【文章內(nèi)容簡介】 Android 是 Google 開發(fā)的基于 Linux 平臺的開源手機操作系統(tǒng)。它包括操作系統(tǒng)、用戶界面和應(yīng)用程序 —— 移動電話工作所需的全部軟件，而且不存在任何以往阻礙移動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的專有權(quán)障礙。 Google 與開放手機聯(lián)盟合作開發(fā)了 Android，這個聯(lián)盟由包括中國移動、摩托羅拉、高通、宏達電和 TMobile 在內(nèi)的 30 多家技術(shù)和無線應(yīng)用的領(lǐng)軍企業(yè)組成。 Google 通過與運營商、設(shè)備制造商、開發(fā)商和其他有關(guān)各方結(jié)成深層次的合作伙伴關(guān)系，希望借 助建立標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的移動電話軟件平臺，在移動產(chǎn)業(yè)內(nèi)形成一個開放式的生態(tài)系統(tǒng) 。 Android 簡介 Android 作為谷歌企業(yè)戰(zhàn)略的重要組成部分，將進一步推進 隨時隨地為每個人提供信息 這一企業(yè)目標(biāo)的實現(xiàn)。我們發(fā)現(xiàn)，全球為數(shù)眾多的移動電話用戶從未使用過任何基于 Android 的電話。谷歌的目標(biāo)是讓 (移動通訊 )不依賴于設(shè)備甚至平臺。出于這個目的， Android 將補充，而不會替代谷歌長期以來奉行的移動發(fā)展戰(zhàn)略：通過與全球各地的手機制造商和移動運營商結(jié)成合作伙伴，開發(fā)既有用又有吸引力的移動服務(wù) ，并推廣這些產(chǎn)品。 Android 源代碼完全開放，便于開發(fā)人員更清楚的把握實現(xiàn)細節(jié)，便于提高開發(fā)人員的技術(shù)水平，有利于開發(fā)日更具差異性的應(yīng)用。采用了對有限內(nèi)存、電池和 CPU 優(yōu)化過的虛擬機 Dalvik,Android 的運行速度比想象的要快很多。運營商 (中國移動等 )的大力支持，產(chǎn)業(yè)鏈條的熱捧。良好的盈利模式 X3/7 開 )，產(chǎn)業(yè)鏈條的各方：運營商、制造商、獨立軟件生產(chǎn)商都可以獲得不錯將移動終端的評價標(biāo)準(zhǔn)從硬件向軟件轉(zhuǎn)變，極大的激發(fā)了軟件開發(fā)者的熱情。 Android 的源代碼遵循 ApacheV2 軟件 許可，而不是通常的 GPL v2 許可。有利于商業(yè)開發(fā)。具有強大的 Linux 社區(qū)的支持。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 Android 模擬器開發(fā)環(huán)境特點 Android 是一個專門針對移動設(shè)備的軟件集，它包括一個操作系統(tǒng)，中間件和一些重要的應(yīng)用程序。提供了在 Android 平臺上使用 Java 語言進行 Android 應(yīng)用開發(fā)必須的工具和 API [9]接口。應(yīng)用程序框架支持組件的重用與替換。 其主要的內(nèi)容和功能有： Dalvik 虛擬機專為移動設(shè)備優(yōu)化；集成的瀏覽器基于開源的 WebKit 引擎；優(yōu)化的圖形庫包括定制 的 2D 圖形庫， 3D 圖形庫基于 OpenGL ES ； SQLite 用作結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲；多媒體支持包括常見的音頻、視頻和靜態(tài)圖像格式 (如 MPEG4, 。 MP3, AAC,AMR, JPG, PNC。 GSM 電話技術(shù) (依賴于硬件 )；藍牙 Bluetooth, EDGE, 3G，和 WiFi(依賴于硬件 )；照相機， GPS，指南針，和加速度計 (accelerometer)(依賴于硬件 )；豐富的開發(fā)環(huán)境包括設(shè)備模擬器，調(diào)試工具，內(nèi)存及性能分析圖表，和 Eclipse 集成開發(fā)環(huán)境插件。 Android 會同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，該應(yīng)用程序包包括 客戶端， SMS 短消息程序，日歷地圖，瀏覽器，聯(lián)系人管理程序等。所有的應(yīng)用程序都是使用 JAVA 語言編寫的。開發(fā)人員也可以完全訪問核心應(yīng)用程序所使用的 API 框架。該應(yīng)用程序的架構(gòu)設(shè)計簡化了組件的重用 。任何一個應(yīng)用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應(yīng)用程序都可以使用其所發(fā)布的功能塊 (不過得遵守框架的安全性限制 )。同樣，該應(yīng)用程序重用機制也使用戶可以方便的替換程序組件。 下面簡單介紹隱藏在每個應(yīng)用后面的一系列的服務(wù)和系統(tǒng)，其 中包括：豐富而又可擴展的視圖 (views)，可以用來構(gòu)建應(yīng)用程序，它包括列表 (lists)，網(wǎng)格 (grids)，文本框 (texrboxes)，按鈕 (buttons)，甚至可嵌入的 web 瀏覽器。通知管理器 (Notification Manager)使得應(yīng)用程序可以在狀態(tài)欄中顯示自定義的提示信息。內(nèi)容提供器 (ContentProviders)使得應(yīng)用程序可以訪問另一個應(yīng)用程序的數(shù)據(jù) (如聯(lián)系人數(shù)據(jù)庫 )，或者共享它們白己的數(shù)據(jù)?