1.3 Android系统架构
Android系统是一个移动设备的开发平台，其软件层次结构包括操作系统（OS）、中间件（Middle Ware）和应用程序（Application）。根据Android的软件框图，其软件层次结构自下而上依次分为以下4层。
（1）操作系统层（OS）。
（2）各种库（Libraries）和Android运行环境（RunTime）。
（3）应用程序框架（Application Framework）。
（4）应用程序（Application）。
上述各个层的具体结构如图1-2所示。
图1-2 Android操作系统的组件结构图
在本节的内容中，将详细讲解Android系统各个层次的基本知识。
1.3.1 最底层的操作系统层（OS）——C/C++实现
Android系统的底层内核基于Linux操作系统，当前最新版本的Android的核心为标准Linux 3.10内核。Android底层的操作系统层（OS）使用C和C++语言编写实现，其实Android系统就是Linux系统，只是Android系统充分利用了已有的机制，尽量使用标准化的内容，如驱动程序，并且做出必要的扩展。Android灵活充分使用了内核到用户空间的接口，这主要表现在字符设备节点、Sys文件系统、Proc文件系统和不增加系统调用。
在Android系统中，包含的内核组件如下所示：
Binder驱动程序（用户IPC机制）；
Logger驱动程序（用户系统日志）；
timed_output驱动框架；
timed_gpio驱动程序；
lowmemorykill组件；
ram_console组件；
Ashmem驱动程序；
Alarm驱动程序；
pmem驱动程序；
ADB Garget驱动程序；
Android Paranoid网络。
1.3.2 Android的硬件抽象层——C/C++实现
其实Android生态系统的架构十分清晰，自下而上经典的模型分别为：Linux驱动、Android硬件抽象层、Android本地框架、Android的Java框架、Android的Java应用程序。因为Android系统需要运行于在不同的硬件平台上，所以需要具有很好的可移植性。其中Android系统的硬件抽象层负责建立Android系统和硬件设备之间的联系。
对于标准化比较高的子系统来说，Android系统使用完全标准的Linux驱动，例如输入设备（Input-Event）、电池信息（Power Supply）、无线局域网（WiFi协议和驱动）和蓝牙（Bluetooth协议和驱动）。
对于Android系统的硬件抽象层来说，主要实现了与移动设备相关的驱动程序，主要包含了如下所示的驱动系统。
显示驱动（Display Driver）：常用基于Linux的帧缓冲（Frame Buffer）驱动。
Flash内存驱动（Flash Memory Driver）：是基于MTD的Flash驱动程序。
照相机驱动（Camera Driver）：常用基于Linux的v4l（Video for）驱动。
音频驱动（Audio Driver）：常用基于ALSA（Advanced Linux Sound Architecture，高级Linux声音体系）驱动。
WiFi驱动（Camera Driver）：基于IEEE 802.11标准的驱动程序。
键盘驱动（KeyBoard Driver）：作为输入设备的键盘驱动。
蓝牙驱动（Bluetooth Driver）：基于IEEE 802.15.1标准的无线传输技术。
Binder IPC驱动：Andoid一个特殊的驱动程序，具有单独的设备节点，提供进程间通信的功能。
Power Management（能源管理）：管理电池电量等信息。
1.3.3 各种库（Libraries）和Android运行环境（RunTime）——中间层
可以将Android系统的中间层次分为两个部分，一个是各种库，另一个是Android运行环境。Android系统的中间层次的内容大多是使用C实现的，其中包含如下所示的各种库。
C库：C语言的标准库，也是系统中一个最为底层的库，C库是通过Linux的系统调用来实现。
多媒体框架（MediaFrameword）：这部分内容是Android多媒体的核心部分，基于PacketVideo（即PV）的OpenCORE，从功能上本库一共分为两大部分，一部分是音频、视频的回放（PlayBack），另一部分是则是音视频的记录（Recorder）。
SGL：2D图像引擎。
SSL：即Secure Socket Layer位于TCP/IP与各种应用层协议之间，为数据通信提供安全支持。
OpenGL ES：提供了对3D图像的支持。
界面管理工具（Surface Management）：提供了对管理显示子系统等功能。
SQLite：一个通用的嵌入式数据库。
WebKit：网络浏览器的核心。
FreeType：位图和矢量字体的功能。
在Android系统中，各种库一般以系统中间件的形式提供，它们都有一个显著的特点：与移动设备的平台的应用密切相关。
在以前的版本中，Android运行环境主要是指Android虚拟机技术：Dalvik。Dalvik虚拟机与Java虚拟机（Java VM）不同，它执行的不是Java标准的字节码（Bytecode），而是Dalvik可执行格式（.dex）中的执行文件。在执行的过程中，每一个应用程序即一个进程（Linux的一个Process）。二者最大的区别在于Java VM是基于栈的虚拟机（Stack-based），而Dalvik是基于寄存器的虚拟机（Register-based）。显然，后者最大的好处在于可以根据硬件实现更大的优化，这更适合移动设备的特点。
从Android 4.4开始，默认的运行环境是ART。ART的机制与Dalvik不同。在Dalvik机制下，应用每次运行的时候，字节码都需要通过即时编译器转换为机器码，这会拖慢应用的运行效率。而在ART环境中，应用在第一次安装的时候，字节码就会预先编译成机器码，使其成为真正的本地应用。这个过程叫作预编译（Ahead-Of-Time，AOT）。这样，应用的启动（首次）和执行都会变得更加 快速。
1.3.4 应用程序框架（Application Framework）
Android的应用程序框架为应用程序层的开发者提供APIs，它实际上是一个应用程序的框架。由于上层的应用程序是以Java构建的，因此本层次提供的首先包含了UI程序中所需要的各种控件，例如：Views（视图组件），其中又包括了List（列表）、Grid（栅格）、Text Box（文本框）和Button（按钮）等，甚至一个嵌入式的Web浏览器。
作为一个基本的Andoid应用程序，可以利用应用程序框架中的以下5个部分来构建。
Activity（活动）。
Broadcast Intent Receiver（广播意图接收者）。
Service（服务）。
Content Provider（内容提供者）。
Intent and Intent Filter（意图和意图过滤器）。
1.3.5 应用程序（Application）——Java实现
Android的应用程序主要是用户界面（User Interface）方面的，通过浏览Android系统的开源代码可知，应用层是通过Java语言编码实现的，其中还包含了各种资源文件（放置在res目录中）。Java程序和相关资源在经过编译后，会生成一个APK包。Android本身提供了主屏幕（Home）、联系人（Contact）、电话（Phone）和浏览器（Browers）等众多的核心应用。同时应用程序的开发者还可以使用应用程序框架层的API实现自己的程序。这也是Android开源的巨大潜力的体现。