Andriod OS introduction 2014-09-10

1、Android OS Structure1. Android 的歷史Android是一種基于Linux的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，由Google公司和開放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開發(fā)。尚未有統(tǒng)一中文名稱，中國大陸地區(qū)較多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系統(tǒng)最初由Andy Rubin開發(fā)，主要支持手機(jī)。2005年8月由Google收購注資。2007年11月，Google與84家硬件制造商、軟件開發(fā)商及電信營(yíng)運(yùn)商組建開放手機(jī)聯(lián)盟共同研發(fā)改良Android系統(tǒng)。隨后Google以Apache開源許可證的授權(quán)方式，發(fā)布了Android的源代碼。第一部And

2、roid智能手機(jī)發(fā)布于2008年10月。Android逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他領(lǐng)域上，如電視、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)等。2011年第一季度，Android在全球的市場(chǎng)份額首次超過塞班系統(tǒng)，躍居全球第一。 2013年的第四季度，Android平臺(tái)手機(jī)的全球市場(chǎng)份額已經(jīng)達(dá)到78.1%。2013年09月24日谷歌開發(fā)的操作系統(tǒng)Android在迎來了5歲生日，全世界采用這款系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量已經(jīng)達(dá)到10億臺(tái)。1.12008年9月發(fā)布的Android第一版。1.5Cupcake（紙杯蛋糕）：2009年4月30日發(fā)布。1.6Donut（甜甜圈）：2009年9月15日發(fā)布。2.02009年10月26日發(fā)布。2.2/2

3、.2.1 Froyo（凍酸奶）：2010年5月20日發(fā)布。2.3.xGingerbread（姜餅）：2010年12月7日發(fā)布。3.0Honeycomb（蜂巢）：2011年2月2日發(fā)布。3.1Honeycomb（蜂巢）：2011年5月11日布發(fā)布。3.2Honeycomb（蜂巢）：2011年7月13日發(fā)布。4.0Ice Cream Sandwich（冰激凌三明治）：2011年10月19日在香港發(fā)布。4.1Jelly Bean（果凍豆）:2012年6月28日4.2 Jelly Bean 原生系統(tǒng)用戶界面：2012年10月30日4.4KitKat（奇巧巧克力）:2013年11月01日正式發(fā)

4、布。2. Android OS 結(jié)構(gòu)android的系統(tǒng)架構(gòu)和其操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構(gòu)。從架構(gòu)圖看，android分為四個(gè)層，從高層到低層分別是應(yīng)用程序?qū)印?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層和linux核心層。藍(lán)色的代表java程序，黃色的代碼為運(yùn)行JAVA程序而實(shí)現(xiàn)的虛擬機(jī)，綠色部分為C/C+語言編寫的程序庫，紅色的代碼內(nèi)核(linux內(nèi)核+drvier)1.應(yīng)用程序Android會(huì)同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，該應(yīng)用程序包包括email客戶端，SMS短消息程序，日歷，地圖，瀏覽器，聯(lián)系人管理程序等。所有的應(yīng)用程序都是使用JAVA語言編寫的。2.應(yīng)用程序框架隱藏在每個(gè)應(yīng)用后面的是一系列的

5、服務(wù)和系統(tǒng), 其中包括；    * 豐富而又可擴(kuò)展的視圖（Views），可以用來構(gòu)建應(yīng)用程序， 它包括列表（lists），網(wǎng)格（grids），文本框（text boxes），按鈕（buttons）， 甚至可嵌入的web瀏覽器。    * 內(nèi)容提供器（Content Providers）使得應(yīng)用程序可以訪問另一個(gè)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)（如聯(lián)系人數(shù)據(jù)庫）， 或者共享它們自己的數(shù)據(jù)    * 資源管理器（Resource Manager）提供非代碼資源的訪問，如本地字符串，圖形，和布局文件（ layout files ）。   

