最新Android系统框架详细解读+资料分享

Posted 2021-06-02 datian1234

一、什么是android？

Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google公司和开放手机联盟领导及开发。尚未有统一中文名称，中国大陆地区较多人使用“安卓”或“安致”。Android操作系统最初由Andy Rubin开发，主要支持手机。2005年8月由Google收购注资。2007年11月，Google与84家硬件制造商、软件开发商及电信营运商组建开放手机联盟共同研发改良Android系统。随后Google以Apache开源许可证的授权方式，发布了Android的源代码。第一部Android智能手机发布于2008年10月。Android逐渐扩展到平板电脑及其他领域上，如电视、数码相机、游戏机等。2011年第一季度，Android在全球的市场份额首次超过塞班系统，跃居全球第一。

二、Android系统分层

首先Android系统架构采用了分层架构的思想,共分为四层由上到下分：应用程序程序层、应用框架层、系统库和Android运行时、Linux内核

便于大家了解如图所示及分层说明

每层功能简要说明

APPLACTIONS应用程序层

该层提供了一些核心应用程序包，用来存放应用程序，主界面、联系人、电话、浏览器、日历等

APPLANCTION FRAMEWORK应用程序框架层

用来支持应用层中的程序的运行，包括 Activity Manager活动管理、Window Manager窗口管理、Content Providers内容提供者、View System视图系统、Notification Manager通知管理、Package Manager包管理、Telephony Manager电话管理、Resource Manager 资源管理、Location Manager位置管理器、XMPP Services XMPP服务一共十个部分

XMPP(（Extensible Messaging and Presence Protocol，前称Jabber^{）是一种以}XML为基础的开放式实时通信协议,XMPP网络是基于服务器的（即客户端之间彼此不直接交谈），但是也是分散式的。不像AOL实时通或MSN Messenger等服务，XMPP没有中央官方服务器。Jabber.org的公众服务器上有大量的用户，所以有些人误解了，以为它是官方服务器，不过事实上任何人都可以在自己的域名上运行XMPP服务器。

Jabber识别符（JID）是用户登录时所使用的账号，看起来通常像一个电子邮件地址，如[e-mail]；前半部分为用户名，后半部分为XMPP服务器域名，两个字段以@符号区隔。

假设朱丽叶（[e-mail]）想和罗密欧（[e-mail]）通话，他们两人的账号分别在Capulet.com及Montague.net的服务器上。当朱丽叶输入信息并按下发送钮之后，一连串的事件就发生了：

1. 朱丽叶的XMPP客户端将她的信息发送到Capulet.com XMPP服务器。
2. Capulet.com XMPP服务器打开与Montague.net XMPP服务器的连接。
3. Montague.net XMPP服务器将信息寄送给罗密欧。如果他目前不在在线，那么存储信息以待稍后寄送。

LABRARIES系统库

系统库包括九个子系统，分别是Surface Manager图层管理、Media Manager媒体管理、SQLite小型数据库、OpenGLESate开放图形库用来支持3D效果、FreeType位图和矢量、WebKit浏览器内核、SGL 2D图形引擎库、SSL为数据通信提供支持、libc C语言的函数库

ANDROID RUNTIME安卓运行环境

core Labraries安卓开发核心库、DaLvik Virtual Machine Dalvik虚拟机

前者既兼容了大多数Java语言所需要调用的功能函数，又包括了Android的核心库，比如android.os、android.net、android.media等等。后者是一种基于寄存器的java虚拟机，Dalvik虚拟机主要是完成对生命周期的管理、堆栈的管理、线程的管理、安全和异常的管理以及垃圾回收等重要功能。–SQLite是遵守ACID的关系数据库管理系统，它包含在一个相对小的C程序库中;OpenGL-开放图形库（英语：Open Graphics Library，缩写为 OpenGL）是个定义了一个跨编程语言、跨平台的应用程序接口（API）的规范，它用于生成二维、三维图像。

Linux Kernel 内核

提供各种驱动程序 Display Driver 显示驱动、Camra Driver 相机驱动、Bluetooth Driver 蓝牙驱动、Flash Memory Driver 内存驱动、Binder （pc）Driver 进程驱动、USB Driver、Audio Driver 音频驱动、Power Managemnet 电源管理、WIFI Driver 无线驱动、Keypad Driver 键盘驱动

