以及使用开源C/C类库。如果通过Java实现可能会有执行效率过低和移植成本过高等问题。因此在Android开发中开发者可以使用C/C来实现底层模块并通过JNI(Java Native Interface)接口与上层Java实现交互然后利用Android提供的交叉编译工具生成类库并添加到应用程序中。但是开发者只能使用C/C编写功能类库而不是整个应用程序。因为Android的界面显示、进程调度等核心机制都是通过Java来实现应用程序只有按规定模式编写Java模块和配置信息才能够被识别和执行。
2)应用程序框架层
Android应用程序框架包括活动用于前台运行的进程(功能服务);服务指后台运行的进程不提供用户界面广播接收器用于接收广播信息内容提供器支持在多个应用中存储和读取数据相当于数据库。应用程序框架的功能是简化程序组件的调用任何应用程序都可以调用这些功能模块这种程序重用机制使用户可以方便地替换程序组件。 (1)活动管理器(Activity)。在Android中活动通常是一个手机屏幕它可以不显示一些控件(如按钮、对话框等),也可以监听和处理用户事件。一个Android应用由多个活动组成。多个活动之间可以相互跳转例如按下一个按钮后可能会跳转到其他的活动。当打开一个新屏幕时之前的屏幕会设置为暂停状态并且压入历史堆栈中。用户可以通过回退操作返回到以前打开屏幕。 (2)服务管理器(Service)只能在后台运行但是可以和其他组件进行交互。服务也是一种进程它可以长时间运行但是没有用户界面。例如用户运行音乐播放器时如果这时打开浏览器上网虽然已经启动了浏览器程序但是音乐播放并没有停止而是在后台继续播放。这个播放进程由播放音乐的服务进行控制。 (3)广播接收器(Broadcast Receiver)是应用程序之间传输消息的机制。例如当电话呼入这个外部事件到来时可用广播进行处理下载文件完成时也可以利用广播进行处理。广播并不生成用户界面它通过通知管理子系统告诉用户有些事情发生了。 (4)内容提供器(Content Provider)的作用是对外共享数据。在Android中对数据的保护很严密除了存放在SD卡中的数据一个应用程序所具有的数据、文件等内容都不允许其他应用程序直接访问。
3)系统运行库层
系统运行库是操作系统与应用程序沟通的桥梁它分为两层库函数层(Library)和Dalvik虚拟机。Android包含了一些C/C库这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过Android应用程序框架为开发者提供服务。 (1)Surface用于显示子系统管理为应用程序提供2D/3D图形显示到物理设备。
(2)Media是基础多媒体库它支持多种常用的音频、视频格式回放和录制同时支持静态图像文件。编码格式包括MPEG-4、H.264、MP3、JPG等。 (3)SQLite是轻量级嵌入式数据库数据库又分为共用数据库和私用数据库。 (4)OpenGL/ES是3D图形的专业图形函数库。
(5)FreeType是字体引擎它提供点阵字体和矢量字体的渲染。
(6)Webkit是Web浏览器引擎支持Android浏览器和一个可嵌入的Web视图。
(7)SGL是底层2D图形函数库它包含字形、坐标、点阵图等函数处理功能。
(8)SSL(安全套接层)提供安全通信和数据完整性检测。
(9)Libe是从BSD继承的标准C函数库它是专门为嵌入式Linux设备定制的。
(10)Android运行时机制。和所有Java程序运行平台一样为了实现Java程序在运行阶段的二次编译Android为它们提供了运行时(Runtime)机制。Android运行时机制由Java核心类库和Java虚拟机(Dalvik)共同构成。Java核心类库涵盖了Android应用程序框架层和应用程序层所要用到的基础Java库包括Java对象库、文件管理库、网络通信库等。
Dalvik是为Android量身打造的Java虚拟机它负责执行应用程序分配存储空间管理进程生命周期等工作。Dalvik没有采用基于栈的虚拟机结构而采用了基于寄存器的虚拟机结构。一般来说基于栈的虚拟机对硬件依赖程度小生成的代码更节约空间可以适配更多的低端设备而基于寄存器的虚拟机对硬件要求更高编译出的代码可能会耗费稍多的存储空间但它的执行效率更高更能够发挥高端硬件(主要是CPU)的能力。 Dalvik没有沿用Java二进制字节码(JavaBytecode)作为编译的中间文件而是采用了新的二进制码文件.dex。在Android应用程序编译过程中编译程序会先生成若干个.class文件然后统一转换成.dex文件。在转换过程中Android会对部分.class文件中的指令做转义使用Dalvik指令集(OpCodes)来替换原指令以提高执行效率。同时dex会整合多个.class文件中的重复信息并对冗余部分做全局优化和调整合并重复的常量定义以节约常量存储空间。这使得.dex文件通常会比.class文件更精简。
4)Linux内核层
Android系统搭建在Linux内核之上Android的Linux内核包括安全管理、存储器管理、程序管理、网络堆栈、驱动程序模型等。从运行角度看它们只是运行在Linux系统上的一些进程并不是一个完整的Linux系统。 硬件抽象层(HAL)不是一个独立层它是Android为厂商定义的一套接口标准Android并没有定义一个单独的硬件抽象层(HAL),Android的硬件抽象层是以封闭源码形式提供的硬件驱动模块。HAL的目的是将Android框架与Linux内核隔离开使Android不至过度依赖Linux内核以达成让Android框架的开发能在不考虑驱动程序的前提下进行。
▶3.Android应用程序安装包APK
Android应用程序通过Android SDK编译器将程序编译后打包成一个apk文件。文件后缀名为apk的文件是安卓应用程序安装包它采用zip格式并非Java字节码文件。可以将apk文件下载到Android手机中执行apk文件即可进行应用程序安装。 在Android文件系统中有几个非常重要的文件夹一是存放系统文件的/system文件夹二是存放配置文件的/dev文件夹三是SD卡中存放程序和数据的/sdcard文件夹。
▶4.Android资源消耗
Android系统看起来很耗内存因为Android上的程序采用Java语言开发而Android上的每个应用(App)都带有独立虚拟机每打开一个应用就会运行一个独立的虚拟机。这样设计是为了避免虚拟机崩溃而导致整个系统崩溃但代价是需要更多的内存(以空间换时间)。这些设计确保了Android的稳定性正常情况下最多单个应用崩溃但整个系统不会崩溃也永远不会出现内存不足的提示这种设计非常适合移动终端的需要。
