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Android

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简介编辑本段

    Android(读音:英:['ændrɔɪd],美:[ˈænˌdrɔɪd]),中文用户多以非官方名称“安卓”称之,是一个基于Linux内核与其他开源软件的开放源代码的移动操作系统,由谷歌成立的开放手持设备联盟持续领导与开发。
    Android Inc.于2003年10月由安迪·鲁宾、利奇·米纳尔(英语:Rich Miner)、尼克·席尔斯(英语:Nick Sears)、克里斯·怀特在加州帕罗奥图创建。Android最初由安迪·鲁宾等人开发制作,最初开发这个系统的早期方向是创建一个数字相机的先进操作系统,但是后来发现相机市场规模不够大,加上智能手机发展趋势快速成长,于是Android成为一款面向智能手机的操作系统。于2005年7月11日Android Inc.被美国科技企业Google收购。
安卓系统安卓系统

基本信息编辑本段

软件名称    Android(安卓)
创始人    安迪·鲁宾
开发者    谷歌、开放手持设备联盟
编程语言    C(内核)、C++(部分第三方软件)、Java(用户界面)、Kotlin、Python
操作系统家族    类Unix系统
运作状态    开发中
源码模式    开放源代码与部分专有组件
初始版本    Android 1.0 beta(2007年11月5日)
最新版本    Android 12 开发者预览版 3 / 2021年4月21日
市场取向    智能电话、平板电脑、个人电脑(Chrome OS)、智能电视、车载信息系统、智能手表(Wear OS)
支持的语言    100+种
软件包管理系统    APK (主要透过Google Play;也可以在本机安装或是从其他来源,例如F-Droid)
支持平台    32及64位的ARM、x86、x86-64
内核类别    宏内核(Linux内核)
用户空间    Bionic (软件)、mksh、Toybox。
默认用户界面    图形用户界面(多点触控)
许可证    Apache许可证2.0、GPL v2(修改的Linux内核)

历史编辑本段

成立

    “Sooner”原型手机搭载着尚未发布的Android系统。
   2003年10月,有“Android之父”之称的安迪·鲁宾、利奇·米纳尔(英语:Rich Miner)、尼克·席尔斯(英语:Nick Sears)、克里斯·怀特在美国加利福尼亚州帕罗奥图共同成立了Android科技公司(英文:Android Inc.),鲁宾把Android项目描述为“有极大的潜能以开发更智能的移动设备,以更了解其用户的位置及偏好。”该公司早期的方向是为数字相机开发先进的操作系统,此亦是2004年4月该公司向投资者介绍的基础。尽管Android科技公司的创始人和员工过去都具有各自的科技成就,但是Android科技公司的经营只显露出它在智能手机软件的方面,该公司随后认为相机市场不足以实现其目标,并且在5个月之后努力把Android转移到一款可跟Symbian及微软Windows Mobile互相媲美的手机操作系统。
   在Android科技公司成立初期,鲁宾在吸引投资者方面遇到困难,他也为公司花光所有钱,使公司面临着被驱逐的景况。就在此时,鲁宾的一位密友,斯蒂弗·帕尔曼(Steve Perlman)给他一个里面装有1万美元现金的信封,此后不久,此笔未披露的金额被视为种子资金。然而帕尔曼拒绝鲁宾所给他的股份,因他并非是以投资的方式给鲁宾这笔钱,他表示:“我这样做是因为我相信这件事,并且我想帮安迪。”

命名由来

   Android一词最早出现于法国作家维利耶·德·利尔-阿达姆·利尔亚当(Auguste Villiers de l'Isle-Adam)在1886年发表的科幻小说《未来夏娃(L'Ève future)》中。他把外表像人的机器人取名为Android。

Android标志

   Android是一个全身绿色的机器人,半圆形的头部,有两支天线和空白的点作为眼睛。它的头部与身体之间有空白的区域,相似于一枚有平底的鸡蛋,两侧各有两个圆角矩形,作为它的双臂。Android的标志是由Ascender公司设计,颜色采用了PMS 376C和RGB中十六进制的#A4C639来绘制,这是Android操作系统的品牌象征。当中的文字使用了Ascender公司专门制作的称之为“Google Droid”的字体。有时候,它会以纯文字的标志展示。

