Android体系结构深度解析：从硬件到DalvikVM

"Android的体系结构-Android开发杂谈" Android是一个开源的操作系统，主要针对移动设备，如智能手机和平板电脑。本篇讨论的核心是Android的体系结构，它分为五层，每一层都有其特定的功能和重要性。下面将详细阐述这些层次以及Android的一些重要特色。 1. Application (应用程序层)：这一层包含了Android内置的各种应用程序，如Home屏幕、Contacts联系人应用和Phone拨号器。此外，还有Google的闭源程序，如GoogleClient，以及由不同制造商添加的Vendor程序，例如HTCDream和OMS。 2. Framework (框架层)：这一层主要由Android核心代码（Java）组成，提供API供应用程序开发者使用。同时，还包括Vendor Extensions，允许设备制造商根据自己的硬件特性进行定制。 3. Native Libraries (原生库层)：这一层包含了大量的C/C++库，如音视频处理库、SQLite数据库引擎、OpenGL/ES图形库、Webkit网页渲染引擎、FreeType字体渲染库以及SSL安全套接字层。AndroidJNI（Java Native Interface）在此层中起着关键作用，它使得Java代码可以调用C/C++代码。 4. User Space Drivers (用户空间驱动层)：在这个层次，部分驱动程序以用户态运行，而不是传统的内核态。这种设计使得系统更加灵活，比如CameraService、SurfaceFlinger和AudioFlinger等服务都位于用户空间，便于更新和调试。 5. Linux Kernel (Linux内核层)：Android基于经过修改的Linux内核，具有精简的IPC补丁（Binder）以支持高效的进程间通信，以及更积极的电源管理策略，确保设备在不使用组件时能够自动关闭它们以节省电力。 Android的重要特色包括： - HAL (Hardware Abstraction Layer)：这是硬件抽象层，使得驱动程序可以在用户态运行，降低了驱动的复杂性，同时保持了硬件独立性。 - Bionic：Bionic是Android的精简版C/C++运行库，避免了uCLib的LGPL限制，更适合商业用途。 - SurfaceFlinger：负责屏幕渲染，虽然目前效率不高，但有望通过芯片厂商的优化得到改善。 - Browser：基于Webkit的浏览器，不同于Chrome，不支持插件，但随着版本升级，逐步增加了对HTML5特性的支持。 - Dalvik VM：Dalvik虚拟机是Android特有的轻量级虚拟机，为绕过SUN公司的授权而设计。它采用fork方式执行应用程序（Zygote机制），提高了启动速度。 系统启动过程： Android系统的启动流程包括多个阶段，如Initial Program Loader (IPL)、Second Program Loader (SPL)、加载Linux内核，然后是init进程，以及各种分区镜像文件，如hboot.img和radio.img，它们分别负责固件加载和射频通信。 通过深入理解这些组件和流程，开发者可以更好地优化应用程序，提升性能，甚至进行系统级别的定制和优化，如系统级的性能调优和混淆处理。对于Hacking爱好者，这也为探索和修改系统提供了基础。