Hardware Abstraction Layer (HAL)

HAL обеспечивает связь между драйверами и библиотеками. Состоит он из нескольких библиотечных модулей, каждый из которых реализует интерфейс для определенного аппаратного компонента (Bluetooth, Камера итд.). И когда к оборудованию устройства обращаются через API-интерфейс, загружается необходимый для его работы модуль.

Если объяснять на пальцах, то когда от приложения поступает какое-либо сообщение, HAL его обрабатывает таким образом, чтобы оно стало понятным для драйверов. И наоборот.

Android Runtime (ART)

Основным языком Android был выбран Java, поскольку это один из самых популярных языков программирования. Для Java существует много наработок и специалистов, а написанные на нем программы переносимы между операционными системами.

Но для того, чтобы программа работала на Java необходима виртуальная машина ‒ Java Virtual Machine. В Android используется виртуальная машина Android Runtime (ART). Эта машина специально оптимизирована для работы на мобильных устройствах: с нехваткой памяти, с постоянной выгрузкой и загрузкой приложений и т.д. В версиях Android ниже 5.0 Lollipop, использовалась виртуальная машина Dalvik - старая реализация виртуальной машины для Android.

В ART, как и в Dalvik, используется свой формат байт-кода ‒ DEX (Dalvik executable). При сборке приложения исходные файлы сначала компилируются в файлы типа class обычным компилятором, а затем конвертируются специальной утилитой в DEX.

И Dalvik, и ART оптимизируют выполняемый код, используя механизм компиляции just-in-time (JIT) - компиляция происходит во время выполнения приложения, что позволяет оптимизировать код для выполнения на конкретном устройстве. При этом байт-код приложения можно переносить на другие устройства.

ART может компилировать байт-код заранее, а не во время выполнения, используя ahead-of-time (AOT). Система сама решает, когда и какие приложения необходимо скомпилировать. Например, когда устройство не загружено и подключено к зарядке. При этом ART учитывает информацию о приложении, собранную во время предыдущих запусков, что дает дополнительную оптимизацию.

Native C/C++ Libraries

Набор библиотек, написанных на языках C или C++ и используемых различными компонентами ОС.

Примеры библиотек:

● WebKit - представляет из себя движок веб-браузера и другие связанные с ним функции.

● Media Framework предоставляет медиа кодеки, позволяющие записывать и воспроизводить различные медиа-форматы.

● OpenGL - используется для отображения 2D и 3D графики.

● SQLite - движок базы данных, используемый в Android для хранения данных.

Java API Framework (Application Framework)

Набор API, написанный на языке Java и предоставляющий разработчикам доступ ко всем функциям ОС Android. Эти API-интерфейсы образуют строительные блоки, необходимые для создания приложений, упрощая повторное использование основных, модульных, системных компонентов и сервисов, таких как:

● Activity Manager - управляет жизненным циклом приложения и обеспечивает общий навигационный стек обратных вызовов.

● Window Manager - управляет окнами и является абстракцией библиотеки Surface Manager.

● Content Providers - позволяет приложению получать доступ к данным из других приложений или обмениваться собственными данными, т.е. предоставляет механизм для обмена данными между приложениями.

● View System - содержит строительные блоки для создания пользовательского интерфейса приложения (списки, тексты, кнопки итд.), а также управляет событиями элементов пользовательского интерфейса.

● Package Manager - управляет различными видами информации, связанными с пакетами приложений, которые в настоящее время установлены на устройстве.

● Telephony Manager - позволяет приложению использовать возможности телефонии.

● Resource Manager - обеспечивает доступ к таким ресурсам, как локализованные строки, растровые изображения, графика и макеты.

● Location Manager - возможность определения местоположения.

● Notification Manager - отображение уведомлений в строке состояния.

System Apps

Верхний уровень в архитектуре Android, который включает в себя ряд системных (предустановленных) приложений и тонну других приложений, которые можно скачать с Google Play.

Системные приложения на всех устройствах разные, но все они являются предустановленными производителями устройства (приложение для SMS-сообщений, календарь, карты, браузер, контакты итд.).

Этот уровень использует все уровни ниже (если смотреть на схему) для правильного функционирования приложений.

Источники:

● Как работает Android. Архитектура платформы + оригинал из офф доки

Доп. материал:

● Более подробный цикл статей “Как работает Android”: часть 1, 2, 3, 4

● Android's HIDL: Treble in the HAL