안드로이드 실행 환경

안드로이드는 기본적으로 리눅스 커널 위에 탑재된 안드로이드 런타임인 DVM(Dalvik Virtual Machine, 달빅 가상 머신)에서 동작한다. 이를 그림으로 간단히 표현하면 다음과 같다.

안드로이드의 주요 컴포넌트를 각 영역별로 정리하면 다음과 같다.

  • 애플리케이션(APPLICATIONS): 자바로 개발된 애플리케이션이 위치하는 영역이며, 이메일 클라이언트, SMS 프로그램, 달력, 지도, 브라우저, 주소록 등의 애플리케이션이 탑재되어 있다. 또한 우리가 자바로 개발한 애플리케이션이 탑재되는 영역이 바로 여기이다.

  • 애플리케이션 프레임워크(APPLICATION FRAMEWORK): 애플리케이션 프레임워크는 애플리케이션을 개발하기 위해 필요한 각종 API를 제공하는 영역이다. 이 영역에 있는 각종 API를 사용하면 화면에 버튼이나 텍스트 등을 표현하거나 주소록 같은 다른 애플리케이션의 데이터를 사용할 수도 있다. 또한 이미지, 문자열 등의 여러 데이터를 접근하거나 애플리케이션의 생명주기(lifecycle)를 관리하는 API도 이 영역에서 제공한다.

  • 라이브러리(LIBRARIES): 안드로이드에서 사용할 수 있는 다양한 C/C++ 라이브러리를 제공하는 영역이다. 이 영역의 라이브러리는 모두 애플리케이션 프레임워크를 통해 개발자가 사용할 수 있게 하고 있다. BSD(버클리 소프트웨어 배포판)를 기반으로 한 표준 C 시스템 라이브러리가 임베디드 리눅스 기반의 디바이스에 맞게 수정되어 있으며, PacketVideo의 OpenCore를 기반으로 한 미디어 라이브러리는 MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 등의 파일들을 지원한다. 서피스 매니저(surface manager)는 2D, 3D 그래픽를 지원하며, WebKit은 브라우저 기능을 지원한다. 그리고 임베디드용으로 개발된 데이터베이스 엔진인 SQLite(에스큐엘라이트)를 제공하고 있다.

  • 안드로이드 런타임(ANDROID RUNTIME): 안드로이드는 자바 기반으로 동작하지만 JVM(자바 가상 머신, Java Virtual Machine)을 그대로 사용하지 않고 DVM(달빅 가상 머신, Dalvik Virtual Machine)을 사용하고 있다. 그래서 작성된 소스 코드(.java)는 자바 컴파일러에 의해 클래스 파일(.class)로 컴파일되며, 클래스 파일은 DX 컴파일러에 달빅 바이트 코드로 변환되며 달빅 실행파일(.dex, Dalvik Executable)과 최적화된 달빅 실행파일(.odex, Optimized Dalvik Executable)로 저장된다. 이 파일들은 안드로이드 기기에서 실행되기 그리고 달빅은 메모리가 작은 소형 기기에서도 효율적으로 동작할 수 있도록 최적화되어 있다. 참고로 안드로이드 4.4(킷캣) 이전에는 Dalvik 기반이었지만 4.4에서는 ART가 새롭게 도입되었으며 안드로이드 5.0(롤리팝)부터는 ART 기반으로 변경되었다.

  • 리눅스 커널(LINUX KERNEL): 안드로이드는 리눅스 커널 3.0.1(안드로이드 4.0)을 기반으로 하며, 이를 통해 보안, 메모리 관리, 프로세스 관리, 네트워크 스택과 각종 드라이버를 제공한다.

TIP & TECH 달빅(Dalvik)
안드로이드는 자바 코드로 작성하기 때문에 자바 가상 머신(JVM, Java Virtual Machine) 상에서 동작한다고 생각할 수 있지만 실제로는 달빅 가상 머신(DVM, Dalvik Virtual Machine) 상에서 동작한다. 달빅은 자바 코드를 최적화시켜 소형 기기에서도 잘 작동할 수 있도록 해주며 자바 바이트 코드를 변환해서 확장자가 dex(Dalvik Executable)인 바이트 코드를 생성한다. 또한 달빅은 JIT(Just In Time) 컴파일 방식을 사용하기 때문에 앱을 실행할 때마다 바이트 코드를 머신 코드로 변경하며 이 과정에서 추가적인 메모리를 필요로 한다.안드로이드 4.4(킷캣)까지만 사용되었으며 5.0(롤리팝)부터는 ART로 변경되었다.

TIP & TECH ART(Android Run Time)
안드로이드 5.5(롤리팝)부터 기본으로 채택되었으며 다음과 같은 장점을 가지며 하위호환성을 위해 달빅과 동일한 바이트코드를 사용한다.

  • AOT(Ahead-of-time) 컴파일
  • 가비지컬렉션 기능 향상
  • 디버깅 지원 기능 향상

ART에서 채택한 AOT 컴파일은 앱이 실행될 때 바이트 코드를 변환하는 대신에 앱이 설치될 때 DEX 바이트 코드를 머신 코드로 변환하는 작업을 한다. 그래서 설치 시간이 길어지지만 실행시간은 짧아지는 장점이 있다.

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