Android系统架构划分为四个层次，从上到下依次为：应用层、应用框架层、类库与运行时环境层，以及最底层的Linux内核层。这种分层结构设计清晰，各层职责分明，协同支撑整个系统的运行。
位于最底层的是Linux内核，它是Android系统的基础。Linux本身是开源且免费的操作系统内核，允许自由修改和定制。Android正是由谷歌基于Linux内核开发而来，其底层核心几乎完全沿用Linux，仅做了少量适配性调整。
内核层集成了多种关键驱动与服务模块，图中列举了其中八种典型组件，实际还包括更多未列出的部分：
- 显示驱动：控制屏幕图像输出，确保视觉内容正确呈现。
- 摄像头驱动：实现摄像头硬件与系统之间的数据通信。
- Hash内存驱动：用于管理设备中的闪存存储空间。
- Binder驱动：作为Android进程间通信（IPC）的核心机制，支持跨进程数据交换。
- 键盘驱动：接收并处理来自物理按键的输入信号。
- WIFI驱动：负责无线网络的连接与通信管理。
- 音频驱动：控制扬声器、麦克风等音频设备的工作。
- 电源管理模块：优化系统能耗，提升电池使用效率。
往上一层是类库与Android运行时层。该层并非所有组件均由Google独立开发，而是融合了多种开源项目和技术。
- 媒体框架：处理音频、视频的编解码与播放功能。
- SQLite：嵌入式轻量级数据库，广泛用于应用数据存储。
- OpenGL ES：专为移动平台设计的高性能图形渲染引擎。
- 字体库：提供可自由调用的字体资源。
- WebKit：主流网页渲染引擎，曾被广泛应用于Android、iOS及Linux系统的浏览器中，包括早期IE在内的多个浏览器均采用其技术。
- SGL：另一种图形渲染系统，但普及度不及OpenGL ES。
- SSL：构建在TCP/IP之上的安全传输协议，保障网络通信安全。
- libc：一组用C语言编写的基础函数库，提供底层系统调用支持。
- 核心库：支撑Java层运行的关键类库集合。
- Dalvik虚拟机：专为Android设计的运行环境，使得Android应用程序能在Linux系统上高效执行，解决了原生Android应用无法直接运行于标准Linux环境的问题。
应用框架层层位于类库层之上，主要由Java语言编写，为开发者提供构建应用所需的高层API。
该层包含多个系统级服务组件：
- 活动管理器：负责应用程序生命周期及界面导航。
- 窗口管理器：控制应用窗口的创建、布局与显示行为。
- 内容提供者：实现应用间数据共享的机制。
- 视图系统：提供UI组件框架，用于构建用户界面。
- 包管理服务、电话管理、资源访问、定位服务、通知系统和即时通信功能也集成于此层。
Android平台全面开放了这些核心框架的API接口，无论是系统自带应用还是第三方开发的应用，均可平等调用这些功能模块。
此外，类库层多以C/C++编写，而应用框架层则基于Java。若让上层频繁直接调用底层C代码，不仅复杂且易出错。因此，通过应用框架层对底层能力进行封装与抽象，有效屏蔽了复杂性，显著提升了开发效率与系统稳定性。
