什么是android系统，android的发展以及android的平台架构和特性

Posted 2023-04-05

　　android平台采用了整合的策略思想，包括底层Linux操作系统、中间层的中间件和上层的Java应用程序。下面我把Android的特性及其架构体系结构总结一下。

　　一、Android的平台特性

　　Android平台有如下特性：

　　1. 应用程序框架支持组件的重用与替换。

　　这样我们可以把系统中不喜欢的应用程序删除，安装我们喜欢的应用程序。

　　2. Dalvik虚拟机专门为移动设备进行了优化。

　　Android应用程序将由Java编写、编译的类文件通过DX工具转换成一种后缀名为.dex的文件来执行。Dalvik虚拟机是基于寄存器的，相对于Java虚拟机速度要快很多。

　　3. 内部集成浏览器基于开源的WebKit引擎。

　　有了内置的浏览器，这将意味着WAP应用的时代即将结束，真正的移动互联网时代已经来临，手机就是一台“小电脑”，可以在网上随意遨游。

　　4. 优化的图形库包括2D和3D图形库，3D图形库基于OpenGL ES 1.0。

　　强大的图形库给游戏开发带来福音。在3G最为重要的的应用莫过于手机上网和手机游戏。

　　5. SQLite用作结构化的数据存储。

　　6. 多媒体支持包括常见的音频、视频和静态印象文件格式

　　如MPEG4、H.264、MP3、AAC、AMR、JGP、PNG、GIF。

　　7. GSM电话（依赖于硬件）。

　　8. 蓝牙（Bluetooth）、EDGE、3G、WiFi（依赖于硬件）。

　　9. 照相机、GPS、指南针和加速度计（依赖于硬件）。

　　10. 丰富的开发环境包括设备模拟器、调试工具、内存及性能分析图表和Eclipse集成的开发环境插件。

　　Google提供了Android开发包SDK，其中包含了大量的类库和开发工具，并且针对Eclipse的可视化开发插件ADT。

　　二、Android平台架构

　从上图我们可以看出，Android操作系统的体系结构可分为4层，由上到下依次是应用程序、应用程序框架、核心类库和Linux内核，其中第三层还包括Android运行时的环境。下面分别来讲解各个部分。

　　1. 程序应用

　　Android
连同一个核心应用程序包一起发布，该应用程序包包括E-mail客户端、SMS短消息程序、日历、地图、浏览器、联系人管理程序等。所有的应用程序都是用Java编写的。

　　2. 应用程序框架

　　开发者完全可以访问核心应用程序所使用的API框架。该应用程序框架架构用来简化组件软件的重用，任何一个应用程序都可以发布它的功能块并且任何其他的应用程序都可以使用其所发布的功能块（不过得遵循框架的安全性限制）。该应用程序重用机制使得组件可以被用户替换。

　　以下所有的应用程序都由一系列的服务和系统组成，包括：

　　1）一个可扩展的视图（Views）可以用来创建应用程序，包括列表（lists）、网络（grids）、文本框（text
boxes）、按钮（buttons），甚至是一个可嵌入的Web浏览器。

　　2）内容管理器（Content Providers）使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据（如联系人数据库），或者共享它们自己的数据。

　　3）一个资源管理器（Resource Manager）提供非代码资源的访问，如本地字符串、图形和分层文件（layout files）。

　　4）一个通知管理器（Notification Manager）使得应用程序可以在状态栏中显示客户通知信息。

　　5）一个活动类管理器（Activity Manager）用来管理应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能。

　　3. Android程序库

　　Android包括一个被Android系统中各种不同组件所使用的C/C++集库。该库通过Android应用程序框架为开发者提供服务。

　　以下是一些主要的核心库：

　　1）系统C库：一个从BSD继承来的标准C系统函数库（libc），专门为基于Embedded Linux的设备定制。

　　2）媒体库：基于PacketVideo
OpenCORE；该库支持录放，并且可以录制许多流行的音频视频格式，还有静态映像文件包括MPEG4、H.264、MP3、AAC、JPG、PNG。

　　3）Surface Manager：对显示子系统的管理，并且为多个应用程序提供2D和3D图层的无缝融合。

　　4）LibWebCore：一个最新的Web浏览器引擎，用来支持Android浏览器和一个可嵌入的Web视图。

　　5）SGL：一个内置的2D图形引擎。

　　6）3D libraries：基于OpenGL ES 1.0 APIs实现；该库可以使用硬件3D加速(如果可用）或者使用高度优化的3D软加速。

　　7）FreeType：位图（bitmap）和向量（vector）字体显示。

　　8）SQLite：一个对于所以应用程序可用、功能强劲的轻型关系型数据库引擎。

　　4. Android运行库

　　Android包括了一个核心库，该核心库提供了Java编程语言核心库的大多数功能。

　　每一个Android应用程序都在它自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。Dalvik是针对同时高效地运行多个VMs实现的。Dalvik虚拟机执行.dex的Dalvik可执行文件，该格式文件针对最小内存使用做了优化。该虚拟机是基于寄存器的，所有的类都是经由Java汇编器编译，然后通过SDK中的DX工具转化成.dex格式由虚拟机执行。

　　Dalvik虚拟机依赖于Linux的一些功能，比如线程机制和底层内存管理机制。

　　5. Linux内核

　　Android的核心系统服务依赖于Linux内核，如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型。Linux内核也同时作为硬件和软件栈之间的硬件抽象层。

