2.2　Android系统框架

在开始介绍Android应用开发之前，我们先来了解一下Android的系统框架。虽然，是否了解Android系统框架与能否进行Android应用开发之间没有任何必然的联系，但是在学习Android的过程中，这个部分内容却是必不可少的，因为能否理解Android的系统架构对于你日后能否对Android进行更深入的学习是至关重要的。首先，我们来看一张不得不说的图，也就是Google官方公布的Android的系统框架图，如图2-1所示。

从图2-1展示的Android系统架构图可以很清晰看出，Android系统分为四层：应用层、应用框架层、系统类库层和系统内核层。下面我们将对这四个层次做一些简要的分析和介绍。

1.应用层（Applications）

应用层（Applications）是指运行于Android虚拟机上的程序，也就是开发者们平时开发的“手机应用”。在系统应用层里，我们可以通过Android提供的组件和API进行开发，从而编写出形形色色、丰富多彩的移动软件和游戏。

2.应用框架层（Application Framework）

应用框架层（Application Framework）是Android应用开发的核心，为开发者开发应用时提供基础的API框架。当然，Android本身的很多核心应用也是在这层的基础上开发的。下面我们就来了解一下这些模块的作用（见表2-2）。

以上列出的模块都是我们在应用开发中经常用到的，大家可以先熟悉一下。其中最核心的Activity Manager和View System我们将分别在2.3节和2.7节中作详细介绍。此外，其他常用的Android模块的相关内容我们也会在本书以后的章节中穿插介绍。

3.系统类库层（Libraries）

为了支持上层应用的运行，Android会通过系统类库层（Libraries）中的一些比较底层的C和C++库来支持我们所使用的各个组件或者模块。以下列举一些比较重要的类库的功能，这个部分大家了解即可。

·Surface Manager：负责管理显示与存储之间的互动，以及对2D绘图和3D绘图进行显示上的合成。Android中的图形系统实际上采用的是C/S结构，Client端就是应用程序，而Server端是Surface Flinger，Client端通过Binder向Server端的Surface Flinger传输图像数据，最终由Surface Flinger合成到Frame Buffer中，然后在屏幕上显示出来。

·Media Framework：Android的多媒体库，该库支持多种常见格式的音频和视频的播放、录制等各种操作，比如JPG、PNG、MPEG4、MP3、AAC、AMR等。

·SQLite：Android自带的关系数据库，可用于存储复杂数据。

·OpenGL/ES：3D效果库，主要用于3D游戏开发。

·FreeType：支持位图、矢量、字体等。

·WebKit：Android的Web浏览器内核（和iOS一样）。

·SGL：2D图形引擎库。

·SSL：安全数据通信支持。

·Libc：也就是Bionic系统C库，当前支持ARM和x86指令集。该库非常小巧，主要用于系统底层调用，在NDK中经常会使用到。

4.系统内核层（Linux Kernel）

Android内核具有和标准的Linux内核一样的功能，主要实现了内存管理、进程调度、进程间通信等功能。就最新的Android内核源码树的根目录结构来看，Android内核源码与标准Linux内核并无不同；但是，经过与标准Linux内核源代码进行详细对比，可以发现Android内核与标准Linux内核在文件系统、进程间通信机制、内存管理等方面存在着不同。当然，了解它们之间的区别对进一步了解Android系统是有很大帮助的，下面我们从几个方面来分析两者之间的异同。

·文件系统。不同于桌面系统与服务器，移动设备采用的大多不是硬盘而是Flash作为存储介质。因此，Android内核中增加了标准Linux专用于Flash的文件系统YAFFS2。YAFFS2是日志结构的文件系统，提供了损耗平衡和掉电保护，可以有效地避免意外断电对文件系统一致性和完整性的影响。经过测试证明，YAFFS2性能比支持NOR型闪存的JFFS2文件系统更加优秀。YAFFS2对Nand-Flash芯片也有着良好的支持。

·进程间通信机制。Android增加了一种进程间的通信机制IPC Binder。Binder通过守护进程Service Manager管理系统中的服务，负责进程间的数据交换。各进程通过Binder访问同一块共享内存，以达到数据通信的机制。从应用层的角度看，进程通过访问数据守护进程获取用于数据交换的程序框架接口，调用并通过接口共享数据，而其他进程要访问数据，也只需与程序框架接口进行交互，方便了程序员开发需要交互数据的应用程序。

·内存管理。在内存管理模块上，Android内核采用了一种不同于标准Linux内核的低内存管理策略。Android系统采用的是一种叫作LMK（Low Memory Killer）的机制，这种机制将进程按照重要性进行分级、分组，内存不足时，将处于最低级别组的进程关闭，保证系统是稳定运行的。同时，Android新增加了一种内存共享的处理方式Ashmem（Anonymous Shared Memory，匿名共享内存）。通过Ashmem，进程间可以匿名自由共享具名的内存块，这种共享方式在标准Linux当中也是不被支持的。

·电源管理。由于Android主要用于移动设备，电源管理就显得尤为重要。不同于标准Linux内核，Android采用的是一种较为简单的电源管理策略，通过开关屏幕、开关屏幕背光、开关键盘背光、开关按钮背光和调整屏幕亮度来实现电源管理，并没有实现休眠和待机功能。目前有三种途径判断调整电源管理策略：RPC调用、电池状态改变和电源设置。系统通过广播Intent或直接调用API的方式来与其他模块进行联系。电源管理策略同时还有自动关机机制，当电力低于最低可接受程度时，系统将自动关机。另外，Android的电源管理模块还会根据用户行为自动调整屏幕亮度。

·驱动及其他。相对于标准内核，Android内核还添加了字符输出设备、图像显示设备、键盘输入设备、RTC设备、USBDevice设备等相关设备驱动，增加了日志（Logger）系统，使应用程序可以访问日志消息，使开发人员获得更大的自由。