总结：

1.     应用层：应用是用java语言编写的运行在虚拟机上的程序，比如Email客户端，SMS短消息程序，日历等。

2.     应用框架层：这一层是编写Google发布的核心应用时所使用的API框架，开发人员同样可以使用这些框架来开发自己的应用，这样便简化了程序开发的结构设计，但是必须要遵守其框架的开发原则。

3.     系统运行库（C/C++库以及Android运行库）层：当使用Android应用框架时，Android系统会通过一些C/C++库来支持我们使用的各个组件，使其更好的为我们服务，比如其中的SQLite（关系数据库），Webkit（Web浏览器引擎）。

4.     Linux内核层：Android的核心系统服务给予Linux2.6内核，如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等都依赖于该内核，比如Binder IPC(Internet Process Connection进程间通信)驱动，android的一个特殊驱动程序，具有单独的设备节点，提供进程间通信的功能。

Android的系统架构采用分层架构的思想，架构清晰，层次分明，协同工作

三、Android四大组件

Android系统内部非常复杂，经层层封装后，app只需要简单的几行代码便可完成任一组件的启动/结束、 生命周期的操作。然而每一次看似简单的操作，背后所有的复杂工作都是交由系统来完成。
组件启动后，首先需要依赖进程，那么就需要先创建进程，系统需要记录每个进程，这便产生了ProcessRecord。Android中，对于进程的概念被弱化，通过抽象后的四大组件。让开发者几乎感受不到进程的存在。 当应用退出时，进程也并非马上退出，而是成为cache/empty进程，下次该应用再启动的时候，可以不用 再创建进程直接初始化组件即可，提高启动速度。

四、Android进程间通信

五、Context

Context是个抽象类，而Activity、Service、Application等都是该类的一个实现。在面向对象语言里面绝大多数的操作需要以对象为基础，这个时候就需要context。

六、JAVA API Framework

SystemServer：是framework中最重要的一个进程，它是在虚拟机启动后运行的第一个java进程，SystemServer启动其他系统服务，这些系统服务都是以一个线程的方式存在于SystemServer进程中。

最常用的几个服务介绍：

ActivityManagerService ：AMS，管理Acvitity生命周期和事件处理

PackageManagerService ：PMS，程序安装及包管理

WindowManagerService：WMS，窗口管理包括显示、View、尺寸等

Telephony Manager ：通话管理

七、Android Runtime & Library

library路径：/system/lib/

So库一般是由C/C++编译成的动态库，上层的Java程序通过JNI调用

主要包含：Lib c ，OpenGL，SSL ……

Android应用都是用JAVA语言开发的，JAVA是一门解释性语言，它需要运行在虚拟机的环境下， Android Runtime和Dalvik都是解释器，Dalvik是Android 4.4以前的版本使用，ART是4.4以后的版本。

八、Android 代码是怎么执行的？

在 Android 中，Java 类被转换成 DEX 字节码。DEX 字节码通过 ART 或者 Dalvik runtime 转换成机器码。这里 DEX 字节码和设备架构无关。 Dalvik 使用 JIT（Just in time）编译而 ART 使用 AOT（Ahead of time）编译。

九、HAL层

HAL：HARDWARE ABSTRUCT LAYER，简单来说，就是对Linux内核驱动程序的封装，向上提供接口，屏蔽低层的实现细节。HAL 可定义一个标准接口以供硬件供应商实现，这可让 Android 忽略较低级别的驱动程序实现。

部分硬件厂商不愿意将自己硬件相关一些核心的东西开源出去，假如将对自己硬件的驱动程序全部放入内核空间驱动程序实现，那么必须遵循GPL协议，是必需开源的。有了HAL层之后，他们可以把一些核心的算法之类的东西的实现放在HAL层，而hal层位于用户空间，不属于linux内核，和android源码一样遵循的是appache协议，这个是可以开源或者不开的。

