Как работает Android? Какая у него архитектура?

🧠 Что такое Android

Android — это операционная система на базе Linux, разработанная Google для мобильных устройств (смартфонов, планшетов, ТВ, авто и т.д.). Она управляет аппаратными ресурсами устройства и предоставляет платформу для запуска приложений.

---

🏗️ Архитектура Android

Архитектура Android многоуровневая. Её обычно изображают в виде пятислойной схемы:

+--------------------------------------+
|  Приложения (Apps)                   |
+--------------------------------------+
|  Framework приложений (Application Framework)  |
+--------------------------------------+
|  Библиотеки и Android Runtime (ART)  |
+--------------------------------------+
|  HAL (Hardware Abstraction Layer)    |
+--------------------------------------+
|  Ядро Linux (Linux Kernel)           |
+--------------------------------------+

---

🧩 1. Linux Kernel (Ядро Linux)

• Основа системы.

• Отвечает за управление памятью, процессами, безопасностью, драйверами, сетью, энергопитанием и другими низкоуровневыми функциями.

• Android использует сильно модифицированное ядро Linux, адаптированное под мобильные устройства.

Примеры компонентов:

• Power Management

• Display & Camera Drivers

• Binder (IPC – межпроцессное взаимодействие)

• Bluetooth, USB, Wi-Fi, Audio drivers

---

⚙️ 2. Hardware Abstraction Layer (HAL)

• Прослойка между ядром и более высокими уровнями.

• Состоит из модулей (C/C++ библиотек), каждый из которых управляет конкретным типом оборудования: GPS, камера, сенсоры, аудио и т.д.

• Позволяет Android быть кросс-устройственной системой: разные железки — один общий API.

📍Пример: Приложение вызывает API камеры → Framework обращается к HAL → HAL вызывает драйвер камеры в ядре.

---

🧮 3. Android Runtime (ART) и Библиотеки

📘 Android Runtime (ART)

• Каждое приложение запускается в своём процессе и со своей виртуальной машиной ART (ранее — Dalvik).

• ART выполняет байт-код .dex (Dalvik Executable), созданный из Java/Kotlin-кода.

• Использует Ahead-of-Time (AOT) компиляцию — код компилируется в машинный язык при установке, что ускоряет запуск.

📚 Библиотеки (C/C++)

• Предоставляют базовые возможности: графика, медиа, шифрование, БД и т.д.

• Примеры:

  • libc — стандартная библиотека C

  • libm — математика

  • OpenGL ES — 2D/3D графика

  • SQLite — локальная база данных

  • WebKit — отрисовка веб-страниц

---

🧠 4. Application Framework

• Набор высокоуровневых API, доступных разработчикам приложений.

• Содержит основные системные сервисы Android.

Ключевые компоненты:

• ActivityManager — управление жизненным циклом приложений

• PackageManager — установка/удаление пакетов

• WindowManager — управление окнами

• ContentProvider — доступ к данным между приложениями

• NotificationManager — уведомления

• LocationManager — работа с GPS

---

📱 5. Applications (Приложения)

• Самый верхний слой, который видит пользователь.

• Это системные приложения (Настройки, Камера, Телефон) и сторонние (Telegram, Chrome и т.д.).

• Все они используют API из Application Framework.

---

🔁 Как это всё работает вместе

Пример — приложение «Камера»:

1. Пользователь запускает приложение (уровень Application).

2. Приложение вызывает Camera API (уровень Framework).

3. Framework вызывает HAL → обращается к драйверу камеры.

4. Драйвер передаёт данные с сенсора через ядро Linux.

5. Изображение возвращается обратно через HAL → Framework → Приложение.

6. Приложение показывает фото на экране.

---

💡 Важная особенность

• Каждое приложение в Android изолировано (sandbox) и работает под своим UID → безопасность.

• Межпроцессное взаимодействие происходит через Binder (специальный IPC-механизм ядра Android).