Android 系統架構總覽：Linux Kernel、HAL、Native libraries、Framework、Applications

Android 系統層級

• Android 系統大致分為 五個主要層級：
  • Linux Kernel (核心層)
  • Hardware Abstraction Layer (HAL, 硬體抽象層)
  • Native Libraries & Android Runtime (本地函式庫與執行環境)
  • Application Framework (應用框架層)
  • Applications (應用程式層)
    圖這邊有 Link

Linux Kernel (核心層)

1. 基於 Linux 核心，版本通常由 Google 維護
2. 提供 記憶體管理、程序管理、驅動程式 (Driver)、網路堆疊
3. Android 特有的模組：

• Binder IPC Driver（跨進程通訊）
• wakelocks（電源管理）
• ASHMEM（共享記憶體）

Hardware Abstraction Layer (HAL)

1. 介於 硬體驅動 與 Framework 之間的中介層
2. 提供 統一 API，避免 Framework 直接依賴硬體實作
3. 例如：

• Camera HAL（攝影機功能）
• Sensor HAL（加速度計、陀螺儀）
• Audio HAL（音訊輸入/輸出）

Native Libraries & Android Runtime (ART)

1. Native Libraries

• SQLite（資料庫）
• OpenGL ES（圖形渲染）
• WebKit（瀏覽器引擎，現今已改為 Chromium-based WebView）
• Media Framework（音訊/影片編解碼）

2. Android Runtime (ART)

• 取代舊的 Dalvik VM
• 支援 Ahead-of-Time (AOT) 與 Just-in-Time (JIT) 編譯
• 提供垃圾回收 (GC) 機制

Application Framework (應用框架層)

1. 為應用程式提供 高階 API
2. 主要系統服務由 SystemServer 啟動並運行：

• ActivityManagerService (AMS)：管理應用與生命週期
• WindowManagerService (WMS)：視窗與 UI 管理
• PackageManagerService (PMS)：APK 安裝與權限檢查
• ContentProvider、LocationManager、NotificationManager...

Applications (應用程式層)

1. 使用 Java/Kotlin 撰寫
2. 利用 Application Framework 提供的 API
3. 分為：

• 系統應用（設定、聯絡人、電話、相機）
• 第三方應用（LINE、Facebook、遊戲 App 等）

Questions

1. 為什麼需要 HAL, Android 卻不讓 Framework 直接呼叫硬體驅動？
2. Binder IPC 在 Android 系統中的關鍵角色是什麼？
3. ART 的 AOT + JIT 混合模式相比傳統 JVM 有什麼優勢？