android的系统架构和其操作系统一样，采用了分层的架构。从架构图看，android分为四个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层(包含系统库和Android运行库)和linux核心层。

Applications
Application Framework
Libraries
Android Runtime
Linux Kernel
Android本身是一套软件堆叠(Software Stack)，主要分为三层：操作系统、中间件、应用程序。
Android的中间件可以再细分出两层，底层是函数库(Library)和虚拟机(Virtual Machine; VM)，上层为应用程序框架(Application Framework)。上面架构图中蓝色部分为Java语言开发，绿色部分为C/C++开发，红色的Kernel层为C开发，黄色部分为Dalvik VM部分。

以下分别介绍每一层的作用

应用程序层(Applications)
Android会同一系列核心应用程序包一起发布，该应用程序包包括email客户端，SMS短消息程序，日历，地图，浏览器，联系人管理程序等。所有的应用程序都是使用JAVA语言编写的。

应用程序框架层(Application Framework)
开发人员也可以完全访问核心应用程序所使用的API框架。该应用程序的架构设计简化了组件的重用;任何一个应用程序都可以发布它的功能块并且任何其它的应用程序都可以使用其所发布的功能块(不过得遵循框架的安全性限制)。同样，该应用程序重用机制也使用户可以方便的替换程序组件。

隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统, 其中包括;

Views System：丰富而又可扩展的视图(Views)，可以用来构建应用程序， 它包括列表(lists)，网格(grids)，文本框(text boxes)，按钮(buttons)， 甚至可嵌入的web浏览器。

Content Providers(内容提供器)：使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据(如联系人数据库)， 或者共享它们自己的数据。

Resource Manager(资源管理器)：提供非代码资源的访问，如本地字符串，图形，和布局文件( layout files )

Notification Manager(通知管理器)：使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息。。通知列设定在手机的顶部，像短信(short Message)，Voice mail都会在此进行提示。

Activity Manager(Activity管理)：用来管理应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能。

函数库层(Libraries)
Android 包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。以下是一些核心库：
System C library – 一个从 BSD 继承来的标准 C 系统函数库( libc )， 它是专门为基于 embedded linux 的设备定制的。

Media Libraries – 基于 PacketVideo OpenCORE;该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制，同时支持静态图像文件。编码格式包括MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 。

Surface Manager – 对显示子系统的管理，并且为多个应用程序提 供了2D和3D图层的无缝融合。

LibWebCore – 一个最新的web浏览器引擎用，支持Android浏览器和一个可嵌入的web视图。

SGL -底层的2D图形引擎。

3D Libraries -基于OpenGL ES 1.0 APIs实现;该库可以使用硬件 3D加速(如果可用)或者使用高度优化的3D软加速。

Free Type - 位图(bitmap)和矢量(vector)字体显示。

SQLite – SQLite是一套开放源码的关系数据库，一个对于所有应用程序可用，功能强劲的轻型关系型数据库引擎。

SSL – Secure Socket Layer用于保护网页通讯的协议。

Android运行时库层(Android Runtime)
Android虽然使用Java程序语言来开发应用程序，但是却不使用一般大家目前在用的J2ME版本来执行Java程序，而是采用Android自有的Android Runtime来执行。

Android Runtime包含下面两个核心。

Core Libraries

Android 包括了一个核心库，该核心库提供了JAVA编程语言核心库的大多数功能。

Dalvik Virtual Machine

每一个Android应用程序都在它自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。Dalvik被设计成一个设备可以同时高效地运行多个虚拟系统。 Dalvik虚拟机执行(.dex)的Dalvik可执行文件，该格式文件针对小内存使用做了优化。同时虚拟机是基于寄存器的，所有的类都经由JAVA编译器编译，然后通过SDK中 的 “dx” 工具转化成.dex格式由虚拟机执行。

Dalvik虚拟机有许多地方是参考Java虚拟机的设计，Dalvik虚拟机所执行的中间代码并非是Java虚拟机所执行的Java Bytecode，同时也不直接执行Java类(Java Class File)，而是依靠转换工具将Java bytecode转为Dalvik VM执行时特有的dex(Dalvik Executable) 格式，成为.dex。Dalvik VM与Java VM最大的不同在于Java VM是Stack-based，而Dalvik VM是(register-based)。以技术层面来看Register-based VM的特性有个很大的好处，那就是对于目前主流的硬件架构，很容易与现有系统整合且达到最优化，而所需要的资源也相对较少。甚至在硬件实现VM上会比较容易实现。最重要的是Dalvik并不是由J2ME实现，而不存在J2ME授权相关的问题。

通常来说，Java比较慢不单单只是因为Virtual Machine的关系，Java的程序编译成Bytecode也是关键因素之一，因为Java VM采用了Stack-based的方式来产生指令，所以所有的变量都需要push, pop操作，所以就会多出不少指令，而Dalvik VM则采用Register-based方式，变量都存储在寄存器中，相比较而言，Dalvik VM的指令就会少一点，速度也就会更加快一点。

操作系统层(Linux Kernel)
Android平台的操作系统用的是Linux，内核版本为2.6版，包含的主要功能有安全(Security)、内存管理(Memory Management)、进程管理(Process Managemen)、网络协议栈(Network Stack)、硬件驱动(Driver Model)等，Linux内核也同时作为硬件和软件栈之间的抽象层。