开发android系统需知基础知识

Android 是运行于Linux kernel之上，但并不是GNU/Linux。因为在一般GNU/Linux 里支持的功能，Android 大都没有支持，包括Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango及Glibc等都被移除掉了。Android又以Bionic 取代Glibc、以Skia 取代Cairo、再以opencore取代FFmpeg等等。Android 为了达到商业应用，必须移除被GNU GPL授权证所约束的部份，例如Android将驱动程序移到 Userspace，使得Linux driver 与 Linux kernel彻底分开。Bionic/Libc/Kernel/ 并非标准的Kernel header files。Android 的 Kernel header 是利用工具由 Linux Kernel header 所产生的，这样做是为了保留常数、数据结构与宏。以下是赢在威客网小编整理的开发android系统需知基础知识。

Android 的 Linux kernel控制包括安全（Security），存储器管理（Memory Management），程序管理（Process Management），网络堆栈（Network Stack），驱动程序模型（Driver Model）等。下载Android源码之前，先要安装其构建工具 Repo来初始化源码。Repo 是 Android 用来辅助Git工作的一个工具。

后缀简介


APK是安卓应用的后缀，是AndroidPackage的缩写，即Android安装包(apk)。APK是类似Symbian Sis或Sisx的文件格式。通过将APK文件直接传到Android模拟器或Android手机中执行即可安装。apk文件和sis一样，把android sdk编译的工程打包成一个安装程序文件，格式为apk。 APK文件其实是zip格式，但后缀名被修改为apk，通过UnZip解压后，可以看到Dex文件，Dex是Dalvik VM executes的全称，即Android Dalvik执行程序，并非Java ME的字节码而是Dalvik字节码。

APK文件结构

一个APK文件结构为：

1. META-INF\ （注：Jar文件中常可以看到）；

2. res\ (注：存放资源文件的目录) ；

3. AndroidManifest.xml (注：程序全局配置文件) ；

4. classes.dex （注：Dalvik字节码）；

5. resources.arsc (注：编译后的二进制资源文件)。

总结下我们发现Android在运行一个程序时首先需要UnZip，然后类似Symbian那样直接执行安装，和Windows Mobile中的PE文件有区别，这样做对于程序的保密性和可靠性不是很高，通过dexdump命令可以反编译，但这样做符合发展规律，微软的 Windows Gadgets或者说WPF也采用了这种构架方式。

在Android平台中dalvik vm的执行文件被打包为apk格式，最终运行时加载器会解压然后获取编译后androidmanifest.xml文件中的permission分支相关的安全访问，但仍然存在很多安全限制，如果你将apk文件传到/system/app文件夹下会发现执行是不受限制的。

最终我们平时安装的文件可能不是这个文件夹，而在android rom中系统的apk文件默认会放入这个文件夹，它们拥有着root权限。

硬件抽像层

Android 的HAL（硬件抽像层）是能以封闭源码形式提供硬件驱动模块。HAL 的目的是为了把 Android framework 与 Linux kernel 隔开，让 Android 不至过度依赖 Linux kernel，以达成 Kernel independent 的概念，也让 Android framework 的开发能在不考量驱动程序实现的前提下进行发展。

HAL stub 是一种代理人（Proxy）的概念，Stub 是以 *.so 档的形式存在。Stub 向 HAL“提供”操作函数（Operations），并由 Android runtime 向 HAL 取得 Stub 的Operations，再 Callback 这些操作函数。HAL 里包含了许多的 Stub（代理人）。Runtime 只要说明“类型”，即 Module ID，就可以取得操作函数。

中介软件

操作系统与应用程序的沟通桥梁，应用分为两层：函数层（Library）和虚拟机（Virtual Machine）。 Bionic是 Android 改良libc的版本。Android 同时包含了Webkit，所谓的Webkit 就是Apple Safari 浏览器背后的引擎。Surface flinger 是就2D或3D的内容显示到屏幕上。Android使用工具链（Toolchain)为Google自制的Bionic Libc。

Android采用OpenCORE作为基础多媒体框架。Open CORE可分7大块：PVPlayer、PVAuthor、Codec、PacketVideo Multimedia Framework（PVMF)、Operating System Compatibility Library（OSCL)、Common、OpenMAX。

Android 使用skia 为核心图形引擎，搭配OpenGL/ES。skia与Linux Cairo功能相当，但相较于Linux Cairo, skia 功能还只是雏形的。2005年Skia公司被Google收购，2007年初，Skia GL源码被公开，Skia 也是Google Chrome 的图形引擎。

Android的多媒体数据库采用SQLite数据库系统。数据库又分为共用数据库及私用数据库。用户可通过ContentResolver类（Column）取得共用数据库。

Android的中间层多以Java 实现，并且采用特殊的Dalvik 虚拟机（Dalvik Virtual Machine）。Dalvik虚拟机是一种“暂存器型态”（Register Based）的Java虚拟机，变量皆存放于暂存器中，虚拟机的指令相对减少。

Dalvik虚拟机可以有多个实例（Instance）， 每个Android应用程序都用一个自属的Dalvik虚拟机来运行，让系统在运行程序时可达到优化。Dalvik 虚拟机并非运行Java字节码（Bytecode），而是运行一种称为.dex格式的文件。

安全权限机制

Android本身是一个权限分立的操作系统。在这类操作系统中，每个应用都以唯一的一个系统识别身份运行（Linux用户ID与群组ID）。系统的各部分也分别使用各自独立的识别方式。Linux就是这样将应用与应用，应用与系统隔离开。

系统更多的安全功能通过权限机制提供。权限可以限制某个特定进程的特定操作，也可以限制每个URI权限对特定数据段的访问。

Android安全架构的核心设计思想是，在默认设置下，所有应用都没有权限对其他应用、系统或用户进行较大影响的操作。这其中包括读写用户隐私数据（联系人或电子邮件），读写其他应用文件，访问网络或阻止设备待机等。

安装应用时，在检查程序签名提及的权限，且经过用户确认后，软件包安装器会给予应用权限。从用户角度看，一款Android应用通常会要求如下的权限：

拨打电话、发送短信或彩信、修改/删除SD卡上的内容、读取联系人的信息、读取日程信的息，写入日程数据、读取电话状态或识别码、精确的（基于GPS）地理位置、模糊的（基于网络获取）地理位置、创建蓝牙连接、对互联网的完全访问、查看网络状态，查看WiFi状态、避免手机待机、修改系统全局设置、读取同步设定、开机自启动、重启其他应用、终止运行中的应用、设定偏好应用、震动控制、拍摄图片等。

一款应用应该根据自身提供的功能，要求合理的权限。用户也可以分析一款应用所需权限，从而简单判定这款应用是否安全。如一款应用是不带广告的单机版，也没有任何附加的内容需要下载，那么它要求访问网络的权限就比较可疑。