【译】Android系统简介

简介 

本文主要介绍Android的基础知识和体系结构，本文主题：

• 简介什么是Android，为什么开发者需要关注Android；
• Android体系结构（如Linux Kernel, Libraries, Android Runtime, Application Framework, Applications）和构建Android应用的主要组件（Activities, Services, Broadcast Receivers, Content Providers）；
• 扩展：Intent和Fragement；

背景

• 最好对JAVA开发有所了解；
• Android开发环境；（另一翻译文章）

Android简介

Android是基于linux内核为智能手机和平板设计的操作系统。Android最初是由Andy Robin在二十一世纪初创建，后被Google收购，并在2005年被命名Android。Android被“开放手机联盟”所属，由Google维护。

Android最大的优势是其开源，目前有大量的设备支持Android系统，而且已经构造了Android生态系统。

第一款Android手机G1是由HTC生产，Google的android团队在同期也发布了Android SDK 1.0版本。Android版本历史：

 Android和其他移动平台

下图是Android系统和其他移动平台的简介:

下面是些为什么选择Android的原因（译者没有好的词汇，此处保留原词汇）：

• Multiple devices
• Screen size
• Widgets
• Changeable keyboard
• Deep cross-app integration
• Better User Interface
• Cloud-connected experience
• Price points
• Customization
• Live wallpapers
• Custom launchers
• Custom ROMs
• Speed of improvement

为什么开发者需要关心Android系统或应用的开发？

Android成长的非常迅速，由于Android开源，开发者可以深入了解android相关API的设计和使用，并有机会为android社区做贡献。

同时开发者也可使用开源的工具来构建Android应用程序；当前，Android系统已经广泛应用于手机，平板电脑，电视，手表和汽车等领域；因此，这对于开发者来说，Android有一个宽广的市场。

Android体系结构

 Linux Kernel

Android系统在底层是依赖于Linux 2.6内核来进行安全管理、内存管理、进程管理、网络管理和驱动模型管理。Linux Kernel层由各种驱动组成，如摄像头，WiFi和视频等。

尽管Android底层使用Linux Kernel，但也不是完全使用，Android也针对性的在原有内核基础上进行了一些封装或修改。

Android Libraries

以下是Android Libraries层封装的主要模块：

• FreeType - 一个高质量的字体引擎，支持位图和向量格式；
• SGL - 2D图形渲染引擎的核心库；
• Libc - 基于Linux 嵌入式开发优化过的C标准库；
• SQLite - 轻量级的关系数据库；
• SSL - 网络通信的安全协议；
• OpenGL ES - 3D图形渲染引擎；
• WebKit - 浏览器内核；

以下是Android设备提供的核心API包:

• android.view - 包含核心的用户界面接口的视图包(view package)；
• android.widget - 所有的widget都是基于view package进行封装的，提供统一的UI元素如按钮，列表等可供开发者重复使用；
• android.os - 由操作系统包(operating system package)组成，主要用来调试应用程序、跟踪应用、消息机器、控制设备的电源状态和提供管理系统进程的工具等；
• android.util - android的工具包（util package）主要由一些基础的工具类组成，如：字符串格式，读写josn数据，XML解析，时间处理和事件日志(event log)的读取等；
• android.graphics - android图形接口由一些基础的图形类组成，如：canvas, colors, drawing primitives等；
• android.text - android text包主要包含用来出来文本的工具；
• android.database - 主要包含一些数据库的工具类；SQLite是android默认使用的数据库，android使用SQLite来存储一些私有数据；此包也包含一些出来content provider的工具类；
• android.content - android content由一些在设备上读取和发布数据的类组成；同时也提供一些资源管理，content share和包管理(package management)的服务；
• com.google.android.maps - 提供google maps的控件和API;
• android.app - 提供读取Application Model；主要包含Activities和Service APIs;
• android.provider - 提供访问标准content provider，如：日历，媒体和联系人等；可以使用provider package提供的一些类来从conteng provider里添加或移除预定义的数据；
• android.telephony - Telephony APIs主要提供管理电话通讯的一些API，如：打电话，管理电话状态和发信息等；
• android.webkit - 提供Web相关的一些APIs。比如WebView 控件可以在activity里面嵌入浏览器和cookie管理；
• android.security - 处理安全子系统；
• android.network - 处理网络访问；

Android Runtime

Android应用程序及其Application Framework几乎都是使用JAVA来开发的。不同于JVM虚拟机，Android使用的是另一运行时虚拟机Dalvik。

Dalvik和JVM关键区别在于Dalvik是基于寄存器(register)的，而JVM是基于堆栈(statck)的；Dalvik是为了在小内存和低CPU设备上运行而设计，同时也考虑多个应用程序同时运行时的效率；

（注意： Dalvik使用底层的linux kernel来管理内存和线程）

在Android 4.4中，引入了新的虚拟机ART（android run time），ART在APP安装的时候把APP编译成本地代码(native code)。ART可以大幅的提高程序的运行效率，因为不需要APP在每次运行时JIT做just in time compilation。

（注意： 使用ART在安装的时候耗时比Dalvik要长，但其带来的好处是显而易见的）

ART的主要特色：

• 提前编译（Ahead of Time (AOT) compilation），新的运行时ART引入了新的编译机制，在程序安装的时候将程序翻译成本地代码，这可以大幅的提高程序的运行效率，因为没有必要在每次APP运行时做Just in Time Compilation；但在安装的时候会很耗时，不过，这也仅此一次；ART使用dex2oat工具在设备上编译应用程序，dex2oat接收.dex作为输入， 编译生成机器可执行的代码。
• 改进了垃圾回收机制（garbage collection），Dalvik在垃圾回收的时候有两次暂停并且耗时10毫秒；ART有一次暂停并且耗时只需2毫秒；ART中Full GC也是在手机锁屏之后再进行的；ART使用了全新的memory allocator: Rosalloc.

 Application Framework

Application Framework提供了各种开发Android App的APIs。这一层有很多文档可以去了解，而且推荐开发者去深入了解，这样，才容易创建出很多有创新性的和很好的应用。

Android提供了一个开发的开发环境，开发者可以免费使用这些APIs，比如后台运行服务，通知，读取位置信息等。

• Activity Manager - 是一个非常重要的组件，用来管理应用程序的生命周期；
• Content Provider - 管理不同应用间的数据共享；
• Location Manager - 管理位置信息，GPS和手机基站；
• Package Manager - 持续跟踪已安装的应用程序；
• Telephony Manager - 管理设备上的手机通讯服务；
• Resource Manager - 管理应用程序使用各种资源；
• Notification Manager - 管理在状态栏上显示自定义的提示信息；

Applications

Applications是android体系结构最顶层的一层，我们所开发的应用程序大都是在这一层，而且是使用JAVA开发；下面是这层默认有的一些层序：

• Web Browser
• SMS Client
• Dialer
• Contact Manager

PS:花了大半天的时间，断断续续才翻译了这么多。原文实在是有点长，这里先到此为止，后面再续一篇。

备注： 

1. 本文在翻译过程中有所删减；

2. 关键词汇没有翻译，以免混淆理解；

3. 原文：http://www.codeproject.com/Articles/802449/Article

本文版本历史：

初始版  2014.08.31