6、 * 通知管理器 （Notification Manager） 使得應(yīng)用程序可以在狀態(tài)欄中顯示自定義的提示信息。    * 活動(dòng)管理器（ Activity Manager） 用來管理應(yīng)用程序生命周期并提供常用的導(dǎo)航回退功能。3.系統(tǒng)運(yùn)行庫1)程序庫Android 包含一些C/C+庫，這些庫能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用。它們通過 Android 應(yīng)用程序框架為開發(fā)者提供服務(wù)。以下是一些核心庫：    * Bionic系統(tǒng) C 庫 - 一個(gè)從 BSD 繼承來的標(biāo)準(zhǔn) C 系統(tǒng)函數(shù)庫（ libc ）， 它是專門為基于 embedded linux 的設(shè)

7、備定制的。    * 媒體庫 - 基于 PacketVideoOpenCORE；該庫支持多種常用的音頻、視頻格式回放和錄制，同時(shí)支持靜態(tài)圖像文件。編碼格式包括MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 。    * Surface Manager - 對(duì)顯示子系統(tǒng)的管理，并且為多個(gè)應(yīng)用程序提 供了2D和3D圖層的無縫融合。    * Webkit,LibWebCore - 一個(gè)最新的web瀏覽器引擎用，支持Android瀏覽器和一個(gè)可嵌入的web視圖。鼎鼎大名的 Apple Safari背后的引擎就是W

8、ebkit    * SGL - 底層的2D圖形引擎    * 3D libraries - 基于OpenGL ES 1.0 APIs實(shí)現(xiàn)；該庫可以使用硬件 3D加速（如果可用）或者使用高度優(yōu)化的3D軟加速。    * FreeType -位圖（bitmap）和矢量（vector）字體顯示。    * SQLite - 一個(gè)對(duì)于所有應(yīng)用程序可用，功能強(qiáng)勁的輕型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫引擎。    *還有部分上面沒有顯示出來的就是硬件抽象層。其實(shí)Android并非把所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)都放在linux內(nèi)核里面，而是

9、實(shí)現(xiàn)在userspace空間，這么做的主要原因是GPL協(xié)議，Linux是遵循該協(xié)議來發(fā)布的，也就意味著對(duì) linux內(nèi)核的任何修改，都必須發(fā)布其源代碼。而現(xiàn)在這么做就可以避開而無需發(fā)布其源代碼，畢竟它是用來賺錢的。而在linux內(nèi)核中為這些userspace驅(qū)動(dòng)代碼開一個(gè)后門，就可以讓本來userspace驅(qū)動(dòng)不可以直接控制的硬件可以被訪問。而只需要公布這個(gè)后門代碼即可。一般情況下如果要將Android移植到其他硬件去運(yùn)行，只需要實(shí)現(xiàn)這部分代碼即可。包括：顯示器驅(qū)動(dòng)，聲音，相機(jī)，GPS,GSM等等2)Android 運(yùn)行庫Android 包括了一個(gè)核心庫，該核心庫提供了JAVA編程語言核心庫的

10、大多數(shù)功能。每一個(gè)Android應(yīng)用程序都在它自己的進(jìn)程中運(yùn)行，都擁有一個(gè)獨(dú)立的Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例。Dalvik被設(shè)計(jì)成一個(gè)設(shè)備可以同時(shí)高效地運(yùn)行多個(gè)虛擬系統(tǒng)。 Dalvik虛擬機(jī)執(zhí)行（.dex）的Dalvik可執(zhí)行文件，該格式文件針對(duì)小內(nèi)存使用做了優(yōu)化。Dalvik虛擬機(jī)依賴于linux內(nèi)核的一些功能，比如線程機(jī)制和底層內(nèi)存管理機(jī)制。4.Linux 內(nèi)核Android 的核心系統(tǒng)服務(wù)依賴于 Linux 2.6 內(nèi)核，如安全性，內(nèi)存管理，進(jìn)程管理， 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)模型。 Linux 內(nèi)核也同時(shí)作為硬件和軟件棧之間的抽象層。其外還對(duì)其做了部分修改，主要涉及兩部分修改：1).Binder (

