参考资料:
Android系统架构
Android是以Linux为核心的手机操作平台,作为一款开放式操作系统,随着Android的快速发展,如今已允许开发者使用多种来开发Android,而不再是以前只能使用Java开发Android应用程序的单一局面,因而受到众多开发者的欢迎,成为真正意义上的开放式操作系统。 在Android中,开发者可以使用作为编程语言来开发应用程序,也可以通过NDK使用C/作为编程语言来开发应用程序,也可使用
SL4A来使用其他各种脚本语言进行编程(如:、、、等等),还有其他诸如:(qt for android)、(mono for android)等一些著名编程框架也开始支持Android编程,甚至通过,开发者还可以使用作为编程语言来开发应用程序。另外,谷歌还在2009年特别发布了针对初学者的Android ,该语言类似。而在网页编程语言方面,,,HTML5,、、dojo、mobl、PhoneGap等等都已经支持Android开发。 而在Android系统底层方面,Android使用C/C++作为开发语言。
应用程序(部分) 早期的Android应用程序开发,通常通过(Android软件开发包)下使用Java作为编程语言来开发应用程序,但通过不同的软件开发包,则使用的编程语言也不同。 例如开发者可以通过Android NDK(Android Native开发包)使用C语言或者C++语言来作为编程语言开发应用程序。同时谷歌还推出了适合初学者编程使用的语言,该语言类似微软公司的语言。此外,谷歌公司还推出了Google App Inventor开发工具,该开发工具可以快速地构建应用程序,方便新手开发者。
Java开发方面 Android支持使用Java作为编程语言来开发应用程序,而Android的Java开发方面从接口到功能,都有层出不穷的变化。考虑到Java虚拟机的效率和资源占用,谷歌重新设计了Android的Java,以便能提高效率和减少资源占用,因而与J2ME等不同。
其中Activity等同于J2ME的MIDlet,一个 Activity 类()负责创建视窗(Windows),一个活动中的Activity就是在 foreground(前景)模式,背景运行的程序叫做Service。两者之间通过由ServiceConnection和AIDL连结,达到复数程序同时运行的效果。如果运行中的 Activity 全部画面被其他 Activity 取代时,该 Activity 便被停止(Stopped),甚至被系统清除(Kill)。 View等同于J2ME的Displayable,程序人员可以通过 View 类与“XML layout”档将UI放置在视窗上,Android 1.5的版本可以利用 View 打造出所谓的 Widgets,其实Widget只是View的一种,所以可以使用xml来设计layout,HTC的Android Hero手机即含有大量的widget。至于ViewGroup 是各种layout 的基础抽象类(abstract class),ViewGroup之内还可以有ViewGroup。View的构造函数不需要再Activity中调用,但是Displayable的是必须的,在Activity 中,要通过findViewById()来从XML 中取得View,Android的View类的显示很大程度上是从XML中读取的。View 与事件(event)息息相关,两者之间通过Listener 结合在一起,每一个View都可以注册一个event listener,例如:当View要处理用户触碰(touch)的事件时,就要向Android框架注册View.OnClickListener。另外还有Image等同于J2ME的BitMap。
C/C++开发方面 早期的Android开发只支持Java作为编程语言开发应用程序,因而使得其他语言开发者只能望而却步。2010年4月,谷歌正式对开发者发布了Android NDK,NDK允许开发者使用C/C++作为编程语言来为Android开发应用程序,初版的NDK使得开发者看到了C/C++在Android开发中的希望。 但是,当前版本的NDK在功能上还有很多局限性:NDK并没有提供对应用程序生命周期的维护;NDK也不提供对Android系统中大量系统事件的支持;对于作为应用程序交互接口的UI API,当前版本的NDK中也没有提供。但是相对于初版的NDK,现在的NDK已经进行了许多重大的功能改进。 由此可见,NDK仍然需要完善和发展,相信未来随着NDK的发展,NDK可以做得更多更好。
