Android系統(tǒng)架構及應用程序開發(fā)探索

王勇 蘇州大學計算機科學與技術學院

1 Android系統(tǒng)的發(fā)展概況

Android由2007年發(fā)布至今約11年了。2007年，在IOS發(fā)布后，Google緊隨其后與眾多移動技術和無線應用領域公司合作，向世界公布了開源手機操作系統(tǒng)Android。其開源的特性，讓眾多開發(fā)者蜂擁而至，紛紛加入開發(fā)Android應用程序的隊伍中來。Android平臺借助本身良好的系統(tǒng)開放性和易用性，幾年內(nèi)就迅速占領了手機行業(yè)，在移動領域得到了廣泛應用，如今已一度成為智能手機系統(tǒng)平臺的標準配備。在Android系統(tǒng)如此火熱的趨勢下，我們可以深入研究力求發(fā)現(xiàn)其更高的價值，從Android系統(tǒng)架構與應用開發(fā)的方向，爭取不斷取得新的進展。

2 分析Android系統(tǒng)架構設計

2.1 內(nèi)核

概念化的系統(tǒng)內(nèi)核，可以說是介于系統(tǒng)軟件和硬件兩者的一種的抽象層。系統(tǒng)內(nèi)核一方面的功能是建立在硬件之上，隱藏系統(tǒng)硬件細節(jié)，提供用戶與硬件交互的接口；另一方面，內(nèi)核也始終在給系統(tǒng)上層結構提供統(tǒng)一的服務。其特點就是能夠?qū)崿F(xiàn)本體層與下層差異的屏蔽，也就是說，如果本身發(fā)生變化也不會對上層的運行產(chǎn)生影響。

但是深入分析其內(nèi)核設計，我們要意識到內(nèi)核層不是類GUN/Linux的系統(tǒng)，使用YAFFS2文件系統(tǒng)且不會生產(chǎn)虛擬內(nèi)存文件[2]。Android的內(nèi)核層比起Linux系統(tǒng)有多處擴展，設置了豐富的系統(tǒng)初始化接口與系統(tǒng)庫、程序接口等。Android本質(zhì)上是以Linux2.6底層基礎開發(fā)的系統(tǒng)，于是其內(nèi)核層還可以實現(xiàn)許多Linux核心系統(tǒng)服務，繼承了Linux優(yōu)秀的網(wǎng)絡堆棧、硬件驅(qū)動程序、系統(tǒng)安全機制和內(nèi)存管理功能。

2.2 函數(shù)庫

Android系統(tǒng)架構中一項重要的部分就是系統(tǒng)函數(shù)庫。Android的函數(shù)庫中包含了C/C++原生庫，自身也具備了開放源碼的函數(shù)庫。由于Android系統(tǒng)的開源的應用程序框架，開發(fā)者可以充分利用函數(shù)庫實現(xiàn)各類功能，例如OpenSSL、C函數(shù)庫Libc等。軟件系統(tǒng)運行時，網(wǎng)頁函數(shù)庫負責網(wǎng)頁瀏覽器類應用的構建、OpenSSL提供媒體庫的運行支持。在這些函數(shù)庫的支持下，開發(fā)者能夠方便地實現(xiàn)音頻和視頻格式的播放和錄制、管理靜態(tài)圖像文件。

運行界面方面，Android含有的二維和三維圖形使子系統(tǒng)能夠快速顯示管理和并且與多個應用程序的無縫組合。系統(tǒng)運行工程中。庫與函數(shù)庫是處于迸發(fā)運行狀態(tài)下，Android的函數(shù)庫與Java函數(shù)庫時刻處理運行碼的轉(zhuǎn)換。Android的另一優(yōu)勢就是Java語言的廣泛利用，在JAVA條件下，Dalvik虛擬機也可以支持編寫Android應用程序，并且兼顧多個應用程序的迸發(fā)運行。因為Dalvik虛擬機也是基于Linux內(nèi)核開發(fā)的，能夠執(zhí)行.dex格式的文件.在處理器速度和內(nèi)存有限的系統(tǒng)中使用十分便利。