11、IPC)：提供有效的進(jìn)程間通信，雖然linux內(nèi)核本身已經(jīng)提供了這些功能，但Android系統(tǒng)很多服務(wù)都需要用到該功能，為了某種原因其實(shí)現(xiàn)了自己的一套。2).電源管理：主要是為了省電，畢竟是手持設(shè)備嘛，低耗電才是我們的追求。3. Android 代碼結(jié)構(gòu)l bionic：android 中所使用的是標(biāo)準(zhǔn)C庫源文件，該項(xiàng)目將被編譯成靜態(tài)庫文件，這些庫文件僅在編譯其他C程序時(shí)使用，不會(huì)被輸出到最終設(shè)備中l(wèi) bootable：二次引導(dǎo)程序源碼。l build：編譯系統(tǒng)中樞，該目錄下的各種make腳本和shell腳本共同組成了android的編譯環(huán)境l cts：兼容測(cè)試代碼，基于android系統(tǒng)的手

12、機(jī)如果需要google的認(rèn)證，則必須經(jīng)過google的兼容性測(cè)試，兼容性測(cè)試的目的是為了保證該設(shè)備具有標(biāo)準(zhǔn)的SDK API接口l dalvik：android中的java虛擬機(jī)相關(guān)的源碼，虛擬機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)相關(guān)的文檔可以參考dalvik/docs目錄下的說明文檔l development：一些開發(fā)android工程所使用的相關(guān)配置或文件，如：一些.classpath文件l device：不同設(shè)備相關(guān)的編譯腳本文件，一個(gè)設(shè)備一般就是指一種型號(hào)的手機(jī)，如：Htc magic、Nexus One、Nexus S 等等l external：android系統(tǒng)所依賴的一些外部庫文件，如：sqlite、ope

13、ncore等，這些文件大部分都是c/c+代碼，也有少量的java庫l frameworks：Framework的內(nèi)核源碼，主要由java文件組成l hardware：Android定義的硬件抽象層（HAL）相關(guān)的文件l libcore：Dalvik虛擬機(jī)所依賴的java庫，如HashMap、ArrayList等，這些庫和Dailvik共同組成dailvik的java運(yùn)行環(huán)境l ndk：Native Development Kit ，即編譯NDK所需的相關(guān)文件l packages：Android中的一些系統(tǒng)應(yīng)用程序，比如Contacts、Phone等l prebuilt：編譯所需的程序文件，主要

14、包含不同平臺(tái)的ARM編譯器l sdk：編譯SDK所需的相關(guān)文件。l system：Android底層的Linux所需的一些系統(tǒng)工具程序，這些程序主要運(yùn)行于adb 、logcat等l tools：一些其他輔助工具。l vendor：和device目錄中的程序共同定義一個(gè)設(shè)備所包含的私有文件.Google提供的Android包含了原始Android的目標(biāo)機(jī)代碼，主機(jī)編譯工具、仿真環(huán)境，代碼包經(jīng)過解壓縮后，第一級(jí)別的目錄和文件如下所示：.|- Makefile        （全局的Makefile）|- bionic  

15、0;       （Bionic含義為仿生，這里面是一些基礎(chǔ)的庫的源代碼）|- bootloader      （引導(dǎo)加載器）|- build build目錄中的內(nèi)容不是目標(biāo)所用的代碼，而是編譯和配置所需要的腳本和工具|- dalvik          （JAVA虛擬機(jī)）|- development     （程序開發(fā)所需要的模板和工具）|- external      &#

16、160; （目標(biāo)機(jī)器使用的一些庫）|- frameworks      （應(yīng)用程序的框架層）|- hardware        （與硬件相關(guān)的庫）|- kernel          （Linux2.6的源代碼）|- packages        （Android的各種應(yīng)用程序）|- prebuilt       