收购和发展

   2005年7月11日,Google以高于$5,000万美元的价钱收购了Android科技公司,使其成为Google旗下的一部分。Android的关键人物包括安迪·鲁宾、利奇·米纳尔和克里斯·怀特,以及所有Android科技公司的员工都一并加入Google,作为收购的一部分。当时并没有人知道Google为何会作出这项收购,引来许多的猜测,后来证实Google正是借助该次收购正式进入移动领域。根据前Google CEO施密特的说法,收购Android目的是抗衡微软,试图阻止微软在移动市场复制桌面市场的成功。在Google,由鲁宾领导的团队开发了一个基于Linux内核驱动的移动操作系统的平台,该开发项目便是Android操作系统。Google向手机制造商及手机网络供应商推出该平台,承诺提供一个灵活可靠并可升级的系统,为Android提供一个广阔的市场。Google组织了一系列硬件及软件的合作伙伴,并向运营商示意指公司开放到各种程度的合作。
   2006年12月,《华尔街日报》和英国广播公司(BBC)报导了Google有机会进入移动领域的传闻,Google有可能推广移动领域下的各种Google服务,并且将推出一款名为Google电话的自有品牌智能手机。另有传闻指出,按照Google的作风,将有可能呈现出新的智能手机制造商和运营商模式。传闻指其早期原型跟BlackBerry手机非常相似,没有触摸屏和物理QWERTY键盘,但这其实也是针对微软而做的,因为当时的Windows Mobile手机有很多都是这样的设计。然而2007年苹果公司推出iPhone,这令Android创始人安迪·鲁宾对原型机大为不满,意味着Android系统的设计“不得不回到草稿重新来过”。Google后来修改了Android系统的规范文档,指出“支持触摸屏”,虽然“产品的设计是以离散物理按钮作为假设,因此触摸屏不能完全取代物理按钮”。
   2007年9月,Google提交了多项移动领域的专利申请。但并没有人知道,Google将会推出的是一款名为Android的智能手机操作系统。更多的猜测是,Google会推出一款像iPhone一样的自有品牌智能手机系列。
   2007年9月,数字杂志《Information Week》报导了一项Evalueserve的研究报告,指Google已在移动电话领域上提交了多份专利申请。
   2007年11月5日,在Google的领导下,成立了开放手持设备联盟(Open Handset Alliance),那是包括Google在内的科技公司联盟,其他成员包括HTC、摩托罗拉、Samsung等设备制造商,无线运营商则包括Sprint及T-Mobile,芯片制造商高通及德州仪器,目标是为移动设备开发“首个真正开放和全面的移动设备平台”。随后,其他厂商加入,包括Broadcom、Intel、LG、Marvell等。联盟开放手持设备联盟的创建目的是为了创建一个更加开放自由的移动电话环境。而在开放手持设备联盟创建的同一日,联盟对外展示了他们的第一个产品:一部搭载了以Linux 2.6为核心基础的Android操作系统的智能手机。该年内,开放手持设备联盟正面对着另外两个其他的开源码的竞争对手,包括Symbian基金会和LiMo基金会,LiMo基金会开发了一个基于Linux的移动操作系统,就如Google。
   2008年12月9日,新一批成员加入开放手持设备联盟,包括ARM、华为、索尼等公司。
   自2008年以来,Android已有许多更新以逐步改进其操作系统,并增加了新功能及修复了以前版本的错误。每个主要版本的名称都以甜品或含糖的小食并按字母顺序来命名,最初的几个Android版本按此顺序称为“纸杯蛋糕(Cupcake)”、“甜甜圈(Donut)”、“闪电泡芙(Eclair)”和“优格霜淇淋(Froyo)”。
   为了跟iPhone 3G能互相媲美,诺基亚和黑莓手机于2008年均宣布有关触摸屏的智能手机的信息,Android的焦点最终也转向触摸屏。第一款运行Android系统的商用智能手机是HTC Dream,亦名为T-Mobile G1,该智能手机于2008年9月23日发布。