2.3 應用軟件架構

分析Android的應用軟件架構，我們可以發(fā)現(xiàn)架構是系統(tǒng)重點應用程序的總集合，架構可以幫助程序開發(fā)者能夠在設計應用時更加便利搭建應用程序。常見的應用程序中會提供包括消息方塊、內(nèi)嵌式瀏覽器和按鈕的用戶交互功能，且提供了分享信息和訪問信息等消息提供功能，另外重要的是使系統(tǒng)支持了資源管理器功能和消息提示功能等豐富的基礎功能。總的來說，應用軟件架構就是以一組系統(tǒng)和服務構成了體系，開發(fā)者利用體系可以輕松地進行應用程序的開發(fā)，系統(tǒng)本身就內(nèi)嵌了視圖結合和網(wǎng)絡瀏覽器，支持應用程序的訪問動作。另外一點。應用的軟件架構也能夠在系統(tǒng)狀態(tài)欄中報告程序的請，并管理程序的生命周期。

2.4 系統(tǒng)應用程序

Android系統(tǒng)的系統(tǒng)級應用程序或者說是上層應用程序，例如，即時通信工具、通訊本、GoogleMaps等，都是使用Java語言進行開發(fā)的。

3 探索Android應用設計思想

3.1 應用組成結構

Android的多個組件一同構成了Android應用程序。應用程序中包含的主要有以下幾種組件：Activity、Service、ContentProvider、BroadcastReceiver和Intent組件。

Activity組件負責應用程序的表示層，在應用程序的需要進行屏幕顯示時調(diào)用。同時Activity組件有豐富的圖形化界面組件，開發(fā)者合理地配置可以給用戶實現(xiàn)GUI，借助GUI達到程序交互的效果。

Service組件控制程序的后臺運行，在應用程序長期在后臺運行時提供服務。

BroadcastReceiver組件的功能是接收用戶的廣播通知，例如電量不足、用戶系統(tǒng)設置更改和短信息等狀態(tài)信息和通知提示，相當于一個容器給不同的內(nèi)容，所以說針對不同的信息都要對其設置對應的BroadcastReceiver組件。

ContentProvider則為系統(tǒng)內(nèi)容提供儲存空間，也可以把系統(tǒng)應用程序的數(shù)據(jù)傳送到其他程序中，提供給用戶數(shù)據(jù)讀寫和存儲的功能。

最后，Intent組件屬于運行綁定機制。使用Intent組件必須向系統(tǒng)表達請求或意愿，系統(tǒng)才能夠參考其請求進行組件的分配。

3.2 環(huán)境構建

Android應用程序開發(fā)分為應用程序開發(fā)和開發(fā)環(huán)境兩個部分。

以Windows系統(tǒng)環(huán)境下為例，Android應用程序開發(fā)普遍使用Eclipse+ADT作為開發(fā)工具。在下載JDK包后進行安裝，然后進行系統(tǒng)環(huán)境變量的添加與修改就完成了JAVA開發(fā)環(huán)境的搭建。另外，開發(fā)者還要下載AndroidSDK就可以進行模擬器的安裝，便于今后Android應用程序的調(diào)試。

4 結束語

總的來說，Android系統(tǒng)是一個基于Linux開發(fā)的，優(yōu)秀的智能手機操作系統(tǒng)。其優(yōu)秀而開源的系統(tǒng)加上豐富的系統(tǒng)組件，能夠給眾多開發(fā)人員在應用程序的開發(fā)得到更加流暢的體驗。今后，勢必會有更多的程序開發(fā)人員加入Android開發(fā)的隊伍，我們也將更加深入的發(fā)掘系統(tǒng)的價值，實現(xiàn)更加深度的智能化。