17、 （Android在各種平臺(tái)下編譯的預(yù)置腳本）|- recovery        （與目標(biāo)的恢復(fù)功能相關(guān)）- system          （Android的底層的一些庫）bionic目錄展開一個(gè)級(jí)別的目錄如下所示：bionic/|- Android.mk|- libc|- libdl|- libm|- libstdc+|- libthread_db- linkerbootloader目錄展開的兩個(gè)級(jí)別目錄：bootloader/- legacy  &

18、#160; |- Android.mk    |- README    |- arch_armv6    |- arch_msm7k    |- fastboot_protocol.txt    |- include    |- libboot    |- libc    |- nandwrite    - usbloaderbuild目錄展開的一個(gè)級(jí)別的目錄如下所示：build/|- buildspec.mk.de

19、fault|- cleanspec.mk|- core                     （各種以mk為結(jié)尾的文件，它門是編譯所需要的Makefile）|- envsetup.sh|- libs|- target                   （包含board和product兩個(gè)目錄，為目標(biāo)所需要文件）- tools

20、                     （編譯過程中主機(jī)所需要的工具，一些需要經(jīng)過編譯生成）其中，core中的Makefile是整個(gè)Android編譯所需要的真正的Makefile，它被頂層目錄的Makefile引用。envsetup.sh是一個(gè)在使用仿真器運(yùn)行的時(shí)候，用于設(shè)置環(huán)境的腳本。dalvik目錄用于提供Android JAVA應(yīng)用程序運(yùn)行的基礎(chǔ)JAVA虛擬機(jī)。frameworks目錄展開的一個(gè)級(jí)別的目錄如下所示：frameworks/|- ba

21、se|- opt- policiesframeworks是Android應(yīng)用程序的框架。packages目錄展開的兩個(gè)級(jí)別的目錄如下所示：packages/|- apps|   |- AlarmClock|   |- Browser|   |- Calculator|   |- Calendar|   |- Camera|   |- Contacts|   |- Email|   |- GoogleSearch|   

22、;|- HTMLViewer|   |- IM|   |- Launcher|   |- Mms|   |- Music|   |- PackageInstaller|   |- Phone|   |- Settings|   |- SoundRecorder|   |- Stk|   |- Sync|   |- Updater|   - VoiceDial

23、er- providers    |- CalendarProvider    |- ContactsProvider    |- DownloadProvider    |- DrmProvider    |- GoogleContactsProvider    |- GoogleSubscribedFeedsProvider    |- ImProvider    |- MediaProvider    - Te

24、lephonyProviderpackages中包含兩個(gè)目錄，其中apps中是Android中的各種應(yīng)用程序，providers是一些內(nèi)容提供者（在Android中的一個(gè)數(shù)據(jù)源）。packages中兩個(gè)目錄的內(nèi)容大都是使用JAVA編寫的程序，各個(gè)文件夾的層次結(jié)構(gòu)是類似的。external目錄展開的一個(gè)級(jí)別的目錄如下所示：external/|- aes|- apache-http|- bluez|- clearsilver|- dbus|- dhcpcd|- dropbear|- elfcopy|- elfutils|- emma|- esd|- expat|- fdlibm|- freetyp

25、e|- gdata|- giflib|- googleclient|- icu4c|- iptables|- jdiff|- jhead|- jpeg|- libffi|- libpcap|- libpng|- libxml2|- netcat|- netperf|- neven|- opencore|- openssl|- oprofile|- ping|- ppp|- protobuf|- qemu|- safe-iop|- skia|- sonivox|- sqlite|- srec|- strace|- tagsoup|- tcpdump|- tinyxml|- tremor|- we

26、bkit|- wpa_supplicant|- yaffs2- zlib在external中，每個(gè)目錄表示Android目標(biāo)系統(tǒng)中的一個(gè)模塊，可能有一個(gè)或者若干個(gè)庫構(gòu)成。其中：opencore為PV（PacketVideo），它是Android多媒體框架的核心。webkit是Android網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的核心。sqlite是Android數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。openssl是Secure Socket Layer，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層，用于為數(shù)據(jù)通訊提供安全支持。prebuilt目錄展開的一個(gè)級(jí)別的目錄如下所示：prebuilt/|- Android.mk|- android-arm|- common|-

