Android系统架构
Reference：https://zhuanlan.zhihu.com/p/26100298
Android 操作系统是一个软件组件的栈，如图。
Linux内核
Android平台的基础是Linux内核，比如ART(Android Run Time)虚拟机最终调用底层Linux内核来执行功能。Linux内核的安全机制为Android提供相应的保障，也允许设备制造商为内核开发硬件驱动程序。
- 启动Kernel的swapper进程(pid=0)：该进程又称为idle进程, 系统初始化过程Kernel由无到有开创的第一个进程, 用于初始化进程管理、内存管理，加载Display,Camera Driver，Binder Driver等相关工作；
- 启动kthreadd进程（pid=2）：是Linux系统的内核进程，会创建内核工作线程kworkder，软中断线程ksoftirqd，thermal等内核守护进程。
kthreadd进程是所有内核进程的鼻祖。
HAL
Android系统硬件抽象层(Hardware Abstraction Layer)，简写为HAL，是连接Android Framework与Linux内核设备驱动的重要桥梁。HAL存在的意义有以下两个方面：
1）HAL层屏蔽掉不同硬件设备的差异，为Android提供了统一的设备访问接口。不同的硬件厂商遵循HAL标准来实现自己的硬件控制逻辑，应用软件开发者不必关心硬件设备的差异，只需按照HAL提供的标准接口对硬件进行访问即可。
2）HAL层帮助硬件厂商隐藏了设备的核心细节，HAL层位于用户空间，遵循Apache协议，允许硬件厂商不公开源码，将设备相关的实现放在HAL层中实现，并以共享库(.so)的形式进行提供。
简单来说，HAL的作用，向上提供标准接口，屏蔽低层的实现细节，方便应用程序调用，位于用户空间（User Space）。
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组接口，比如WIFI/蓝牙模块，当框架API请求访问设备硬件时，Android系统将为该硬件加载相应的库模块。
也就是说，系统设计者把对硬件的支持分成了两层，一层放在内核空间，一层放在内核空间；其中，硬件抽象层运行在用户空间。
用户空间不属于内核不必遵守GPL协议，各个厂商可以把与自己硬件设备相关，具有商业机密的一些代码放在HAL层。
这也就是安卓被Linux主分支除名的原因。
Android-Runtime 与 Naive Libraries
Android-Runtime：提供名为 Dalvik 虚拟机的关键组件，类似于 Java 虚拟机，但专门为 Android 设计和优化。
Dalvik 虚拟机使得可以在 Java 中使用 Linux 核心功能，如内存管理和多线程。Dalvik 虚拟机使得每一个 Android 应用程序运行在自己独立的虚拟机进程。
Android-Runtime 同时提供一系列核心的库来为 Android 应用程序开发者使用标准的 Java 语言来编写 Android 应用程序。
每个应用都在其自己的进程中运行，都有自己的虚拟机实例。ART通过执行DEX文件可在设备运行多个虚拟机。
DEX文件是一种专为Android设计的字节码格式文件，经过优化，使用内存很少。
ART主要功能包括：预先(AOT)和即时(JIT)编译，优化的垃圾回收(GC)，以及调试相关的支持。
Naive Libraries：
Native系统库主要包括init孵化来的用户空间的守护进程、HAL层以及开机动画等。启动init进程(pid=1)，是Linux系统的用户进程，init进程是所有用户进程的鼻祖。
- init进程会孵化出ueventd、logd、healthd、installd、adbd、lmkd等用户守护进程；
- init进程还启动
servicemanager(binder服务管家)、bootanim(开机动画)等重要服务 - init进程孵化出Zygote进程，Zygote进程是Android系统的第一个Java进程(即虚拟机进程)，
Zygote是所有Java进程的父进程，Zygote进程本身是由init进程孵化而来的。
专门为 Android 开发的基于 Java 的程序库，包括应用程序框架库，如用户界面构建，图形绘制和数据库访问。一些 Android 开发者可用的 Android 核心程序库总结如下：
- android.app - 提供应用程序模型的访问，是所有 Android 应用程序的基石。
- android.content - 方便应用程序之间，应用程序组件之间的内容访问，发布，消息传递。
- android.database - 用于访问内容提供者发布的数据，包含 SQLite 数据库管理类。
- android.opengl - OpenGL ES 3D 图片渲染 API 的 Java 接口。
- android.os - 提供应用程序访问标注操作系统服务的能力，包括消息，系统服务和进程间通信。
- android.text - 在设备显示上渲染和操作文本。
- android.view - 应用程序用户界面的基础构建块。
- android.widget - 丰富的预置用户界面组件集合，包括按钮，标签，列表，布局管理，单选按钮等。
- android.webkit - 一系列类的集合，允许为应用程序提供内建的 Web 浏览能力。
看过了 Android 运行层内的基于 Java 的核心程序库，是时候关注一下 Android 软件栈中的基于 C/C++ 的程序库。
实现原理：Syscall && JNI
- Native与Kernel之间有一层系统调用(SysCall)层
- Java层与Native(C/C++)层之间的纽带JNI（Java Native Interface）
Framework
Zygote进程，是由init进程通过解析init.rc文件后fork生成的，Zygote进程主要包含：
- 加载ZygoteInit类，注册Zygote Socket服务端套接字
- 加载虚拟机
- 提前加载类preloadClasses
- 提前加载资源preloadResouces
- System Server进程，是由Zygote进程fork而来，
System Server是Zygote孵化的第一个进程，System Server负责启动和管理整个Java framework，包含ActivityManager，WindowManager，PackageManager，PowerManager等服务。 - Media Server进程，是由init进程fork而来，负责启动和管理整个C++ framework，包含AudioFlinger，Camera Service等服务。
应用框架层以 Java 类的形式为应用程序提供许多高级的服务。应用程序开发者被允许在应用中使用这些服务。
- 活动管理者 - 控制应用程序生命周期和活动栈的所有方面。
- 内容提供者 - 允许应用程序之间发布和分享数据。
- 资源管理器 - 提供对非代码嵌入资源的访问，如字符串，颜色设置和用户界面布局。
- 通知管理器 - 允许应用程序显示对话框或者通知给用户。
- 视图系统 - 一个可扩展的视图集合，用于创建应用程序用户界面。
应用程序
Zygote进程孵化出的第一个App进程是Launcher，这是用户看到的桌面App；
Zygote进程还会创建Browser，Phone，Email等App进程，每个App至少运行在一个进程上。
所有的App进程都是由Zygote进程fork生成的。