1.3 Android平台架构
为了更加深入地理解Android的精髓，有必要了解Android的系统架构及其组成。这样才能知道Android究竟能干什么，所要学的是什么。
1.3.1 Android平台架构概述
Android是一个移动设备的开发平台，其软件层次结构包括操作系统（OS）、中间件（MiddleWare）和应用程序（Application）。根据Android的软件框图，其软件层次结构自下而上分为以下4层。
●操作系统层（OS）。
●各种库（Libraries）和Android运行环境（RunTime）。
●应用程序框架（Application Framework）。
●应用程序（Application）。
上述各个层的具体结构如图1-19所示。
1.操作系统层（OS）——最底层
因为Android源于Linux，使用了Linux内核，所以Android使用Linux 2.6作为操作系统。Linux 2.6是一种标准的技术，Linux也是一个开放的操作系统。Android对操作系统的使用包括核心和驱动程序两部分，Android的Linux核心为标准的Linux 2.6内核，Android更多的是需要一些与移动设备相关的驱动程序。主要的驱动程序有以下几个。
●显示驱动（Display Driver）：常用基于Linux的帧缓冲（Frame Buffer）驱动。
●Flash内存驱动（Flash Memory Driver）：是基于MTD的Flash驱动程序。
●相机驱动（Camera Driver）：常用基于Linux的v4l驱动。
图1-19 Android操作系统的层次结构图
●音频驱动（Audio Driver）：常用基于ALSA（Advanced Linux Sound Architecture，高级Linux声音体系）的驱动。
●WiFi驱动（WiFi Driver）：基于IEEE 802.11标准的驱动程序。
●键盘驱动（KeyBoard Driver）：作为输入设备的键盘驱动。
●蓝牙驱动（Bluetooth Driver）：基于IEEE 802.15.1标准的无线传输技术。
●Binder IPC驱动：Android中一个特殊的驱动程序，具有单独的设备结点，提供进程间通信的功能。
●能源管理（Power Management）：管理电池电量等信息。
2.各种库（Libraries）和Android运行环境（Runtime）——中间层
本层次对应一般嵌入式系统，相当于中间件层次。Android的本层次分为两部分，一个是各种库，另一个是Android运行环境。本层次的内容大多是使用C和C++实现的。其中包含的各种库如下。
●C库：C语言的标准库，也是系统中一个最为底层的库，C库是通过Linux的系统调用来实现的。
●多媒体框架（Media Framework）：这部分内容是Android多媒体的核心部分，基于PacketVideo（即PV）的OpenCORE。从功能上本库共分为两部分，一部分是音频和视频的回放（PlayBack），另一部分则是音视频的记录（Recorder）。
●SGL：2D图像引擎。
●SSL：即Secure Socket Layer，位于TCP/IP与各种应用层协议之间，为数据通信提供安全支持。
●OpenGL ES 1.0：提供了对3D的支持。
●界面管理工具（Surface Management）：提供了管理显示子系统等功能。
●SQLite：一个通用的嵌入式数据库。
●WebKit：网络浏览器的核心。
●FreeType：位图和矢量字体的功能。
Android的各种库一般是以系统中间件的形式提供的，它们都有的一个显著特点是与移动设备平台的应用密切相关。
Android运行环境主要是指虚拟机技术——Dalvik。Dalvik虚拟机和一般Java虚拟机（Java VM）不同，它执行的不是Java标准的字节码（Bytecode），而是Dalvik可执行格式（.dex）中的执行文件。在执行的过程中，每一个应用程序即一个进程（Linux的一个Process）。二者最大的区别在于，Java VM是基于栈的虚拟机（Stack-based），而Dalvik是基于寄存器的虚拟机（Register-based）。显然，后者最大的好处在于可以根据硬件实现更大的优化，这更适合移动设备的特点。
3.应用程序（Application）
Android的应用程序主要是用户界面（User Interface，UI）方面的，通常用Java语言编写，其中还可以包含各种资源文件（放置在res目录中）、Java程序及相关资源经过编译后，将生成一个APK包。Android本身提供了主屏幕（Home）、联系人（Contact）、电话（Phone）及浏览器（Brower）等众多的核心应用。同时应用程序的开发者还可以使用应用程序框架层的API实现自己的程序。这也是Android开源巨大潜力的体现。
4.应用程序框架（Application Framework）
Android的应用程序框架为应用程序层的开发者提供了API，它实际上是一个应用程序的框架。由于上层的应用程序是以Java构建的，因此本层次提供了首先包含UI程序中所需要的各种控件，例如Views（视图组件），其中又包含了List（列表）、Grid（栅格）、Text-Box（文本框）和Button（按钮）等，甚至一个嵌入式的Web浏览器。
一个基本的Android应用程序可以利用应用程序框架中的以下5部分。
●Activity（活动）。
●Broadcast Intent Receiver（广播意图接收者）。
●Service（服务）。
●Content Provider（内容提供者）。
●Intent and Intent Filter（意图和意图过滤器）。
本书讲解的是应用程序（Application）方面的知识。这些知识都是用Java开发的，当然也还需要掌握一些其他层的相关知识，例如底层的内核、驱动等知识。
1.3.2 Android应用工程文件组成和介绍