27、darwin-x86|- linux-x86- windowssystem目錄展開的兩個(gè)級(jí)別的目錄如下所示：system/|- bluetooth|   |- bluedroid|   - brfpatch|- core|   |- Android.mk|   |- README|   |- adb|   |- cpio|   |- debuggerd|   |- fastboot|   |- include

28、0;           （各個(gè)庫接口的頭文件）|   |- init|   |- libctest|   |- libcutils|   |- liblog|   |- libmincrypt|   |- libnetutils|   |- libpixelflinger|   |- libzipfile|   |- logcat| 

29、 |- logwrapper|   |- mkbootimg|   |- mountd|   |- netcfg|   |- rootdir|   |- sh|   - toolbox|- extras|   |- Android.mk|   |- latencytop|   |- libpagemap|   |- librank|   |- procmem|

30、0;  |- procrank|   |- showmap|   |- showslab|   |- sound|   |- su|   |- tests|   - timeinfo- wlan    - tisystemapp 這個(gè)里面主要存放的是常規(guī)下載的應(yīng)用程序，可以看到都是以APK格式結(jié)尾的文件，在這個(gè)文件夾下的程序?yàn)橄到y(tǒng)默認(rèn)的組件，自己安裝的軟件將不會(huì)出現(xiàn)在這里，而是data文件夾中。    &#

31、160;  systemappAlarmClock.apk 鬧鐘       systemappBrowser.apk瀏覽器       systemappBugreport.apk Bug報(bào)告       systemappCalculator.apk 計(jì)算器systembin 這個(gè)目錄下的文件都是系統(tǒng)的本地程序，從bin文件夾名稱可以看出是binary二進(jìn)制的程序，里面主要是Linux系統(tǒng)自帶的組件：&

32、#160; systembinam       systembinapp_process 系統(tǒng)進(jìn)程       systembindalvikvmDalvik虛擬機(jī)宿主       systembindbus-daemon 系統(tǒng)BUS總線監(jiān)控       systembindebuggerd 調(diào)試器    &

33、#160;  systembindebug_tool 調(diào)試工具       systembindexopt DEX選項(xiàng)       systembindhcpcd DHCP服務(wù)器systemetc系統(tǒng)的配置文件，比如APN接入點(diǎn)設(shè)置等核心配置。       systemetcapns-conf.xml APN接入點(diǎn)配置文件       system

34、etcAudioFilter.csv 音頻過濾器配置文件       systemetcAudioPara4.csv       systemetcbookmarks.xml 書簽數(shù)據(jù)庫       systemetcdbus.conf 總線監(jiān)視配置文件systemfonts 字體文件夾，除了標(biāo)準(zhǔn)字體和粗體、斜體外可以看到文件體積最大的可能是中文字庫，或一些unicode字庫，從T-Mobile G1上可以清楚的看到

35、顯示簡(jiǎn)體中文正常，其中DroidSansFallback.ttf文件大小       systemfontsDroidSans-Bold.ttf       systemfontsDroidSans.ttf       systemfontsDroidSansFallback.ttf       systemfontsDroidSansMono.ttfsys

36、temframework主要是一些核心的文件，從后綴名為jar可以看出是是系統(tǒng)平臺(tái)框架。  systemframeworkam.jar       systemframeworkam.odex       systemframeworkandroid.awt.jar AWT庫       systemframeworkandroid.awt.odexsystemlib目錄中存放的主要是系統(tǒng)底層庫，

37、如平臺(tái)運(yùn)行時(shí)庫。       systemliblibaes.so       systemliblibagl.so       systemliblibandroid_runtime.so Android運(yùn)行時(shí)庫       systemliblibandroid_servers.so 系統(tǒng)服務(wù)組件       systeml