参考技术A 就是安卓啊

Dalvik 和 ART 有什么区别？深扒 Android 虚拟机发展史，真相却出乎意料！

自 2008 年 9 月 23 日对外发布第一个版本 Android 1.0 以来，在摩尔定律和安迪比尔定律的共同作用下，Android 系统以每年至少一次重大更新（2016 年至今每年一次）速度进行迭代，在进行版本迭代的过程中，Android 虚拟机的发展不可忽视。

Android 诞生之初

在 Android 系统初期，不同于 Java 平台使用 JVM 加载字节码文件(.class)，Android 系统由 Dalvik 担任虚拟机的角色，每次运行程序的时候，Dalvik 负责加载 dex/odex 文件并解析成机器码交由系统调用。

Android 2.2 —— JIT 首次登场

为了适应硬件速度的提升，Android 系统系统也在不断更新，单一的 Dalvik 虚拟机已经渐渐地满足系统的要求了，2010 年 5 月 20 日，Google 发布 Android 2.2（Froyo冻酸奶），在这个版本中，Google 在 Android 虚拟中加入了 JIT 编译器（Just-In-Time Compiler）。

和其他大多数 JVM 一样，Dalvik 使用 JIT 进行即时编译，借助 Java HotSpot VM，JIT 编译器可以对执行次数频繁的 dex/odex 代码进行编译与优化，将 dex/odex 中的 Dalvik Code（Smali 指令集）翻译成相当精简的 Native Code 去执行，JIT 的引入使得 Dalvik 的性能提升了 3~6 倍。

但是 JIT 模式的缺点也不容忽视：

• 每次启动应用都需要重新编译

• 运行时比较耗电，造成电池额外的开销

Andorid 4.4 —— ART 和 AOT

2013 年 10 月 31 日，Google 发布 Android 4.4（奇巧Kitkat）,带来了全新的虚拟机运行环境 ART（Android RunTime）的预览版和全新的编译策略 AOT（Ahead-of-time），需要注意的是，彼时 ART 是和 Dalvik 共存的，用户可以在两者之间进行选择（感觉怪怪的，用户可是小透明啊）。

Android 5.0 —— ART 全面取代 Dalvik

2014 年 10 月 16 日，Google 发布 Android 5.0（棒棒糖Lollipop），ART 全面取代 Dalvik 成为 Android 虚拟机运行环境，至此，Dalvik 退出历史舞台，AOT 也成为唯一的编译模式。

AOT 和 JIT 的不同之处在于：JIT 是在运行时进行编译，是动态编译，并且每次运行程序的时候都需要对 odex 重新进行编译；而 AOT 是静态编译，应用在安装的时候会启动 dex2oat 过程把 dex 预编译成 ELF 文件，每次运行程序的时候不用重新编译，是真正意义上的本地应用。

另外，相比于 Dalvik，ART 对 Garbage Collection（GC）过程的也进行了改进：

1. 只有一次 GC 暂停（Dalvik 需要两次）

2. 在 GC 保持暂停状态期间并行处理

3. 在清理最近分配的短时对象这种特殊情况中，回收器的总 GC 时间更短

4. 优化了垃圾回收的工效，能够更加及时地进行并行垃圾回收，这使得 GC_FOR_ALLOC 事件在典型用例中极为罕见

5. 压缩 GC 以减少后台内存使用和碎片

AOT 模式解决了应用启动和运行速度和耗电问题的同时也带来了另外两个问题：

• 应用安装和系统升级之后的应用优化比较耗时

• 优化后的文件会占用额外的存储空间

这也给 Android 系统后续的优化埋下了伏笔。

Android 7.0 —— JIT 回归

用过 Android 手机的人应该都知道，在 Android 5.x 和 6.x 的机器上，系统每次 OTA 升级完成重启的时候都会有个应用优化的过程，这个过程就是刚才所说的 dex2oat 过程，这个过程比较耗时并且会占用额外的存储空间。

2016 年 8 月 22 日，Google 发布 Android 7.0（牛轧糖Nougat），JIT 编译器回归，形成 AOT/JIT 混合编译模式，这种混合编译模式的特点是：

• 应用在安装的时候 dex 不会被编译

• 应用在运行时 dex 文件先通过解析器（Interpreter）后会被直接执行（这一步骤跟 Android 2.2 - Android 4.4之前的行为一致），与此同时，热点函数（Hot Code）会被识别并被 JIT 编译后存储在 jit code cache 中并生成 profile 文件以记录热点函数的信息。

• 手机进入 IDLE（空闲） 或者 Charging（充电） 状态的时候，系统会扫描 App 目录下的 profile 文件并执行 AOT 过程进行编译。

可以看出，混合编译模式综合了 AOT 和 JIT 的各种优点，使得应用在安装速度加快的同时，运行速度、存储空间和耗电量等指标都得到了优化。

总结

Android 系统从诞生到现在，经历了几次重要更新，最终选择了折衷的方案，使得系统的安装和运行的时候各项指标都得到了优化，至此，Android 虚拟机的发展进程告一段落。但是，随着硬件性能的不断提升，相信谷歌的脚步不会就此停止，期待谷歌能在未来给我们不断带来惊喜。