Android工程的主要目录有src、gen、Android X.X、bin及res等文件夹。下面以图1-16中的项目结构为例进行介绍。
1.src目录——程序文件
在里面保存了程序员直接编写的程序文件。和一般的Java项目一样，src目录下保存的是项目的所有包及源文件（.java）。
2.gen目录
存放编译器自动生成的一些Java代码，.java格式的文件是在建立项目时自动生成的，这个文件是只读模式，不能更改。BuildConfig.java是调试（Debug）时用的，一般不用关注。这个目录中最关键的文件就是R.java，R类中包含很多静态类，静态类的名称都与res中的一个名称对应，就像是一个资源字典大全。其中包含了用户界面、图像及字符串等对应各个资源的标识符，R类定义了该项目所有资源的索引。例如界面中有一个文本控件，这个控件就在布局文件中有id。id是android：id=“@+id/textview”，那么通过R.id.textivew就可以找到这个控件。
通过R.java可以很快地查找到所需要的资源，同时编译器也会检查R.java列表中的资源是否被使用，未被使用到的资源不会被编译到软件中，这样可以减少在手机内占用的空间。这个R.java默认有attr、drawable、layout和string 4个静态内部类（从Android 4.2开始有8个静态类，多了id、menu、style和dimen），每个类对应一种资源。例如在工程中添加一副图片，那么工程就会在此类的drawable内部类中添加一条数据，如果删除了此图片，工程则会自动删除此条数据。由此可见，R.java类似于计算机的注册表。
3.Android4.4.2、Android Private Libraries和Android Dependencies
这3个目录是库。Android 4.4.2文件夹下包含android.jar文件，这是一个Java归档文件，其中包含构建应用程序所需的所有Android SDK库（如Views、Controls）和APIs。通过android.jar将自己的应用程序绑定到Android SDK和Android Emulator，这允许用户使用所有Android的库和包，且使自己的应用程序在适当的环境中调试。
需要特别说明的是Android Dependencies，该目录出现在ADT 16以后的版本中，是ADT第三方库新的引用方式，当需要引用第三方库时，只需要将该库复制到libs文件夹中，ADT就会自动完成对该库的引用（如本例中的android-support-v4.jar）。ADT 22中新增了Ex-port，新增了Android Private Libraries库，所有的第三方JAR包引入都被放入了Android Pri-vate Libraries。对于ADT 21，库工程生成的jar和主工程的第三方jar都归纳为Android De-pendencies，而ADT 22是自动将JAR分成Android Private Libraries和Android Dependencies两类，ADT 21不需要选中Export就能自动将所有引用的JAR包导出并打包到APK，而ADT 22则给开发人员选择权限，让开发人员自己决定哪些包要导出到APK里。
4.assets文件夹
除了提供res目录用于存放资源文件外，android在assets目录下也可存放资源文件。as-sets目录下的资源文件不会在R.java自动生成id，所以读取asset目录下的文件必须指定文件的路径，可以通过AssetManager类来访问这些文件。
5.bin文件夹
该目录是编译之后的文件及一些中间文件的存放目录，ADT先将工程编译成Android JAVA虚拟机（Dalvik Virtual Machine）文件classes.dex，最后将该classes.dex封装成APK包（APK就是Android平台生产的安装程序包）。
6.libs文件夹
该目录用于存放第三方库（新建工程时，默认会生成该目录，没有的话手动创建即可）。
7.res文件夹
用于存放项目中的资源文件，该目录中有资源添加时，R.java会自动记录下来。res目录下一般有如下几个子目录，如图1-20所示。
图1-20 res子目录
●drawable-hdpi、drawable-ldpi、drawable-mdpi、drawable-xhdpi、drawable-xxhd-pi：存放应用程序可以使用的图片文件（png、jpg），子目录根据图片质量分别保存。
●layout：屏幕布局目录，layout目录内默认布局文件是activity_main.xml，可以在该文件内放置不同的布局结构和控件以满足项目界面的需要，也可以新建布局文件。
●menu：存放定义了应用程序菜单资源的XML文件。
●values、values-v11、values-v14、values-w820dp：存放定义了多种类型资源的XML文件，如软件上需要显示的各种问题，还可以存放不同类型的数据，如dimens.xml、strings.xml和styles.xml。
8.AndroidManifest.xml文件——设置文件
AndroidManifest.xml是一个控制文件，在里面包含了该项目中所使用的Activity、Service和Recevier。下面是HelloAndroid项目中的AndroidManifest.xml文件。
在上述代码中，intent-filter描述了Activity启动的位置和时间。每当一个Activity（或者操作系统）要执行一个操作时，它将创建出一个Intent对象，这个Intent对象能承载的信息可描述用户想做什么、想处理什么数据、数据的类型，以及一些其他信息。而Android则会和每个Application所暴露的intent-filter的数据进行比较，找到最合适的Activity来处理调用者所指定的数据和操作。下面来仔细分析AndroidManifest.xml文件，如表1-2所示。
表1-2 AndroidManifest.xml分析
（续）