；顒庸芾砥?Activity Manager)用來管理應(yīng)用程序生命周期并提供常用的導(dǎo) 航回退功能。 Android 包含一些 C/C++庫，這些庫能被 Android 系統(tǒng)中不同的組件使用。它們通過 Android 應(yīng)用程序框架為開發(fā)者提供服務(wù)。以下將簡單介紹 android 中的一些核心庫系統(tǒng) C 庫是專門基于 embedded linux 的設(shè)備定制的。它是從 BSD 繼承來的標(biāo)準(zhǔn) C 系統(tǒng)函數(shù)庫 (libc)；媒體庫：該庫基于 PacketVideoOpenCORE。并且支持多種常用的音頻、視頻格式回放和錄制，同時支持靜態(tài)圖像文件。編碼格式包括 MPEG4, , MP3,AAC,AMR, JPG, PNG。 Surface Manager—— 為多個應(yīng)用程序提供了 2D 和 3D 圖層的無縫融合，顯示了系統(tǒng)的管理。 LibWebCore：支持 Android 瀏覽器和一個可嵌入的 web 視圖。一個最新的 web 瀏覽器引擎用。 SGL：底層的 2D 圖形引擎 3D libraries：該庫可以使用硬件 3D 加速哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 (如果可用 )或者使用高入度優(yōu)化的 3D 軟加速?；? OpenGL ES 實現(xiàn) FreeType：位圖 (bitm ap)和矢量 (vector)字體顯示。 SQLitej 庫：功能強勁的輕型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫引擎并且對于所有應(yīng)用程序可用。 Android 還包括了一個核心庫，該核心庫提供了 JAVA 編程語言核心庫的大多數(shù)功能。每一個 Android 應(yīng)用程序都在它白己的進程中運行，都擁有一個獨立的 Dalvik 虛擬機實例。 Dalvik 被設(shè)計成一個設(shè)備可以同時高效地運行多個虛擬系統(tǒng)。Dalvik 虛擬機執(zhí)行 (dex)的 Dalvik 可執(zhí)行文件，該格式件針對小內(nèi)存使用做了優(yōu)化。同時虛擬機是基于寄存器的，所有的類都由編譯器編譯，然后通別 DK 中的” dx工具轉(zhuǎn)化成 .dex 格式由虛擬機執(zhí) 行。 Dalvik 虛擬機依賴于 linux 內(nèi)核的一些功能，比如線程機制和底層內(nèi)存管理機制。 Android 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成分析 Android 系統(tǒng)架 Android 系統(tǒng)由底層到應(yīng)用層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，下面由底層逐步向上做一個簡單的介紹。 Android 的內(nèi)核采用 Linux 內(nèi)核版本 ，其位于硬件和軟件堆之間的抽象層，提供的核心服務(wù) :安全機制、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡(luò)、硬件驅(qū)動。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 21 ： 圖 21 Android 系統(tǒng)框架圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 Android 依賴 Linux 內(nèi)核 提供核心服務(wù)，比如安全、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡(luò)、硬件驅(qū)動。這里， Linux 內(nèi)核扮演的是硬件層和系統(tǒng)其它層次之間的一個抽象層的概念。這個操作系統(tǒng)并非完全等同于 unix/linux 系統(tǒng)庫，系統(tǒng)初始化和編程接口都和標(biāo)準(zhǔn)的 Linux 系統(tǒng)是有所不同的。內(nèi)核的結(jié)構(gòu)如圖 22： 圖 22 Android 中 linux 內(nèi)核圖 內(nèi)核的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)的 Linux 內(nèi)核一樣， Android 內(nèi)核要實現(xiàn)內(nèi)存管理、進程調(diào)度、進程間通信等功能 Android 內(nèi)核是在標(biāo)準(zhǔn) Linux 內(nèi)核的基礎(chǔ)上修改成為了適應(yīng)嵌入式硬件環(huán)境和移動應(yīng)用程序的開發(fā)， Android 對標(biāo)準(zhǔn) Linux 內(nèi)核進行了一定的修改為了對比分析 Android 內(nèi)核，在 U buntu 操作系統(tǒng)上搭建了 Android 內(nèi)核的編譯開發(fā)平臺，通過 repo，下載最新的 Android 內(nèi)核代碼版本 Linux 內(nèi)核版本為 )從獲得的內(nèi)核源碼樹的根目錄結(jié)構(gòu)。經(jīng)過與 unix 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)核比較可以發(fā)現(xiàn)， Android 內(nèi)核與標(biāo)準(zhǔn) Linux 內(nèi)核在文件系統(tǒng)、進程間通信機制、內(nèi)存管理等方面存在不同。 文件系統(tǒng)：不 同于桌面系統(tǒng)與服務(wù)器，移動設(shè)備大多采用的不是硬盤而是采用 flash 作為存儲介質(zhì)，因此， Android 內(nèi)核中，增加了標(biāo)準(zhǔn) Linux 內(nèi)核，采用日志結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)，提供了損耗平衡和掉電保護，可以有效地避免意外斷電對文件系統(tǒng)一致性和完整性的影響。