Android平台架构的介绍和源码下载

本篇文章为Android源码学习的第一章，主要讲述Android平台架构的分层，以及如何下载Android源码。

Android平台架构介绍

Android 是一种基于 Linux 的开放源代码软件栈，为广泛的设备和机型而创建。下图所示为 Android 平台的主要组件。

从上图可以看出，Android系统大体可以分为6个层次，从下往上依次是：

1. Linux内核层：Android 平台的基础是 Linux 内核。例如，Android Runtime (ART) 依靠 Linux 内核来执行底层功能，例如线程和低层内存管理。使用 Linux 内核可让 Android 利用主要安全功能，并且允许设备制造商为著名的内核开发硬件驱动程序。
2. 硬件抽象层 (HAL)：硬件抽象层 (HAL) 提供标准界面，向更高级别的 Java API 框架显示设备硬件功能。HAL 包含多个库模块，其中每个模块都为特定类型的硬件组件实现一个界面，例如相机或蓝牙模块。当框架 API 要求访问设备硬件时，Android 系统将为该硬件组件加载库模块。

3. Android Runtime：对于运行 Android 5.0（API 级别 21）或更高版本的设备，每个应用都在其自己的进程中运行，并且有其自己的 Android Runtime (ART) 实例。ART 编写为通过执行 DEX 文件在低内存设备上运行多个虚拟机，DEX 文件是一种专为 Android 设计的字节码格式，经过优化，使用的内存很少。编译工具链（例如 Jack）将 Java 源代码编译为 DEX 字节码，使其可在 Android 平台上运行。

   ART 的部分主要功能包括：

   • 预先 (AOT) 和即时 (JIT) 编译
   • 优化的垃圾回收 (GC)
   • 更好的调试支持，包括专用采样分析器、详细的诊断异常和崩溃报告，并且能够设置监视点以监控特定字段

在 Android 版本 5.0（API 级别 21）之前，Dalvik 是 Android Runtime。如果您的应用在 ART 上运行效果很好，那么它应该也可在 Dalvik 上运行，但反过来不一定。
Android 还包含一套核心运行时库，可提供 Java API 框架使用的 Java 编程语言大部分功能，包括一些 Java 8 语言功能。

1. 原生 C/C++ 库：许多核心 Android 系统组件和服务（例如 ART 和 HAL）构建自原生代码，需要以 C 和 C++ 编写的原生库。Android 平台提供 Java 框架 API 以向应用显示其中部分原生库的功能。例如，您可以通过 Android 框架的 Java OpenGL API 访问 OpenGL ES，以支持在应用中绘制和操作 2D 和 3D 图形。

如果开发的是需要 C 或 C++ 代码的应用，可以使用 Android NDK 直接从原生代码访问某些原生平台库。

1. Java API 框架：您可通过以 Java 语言编写的 API 使用 Android OS 的整个功能集。这些 API 形成创建 Android 应用所需的构建块，它们可简化核心模块化系统组件和服务的重复使用，包括以下组件和服务：

   • 丰富、可扩展的视图系统，可用以构建应用的 UI，包括列表、网格、文本框、按钮甚至可嵌入的网络浏览器
   • 资源管理器，用于访问非代码资源，例如本地化的字符串、图形和布局文件
   • 通知管理器，可让所有应用在状态栏中显示自定义提醒
   • Activity 管理器，用于管理应用的生命周期，提供常见的导航返回栈
   • 内容提供程序，可让应用访问其他应用（例如“联系人”应用）中的数据或者共享其自己的数据

开发者可以完全访问 Android 系统应用使用的框架 API。

1. 系统应用：Android 随附一套用于电子邮件、短信、日历、互联网浏览和联系人等的核心应用。平台随附的应用与用户可以选择安装的应用一样，没有特殊状态。因此第三方应用可成为用户的默认网络浏览器、短信 Messenger 甚至默认键盘（有一些例外，例如系统的“设置”应用）。

系统应用可用作用户的应用，以及提供开发者可从其自己的应用访问的主要功能。例如，如果您的应用要发短信，您无需自己构建该功能，可以改为调用已安装的短信应用向您指定的接收者发送消息。

从上图可以将Android平台划分为两层，一层是由C/C++编写的，可以称为Native层。另一层是由Java编写的，可以称为Framework层。这两层之间的联系是通过JNI进行连接。

Android源码下载

了解了Android平台架构之后，作为开发者学习源码，需要下载其源代码。在下载源代码之前，需要了解AOSP这个概念，AOSP是Android Open Source Project(Androi开源项目)的缩写，如果可以翻墙的话，可以按照AOSP官网 https://source.android.com/se... 这个地址上的步骤进行源码下载，如果不具备翻墙的条件，可以在清华大学开源软件镜像站 https://mirrors.tuna.tsinghua... 进行下载。步骤如下：

安装 Repo

mkdir ~/bin
PATH=~/bin:$PATH
curl https://storage.googleapis.com/git-repo-downloads/repo > ~/bin/repo
## 如果上述 URL 不可访问，可以用下面的：
## curl -sSL  'https://gerrit-googlesource.proxy.ustclug.org/git-repo/+/master/repo?format=TEXT' |base64 -d > ~/bin/repo
chmod a+x ~/bin/repo

建立工作目录

mkdir WORKING_DIRECTORY
cd WORKING_DIRECTORY

初始化仓库

repo init -u git://mirrors.ustc.edu.cn/aosp/platform/manifest
## 如果提示无法连接到 gerrit.googlesource.com，可以编辑 ~/bin/repo，把 REPO_URL 一行替换成下面的：
## REPO_URL = 'https://gerrit-googlesource.proxy.ustclug.org/git-repo'
## 如果需要某个特定的Android版本，则使用repo init -u git://mirrors.ustc.edu.cn/aosp/platform/manifest -b android-7.1.0_r1

同步源码树（以后只需执行这条命令来同步）

repo sync

如果中间有网络断开的情况，则只需要执行repo sync继续同步即可。直到下载完Android源码。

相关链接

Android官方文档
AOSP官网
清华大学AOSP镜像地址
中国科学技术大学开源软件镜像服务