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开发android系统需知基础知识

2017-4-5 10:12:01      3118人阅读      作者:来源网络
    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。以下是时间财富网小编整理的开发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。
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