中介软件 与应用程序的沟通桥梁,应用分为两层:函数层(Library)和虚拟机(Virtual Machine)。 Bionic是 Android 改良libc的版本。Android 同时包含了Webkit,所谓的Webkit 就是Apple Safari 浏览器背后的引擎。Surface flinger 是就2D或3D的内容显示到屏幕上。Android使用工具链(Toolchain)为Google自制的Bionic Libc。 Android采用OpenCORE作为基础多媒体框架。OpenCORE可分7大块:PVPlayer、PVAuthor、、PacketVideo Multimedia Framework(PVMF)、Operating System Compatibility Library(OSCL)、Common、OpenMAX。 Android 使用skia 为核心图形引擎,搭配OpenGL/ES。skia与Linux Cairo功能相当,但相较于Linux Cairo, skia 功能还只是雏形的。2005年Skia公司被Google收购,2007年初,Skia GL源码被公开,目前Skia 也是Google Chrome 的图形引擎。 Android的多媒体数据库采用SQLite数据库系统。数据库又分为共用数据库及私用数据库。用户可通过ContentResolver类(Column)取得共用数据库。 Android的中间层多以Java 实现,并且采用特殊的Dalvik 虚拟机(Dalvik Virtual Machine)。Dalvik虚拟机是一种“暂存器型态”(Register Based)的Java虚拟机,变量皆存放于暂存器中,虚拟机的指令相对减少。 Dalvik虚拟机可以有多个实例(instance), 每个Android应用程序都用一个自属的Dalvik虚拟机来运行,让系统在运行程序时可达到优化。Dalvik 虚拟机并非运行Java字节码(Bytecode),而是运行一种称为.dex格式的文件。
硬件抽像层 Android 的 (硬件抽像层)是能以封闭源码形式提供硬件驱动模块。HAL 的目的是为了把 Android framework 与 Linux kernel 隔开,让 Android 不至过度依赖 Linux kernel,以达成 kernel independent 的概念,也让 Android framework 的开发能在不考量驱动程序实现的前提下进行发展。 HAL stub 是一种代理人(proxy)的概念,stub 是以 *.so 档的形式存在。Stub 向 HAL“提供”操作函数(operations),并由 Android runtime 向 HAL 取得 stub 的 operations,再 callback 这些操作函数。HAL 里包含了许多的 stub(代理人)。Runtime 只要说明“类型”,即 module ID,就可以取得操作函数。
内核 Android 是运行于 Linux kernel之上,但并不是/Linux。因为在一般GNU/Linux 里支持的功能,Android 大都没有支持,包括Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango及Glibc等都被移除掉了。Android又以bionic 取代Glibc、以Skia 取代Cairo、再以opencore 取代FFmpeg 等等。Android 为了达到商业应用,必须移除被GNU GPL授权证所约束的部份,例如Android将驱动程序移到 userspace,使得Linux driver 与 Linux kernel彻底分开。bionic/libc/kernel/ 并非标准的kernel header files。Android 的 kernel header 是利用工具由 Linux kernel header 所产生的,这样做是为了保留常数、数据结构与宏。 目前Android 的 Linux kernel控制包括安全(
Security),存储器管理(Memory Management),程序管理(Process Management),网络堆栈(Network Stack),驱动程序模型(Driver Model)等。下载Android源码之前,先要安装其构建工具 Repo来初始化源码。Repo 是 Android 用来辅助Git工作的一个工具。
安全权限机制 Android本身是一个权限分立的操作系统。在这类操作系统中,每个应用都以唯一的一个系统识别身份运行(Linux用户ID与群组ID)。系统的各部分也分别使用各自独立的识别方式。Linux就是这样将应用与应用,应用与系统隔离开。 系统更多的安全功能通过权限机制提供。权限可以限制某个特定进程的特定操作,也可以限制每个URI权限对特定数据段的访问。 Android安全架构的核心设计思想是,在默认设置下,所有应用都没有权限对其他应用、系统或用户进行较大影响的操作。这其中包括读写用户隐私数据(联系人或电子邮件),读写其他应用文件,访问网络或阻止设备待机等。 安装应用时,在检查程序签名提及的权限,且经过用户确认后,软件包安装器会给予应用权限。从用户角度看,一款Android应用通常会要求如下的权限: 拨打电话、发送短信或彩信、修改/删除SD卡上的内容、读取联系人信息、读取日程信息,写入日程数据、读取电话状态或识别码、精确的(基于GPS)地理位置、模糊的(基于网络获取)地理位置、创建蓝牙连接、对互联网的完全访问、查看网络状态,查看 WiFi状态、避免手机待机、修改系统全局设置、读取同步设定、开机自启动、重启其他应用、终止运行中的应用、设定偏好应用、震动控制、拍摄图片等。 一款应用应该根据自身提供的功能,要求合理的权限。用户也可以分析一款应用所需权限,从而简单判定这款应用是否安全。如一款应用是不带广告的单机版,也没有任何附加内容需要下载,那么它要求访问网络的权限就比较可疑。
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