十、Linux内核

Android驱动包含两部分，一部分是HAL层，另一部分是linux内核驱动 HAL层提供上层调用的接口，同时对接Linux内核，采用IOCTRL或者一些框架的形式来访问内核驱动 Linux内核提供各种驱动：USB，COM，WIFI，BT，CAMERA，AUDIO，FLASH

十一、AP和BP

通常来说一个Android手机包含两个处理器AP和BP

AP：Application Processor，运行操作系统和应用数据处理

BP：Baseband Processor，无线通信，信道调制，编码，包括通话，语音，短信数据业务，在此芯片上进行。

Android的系统架构不仅从宏观上认识了Android系统，同时，也给我们的学习与实践指明了方向。若是从事Android应用开发，那应该研究Android的应用框架层和应用程序层；若是从事Android系统开发，那应该研究Android的系统库和Android运行时；若是从事Android驱动开发，那应该研究Android的Linux内核。总之，找准切入点，实践出真知。详细的资料可以点击这里来获得领取方式。

架构师筑基必备技能

目前Android APP开发主流语言就是Java语言，Java语言最大的特性就是提高了软件的交互可能性，可以说安卓手机几乎所有应用程序都是利用Java语言来进行编写的。

知识要点：
1、深入理解Java泛型
2、注解深入浅出
3、并发编程
4、数据传输与序列化
5、Java虚拟机原理
6、高效IO

设计思想解读开源框架

随着互联网企业的不断发展，产品项目中的模块越来越多，用户体验要求也越来越高，想实现小步快跑、快速迭代的目的越来越难，插件化技术应用而生。如果没有插件化技术，美团、淘宝这些集成了大量“app”的应用，可能会有几个g那么大。

所以，当今的Android移动开发，不会热修复、插件化、组件化，80%以上的面试都过不了。

知识要点：
1、热修复设计
2、插件化框架设计
3、组件化框架设计
4、图片加载框架
5、网络访问框架设计
6、RXJava响应式编程框架设计

• Android框架体系架构
  Android框架体系架构（高级UI+FrameWork源码） 这块知识是现今使用者最多的，我们称之Android2013~2016年的技术。

Android开发者也往往因为网上Copy代码习惯了而导致对这块经常“使用”的代码熟悉而又陌生：熟悉的是几乎天天在和它们打交道， 天天在复制这些代码 ；陌生的是虽然天天和这些代码打交道，但是并没有深入研究过这些代码的原理，代码深处的内涵。

本篇知识要点：
1、高级UI晋升
2、Android内核组件
3、大型项目必备IPC
4、数据持久与序列化
5、Framework内核解析

• NDK模块开发（音视频系列）
  NDK（Native Development Kit缩写）一种基于原生程序接口的软件开发工具包，可以让您在 Android 应用中利用 C 和 C++ 代码的工具。通过此工具开发的程序直接在本地运行，而不是虚拟机。

在Android中，NDK是一系列工具的集合，主要用于扩展Android SDK。NDK提供了一系列的工具可以帮助开发者快速的开发C或C++的动态库，并能自动将so和Java应用一起打包成apk。

本篇知识要点：
1、NDK开发之C/C++入门
2、JNI模块开发
3、Linux编程
4、底层图片处理
5、音视频开发
6、机器学习

• Flutter学习进阶
  2019 年无疑是 Flutter 技术如火如荼发展的一年。

每一个移动开发者都在为 Flutter 带来的“快速开发、富有表现力和灵活的 UI、原生性能”的特色和理念而痴狂，从超级 App 到独立应用，从纯 Flutter 到混合栈，开发者们在不同的场景下乐此不疲的探索和应用着 Flutter 技术，也在面临着各种各样不同的挑战。

本篇知识要点：
1、Flutter跨平台开发概述
2、Windows中Flutter开发环境搭建
3、编写你的第一个Flutter APP
4、Flutter Dart语言系统入门
…

微信小程序开发
微信小程序作为现在比较火的编程开发应用场景之一，深受市场的青睐，这让不少开发者眼馋不已。但是对于初学者来说，就完全摸不着头脑了，不知道微信小程序开发制作需要学习那些知识，有需要的朋友可以参考本篇。

本篇知识要点：
1、小程序概述及入门
2、小程序UI开发
3、API操作
4、购物商场项目实战

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