1.1 Android簡介

1.1.1 Android發展簡史

Android平臺采用了整合的策略思想，包括底層的Linux操作系統、中間層的中間件和上層的應用程序。從2007年至今，Android經歷了多種版本，由于其固有的平臺特征，如今在手機市場中的占有率居高不下。

Android最早發布的版本是2007年11月的Android 1.0 beta，迄今為止已經發布了多個更新版本。這些更新版本是以前一個版本為基礎修復并添加新功能。

從2009年4月開始，Android操作系統改用甜點名稱來作為版本代號，這些版本按照大寫字母的順序來進行命名，具體有：紙杯蛋糕（Cupcake）、甜甜圈（Donut）、閃電泡芙（éclair）、凍酸奶（Froyo）、姜餅（Gingerbread）、蜂巢（Honeycomb）、冰淇淋三明治（Ice Cream Sandwich）、果凍豆（Jelly Bean）、奇巧（Kit Kat）、棒棒糖（Lollipop）、棉花糖（Marshmallow）、牛軋糖（Nougat）、奧利奧（Oreo）、餡餅（Pie）。此外，Android操作系統曾經還有兩個預發布的內部版本，它們分別是鐵臂阿童木（Astro）和發條機器人（Bender）。

截至2018年9月，Android發布的各版本編號、中/英文名稱、發布時間以及API Level的對應關系如表1-1所示。

1.1.2 Android系統架構

Android系統架構如圖1-1所示。從圖中可以看出Android系統架構分為4層，從下到上分別是Linux內核層、系統運行庫層、應用程序框架層和應用程序層。圖中的每一層都使用其下面各層所提供的服務。

Android以Linux操作系統內核為基礎，借助Linux內核服務實現硬件設備驅動、進程和內存管理、網絡協議棧、電源管理、無線通信等核心功能。

內核驅動和用戶軟件之間還存在硬件抽象層（Hardware Abstract Layer，HAL）。它對Linux內核驅動程序進行了封裝，將硬件抽象化，屏蔽了底層的實現細節。它將Android應用程序框架層與Linux內核層的設備驅動隔離，使應用程序框架的開發盡量獨立于具體的驅動程序，從而減少了對Linux內核的依賴。HAL規定了一套應用層對硬件層讀寫和配置的統一接口，本質上就是將硬件的驅動分為用戶空間和內核空間兩個層面：Linux內核驅動程序運行于內核空間，硬件抽象層運行于用戶空間。因為在Android官方系統架構圖中沒有標明HAL，所以該層在圖1-1中用虛線框表示。

系統運行庫層由系統類庫和Android運行時構成。其中，大部分系統類庫用C/C++語言編寫，它們提供的功能通過Android應用程序框架為開發者所使用。Android運行時包含核心庫和Dalvik虛擬機兩部分。核心庫主要提供Android的核心API（Application Programming Interface，應用程序接口）。Dalvik虛擬機是能適應低內存、低處理器速度的移動設備環境的基于Apache并被改進的Java虛擬機。它依賴于Linux內核，實現了進程隔離與線程調試管理、安全和異常管理、垃圾回收等重要功能。需要注意的是，Dalvik虛擬機并非傳統意義上的Java虛擬機（Java Virtual Machine，JVM），它不僅沒有按照Java虛擬機的規范來實現，而且兩者不兼容。從本質上來看，Dalvik虛擬機基于寄存器，而JVM基于棧。一般認為，基于寄存器的實現雖然更多依賴于具體的CPU結構，硬件通用性稍差，但其使用等長指令，在效率速度上較傳統JVM更有優勢。

應用程序框架層提供開發Android應用程序所需的一系列類庫，使開發人員可以進行快速的應用程序開發，方便重用組件，也可以通過繼承實現個性化的擴展。

Android平臺的應用程序層包括各種與用戶直接交互的應用程序，或用Java語言編寫的運行于后臺的服務程序。例如，智能手機上實現的常見基本功能程序，諸如短信客戶端程序、電話撥號程序、圖片瀏覽器、日歷、游戲、地圖、Web瀏覽器以及開發人員開發的其他應用程序。