按層次結(jié)構(gòu)設(shè)計，分為文件管理接口、內(nèi)部實現(xiàn)層和 HAND，簡化了其本身與系統(tǒng)的接 口設(shè)計，能更方便地集成到系統(tǒng)當(dāng)中。 進程間通信機制： Android 增加了一種進程間的通信機制在內(nèi)核源代碼驅(qū) 動 程 序 文 件 為 、 oredroid/includellinux/ 和、oredroid/drivers/android/binder.、 Binder 通過守護進程 Service Manager 管理系統(tǒng)的服務(wù)，負責(zé)進程間的數(shù)據(jù)交換各進程通過 Binder 訪問同一塊共享內(nèi)存，以達到數(shù)據(jù)通信的機制從應(yīng)用層的角度看，進程通過訪問數(shù)據(jù)守護進程獲取用于數(shù)據(jù)交換的程序框架接口，調(diào)用并通過接口共享數(shù)據(jù)，而其他進程要訪問數(shù)據(jù)，也只需與程序框架接口進行交互，方便了程序員開發(fā)需要交互數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。 內(nèi)存管理：在內(nèi)存管理模塊， Android 內(nèi)核采用了一種不用于標(biāo)準(zhǔn) Linux 內(nèi) 核的低內(nèi)存管理策略，在標(biāo)準(zhǔn) Linux 內(nèi)核使用一種叫做 OOM(Out of Linux 內(nèi)核 Dispiay Driver Camera Driver Flash MemoryDriver Bider(IPC) Driver Keypad Driver Wifi Driver Audo Driver Power Management Darvin OS X Mach/BS 內(nèi)核 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 Memory)的低內(nèi)存管理策略 。當(dāng)內(nèi)存不足時，系統(tǒng)檢查所有的進程，并對進程進行限制評分，獲得最高分的進程將被關(guān)閉 (內(nèi)核進程除外 )Android 系統(tǒng)采用的則是一種叫作 LMK(Low MemoryKiller)的機制，這種機制將進程按照重要性進行分級、分組內(nèi)存不足時，將處于最低級別組的進程關(guān)閉例如，在移動設(shè)備當(dāng)用戶界面處于最高級別，所以該進程永遠不會被關(guān)閉這樣，在終端用戶看來，系統(tǒng)是穩(wěn)定運行的在 Andorid 內(nèi)核源碼 LMK 的置是 oredroid/drivers/mist/ 與此同時， Android 新增加了一種內(nèi)存共享的處理方式 Ashmem (AnonymousShared Memory ，匿名共享內(nèi)存 )通過 Ashmem，進程間可以匿名自由共享具名的內(nèi)存塊。這種共享方式在標(biāo)準(zhǔn) Linux 當(dāng)中不被支持。 Ashmem 分配情況如下： fd = ashmem_create_region(“my_shm_region”,size) if(fd 0) return 1。 data = mmap(NULL,size,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED,fd,0)。 if (data == MAP_FAILED) goto out。 但出于安全原因，其他進程無法訪問此名稱 (my_shm_region)區(qū)域 .文件描述符指向該共享內(nèi)存區(qū)域，實際上是通過 IPC 綁定接口。 在 Andorid 內(nèi)核源碼中 Ashmem 的位置是 coredroid/mm/。 圖 23 Lib 和運行環(huán)境示意圖 如圖 23 所示 ： C/C++庫被各種 Android 組件使用并且通過應(yīng)用程序框架開發(fā)者可以使用其功能，這些功能包括單不限于 :媒體庫如 MPEG4 、 MP JPG 、 PNG 等； WebKit/LibWebCore Web 瀏覽引擎； SQLite 關(guān)系數(shù)據(jù)庫引擎； 2D, 3D 圖形庫、引擎； android 有豐富的類庫支持，包括： 2D 和 3D 圖像庫 OpenGL、數(shù)據(jù)庫 SQLite、對象數(shù)據(jù)庫 db 類庫、媒體庫、基本 linux 底層系統(tǒng) C 庫等等，讓應(yīng)用開發(fā)更簡單多樣。 Google 使用 Apache 的 Harmony 類庫， Harmony 某些方面速度快于 Sun 的 VMoRuntime 在 Dalvik Java VM 上， Dalvik 采用簡練、高效的 bytecode Suface Manager Media Framework SQLite OpenGLJES FreeTypc Webkit SGL SSL libc Core Libraries DalvikVirual Machine Core Servies Media Android 執(zhí)行程序 程序庫 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 格式運行，它能夠在低資耗和沒有應(yīng)用相互干擾的情況下并行執(zhí)行多個應(yīng)用。其在運行時的主要特點有：每一個 Android 應(yīng)用程序在它自己的 Dalvik VM 實例中運行 VM 執(zhí)行優(yōu)化的 Dalvik 可執(zhí)行文件