1.3 系统结构和代码结构

对Android系统结构的了解，可以从其软件系统架构和开源工程的源代码结构两个方面进行了解。

↘ 1.3.1 软件系统结构

1.Android的软件层次

按照自下而上的结构，Android的软件系统分成4个层次。

● 第1层次：操作系统层（Linux kernel）。Android系统基于Linux操作系统，第1层次为Linux内核和相关驱动。不同硬件平台使用不同的内核。

● 第2层次：库（Libraries）和运行环境（Android Runtime）。包括各个本地的C语言和C++库，可能来自开源工程或者Android的原创。运行环境包括C++语言实现的虚拟机（Dalvik Virtual Machine）和Java核心类（Core Libraries）。

● 第3层次：应用程序框架（Application Framework）。Android原创Java框架层，由几个Java库组成。

● 第4层次：应用程序（Applications）。由Java代码、资源文件、工程描述文件生成的各个单独的应用程序包。

Android的软件结构如图1-2所示。

从宏观上说，Android的第1层次由C语言实现，第2层次由C和/C++实现，第3、4层次主要由Java代码实现。

● Android的操作系统也就是嵌入式Linux的内核和相关驱动程序，使用C语言编写，从操作系统的角度运行于内核空间。

● 库（又称为本地框架）和Java虚拟机实际上是本地层的程序，使用C语言和C++编写，从操作系统的角度运行于用户空间。

● 应用程序框架（又称为Java框架）和应用程序使用Java语言编写，从操作系统的角度运行于用户空间。

Android几个层次之间的主要关系如下所示。

● 第1层次和第2层次之间，从Linux操作系统的角度来看，是内核空间与用户空间的分界线，第1层次运行于内核空间，第2、3、4层次运行于用户空间。

● 第2层次和第3层次之间，是本地代码层和Java代码层的接口。

● 第3 层次和第4 层次之间，是Android框架层和应用程序两层Java程序的接口，Android的系统API属于其中的一部分。

2.框架层的主干

在Android四个层次的系统架构中，第2层本地框架层和Android运行环境，第3层Java框架层，均属于框架层的概念中。

框架层部分是Android开源工程中占据内容比重较大的。在Android庞大的框架层中，存在着一个主干部分和若干非主干部分。主干部分是Android系统的核心，主干部分的不同层次具有紧密的联系，非主干部分属于各种相对独立的功能模块。

Android的主干部分主要包括以下方面。

● C/C++基础库：提供标准的C语言和C++的编程支持。

● C语言的工具库：提供Android的特定的纯C语言的工具支持。

● init可执行程序及其执行的脚本init.rc：作为用户空间第1个进程。

● C++的工具库：提供Android的C++特殊编程支持。

● Binder库和servicemanager可执行程序：提供主要IPC机制支持。

● 几个本地可执行程序：作为守护进程服务于Android。

● Dalvik虚拟机：负责执行字节码。

● Java核心库：提供标准Java语言的支持。

● Java框架库：提供Android的各个Java类库。

● Java框架资源包：提供Android Java框架层的资源。

● Java服务库：提供Android Java框架层的系统服务。

以上的各个方面，基本在软件层次中是自下而上的排列方式。其中连接本地框架层和Java框架层的是JNI（Java本地调用）机制。

↘ 1.3.2 源代码结构

1.工程的分类

按照Google的Android网站的描述，Android全部代码的工程分为3个部分。

● 核心工程（Core Project）：建立Android系统的基础，在源代码根目录的几个主要的目录中，Linux内核也属于Android的核心工程。

● 扩展工程（External Project）：使用其他开源项目实现的各个功能，在源代码的external目录中。

● 包（Package）：提供Android的应用程序包，包括综合应用程序、内容提供者、输入法、墙纸系统等，在源代码的package目录中。

2.根目录的结构

Android源代码的根目录的内容如表1-1所示。

Android的源代码是一个庞大的目录，包括了Java、C和C++等语言的代码，支持脚本，开发的二进制工具等多方面的内容。Android源代码中核心的框架部分的几个重要目录如下所示。

● system/core/：一个基本Linux系统用户空间的内容。

● frameworks/base/include/：本地框架层的头文件。

● frameworks/base/libs/：本地框架层的源文件。

● frameworks/base/core/java：Java框架库中主体的Java部分。

● frameworks/base/core/res：Java框架资源包。

● frameworks/base/core/jni：Java框架库中主体的JNI部分。

● frameworks/base/services/java：Java服务库的Java部分。

● frameworks/base/services/jni：Java服务库的JNI部分。

● dalvik和libcore：作为Android运行环境虚拟机和Java核心库。

以上几个部分也是Android开源工程中原创性较强的几个部分，也是整个Android系统的核心和精华。

3.扩展工程中的内容

Android的扩展工程，也就是external目录中包含了众多工程。它们大都来自第三方，而非Android开源工程的原创。

external目录中的内容大部分负责引擎（engine）的职责，运行于Android提供的较低层，处于被调用的地位，其中几个主要的部分如下所示。

● Skia：图形引擎。

● SQLite：数据库系统。

● FreeType：字体引擎。

● Webkit：浏览器引擎。

● 多媒体引擎。

external目录中的扩展工程如表1-2所示。

external中有些工程是没有包含在默认的开源工程当中的，也是默认的repo sync不能获得这些源代码，但是可以通过git clone得到。