   同时,一个负责持续发展Android操作系统的开源代码项目成立了AOSP(Android Open Source Project)。除了开放手持设备联盟之外,Android还拥有全球各地开发人员组成的开源社区来专门负责开发Android应用程序和第三方Android操作系统来延长和扩展Android的功能和性能。
   随着2013年Android发布新版本奇巧巧克力,Google解释“由于这些设备使我们的生活如此甜蜜,每个Android版本都以甜品来命名”,虽然Google的发言人在接受CNN访谈时指:“这有点像内部团队的事情,我们更愿意做多一点—我该怎样说呢—我会说在这个问题上有点难以捉摸的。”
   2010年,Google推出了Nexus系列的设备,他们与不同的合作设备制造商一起生产新设备并推出新的Android版本。该系列被形容为“透过引入新软件迭代和硬件标准使其在Android的历史中发挥了关键作用,并成为不会因"历代的更新"导致软件膨胀而闻名”。在2013年5月的Google开发者大会上,他们宣布了Samsung Galaxy S4的特别版,特别版在于它搭载了原生Android,并承诺能快速接收新的系统更新。设备将成为“Google Play Edition”的开始,其他设备也会随之而来,包括HTC One (M7)以及Moto G。2015年,Google Play Edition版步入了历史。
   从2008至2013年,雨果·巴拉担任Android产品发言人,参与Google年度开发人员会议的Google开发者大会。他于2013年8月离开Google,并随即加入中国手机制造商小米。在他离任不足六个月前,Google时任CEO拉里·佩奇在一篇博客文章中宣布,鲁宾从Android部门转移到Google的新项目,而桑德尔·皮蔡将会成为Android的新主管。皮蔡本人最终转换了职位,随着Google重组大型联合的Alphabet集团,他在2015年8月成为了Google的新任CEO,让浩史·洛克海默(英语:Hiroshi Lockheimer)成为Android的新任负责人。
   2014年6月,Google发布了Android One,那是一组“硬件参考模型”,这将容许(设备制造商)以低成本轻松打造高质量手机。同年9月,Google宣布推出首款在印度发布的Android One手机。然而科技网站《Recode(英语:Recode)》在2015年6月报导该项目“令人失望”,引用指“消费者和制造伙伴不情愿”及“搜索公司不奏效因从未破解硬件”。Google计划于2015年8月重推Android One,一周之后,该公司宣布非洲成为该计划的下一个地点。2017年1月,《信息(The Information)》报导称Google正在将其低成本的Android One计划扩展至美国,尽管《边缘(The Verge)》指该公司可能不会生产实体的设备。
   2016年10月,Google发布智能手机Pixel,作为Google推出的第一款手机,并且在更广泛推出之前,专门展示某些软件功能,例如Google助理。Pixel手机取代了Nexus系列。
   2019年8月23日,Google宣布从Android Q开始不再以甜品命名,且直接称Android Q为Android 10。

系统特点编辑本段

界面

   Android的默认用户界面主要基于直接操作,透过触控松散地对应现实动作以作出输入,例如滑动、点击、捏动和反向挤压,随着虚拟键盘,以操控屏幕上的对象。游戏控制器及物理键盘都能透过蓝牙或USB得到支持。在回应用家的输入方面,设计旨在提供立即流畅的触摸界面,经常使用设备的振动功能向用户提供触觉反馈。内部硬件,例如是加速规、陀螺仪、距离传感器都能被某些应用程序来回应用户的操作,例如根据设备的方向来把屏幕由纵向调整为横向,或容许用户透过旋转设备,在赛车游戏中驾驶车辆。
   当Android设备引导就会进入主画面,那是设备的主要导航及信息“枢纽”,类似于个人电脑的桌面。Android的主画面通常由应用程序图标及小工具(widget)组成,应用程序图标引导相关的应用程序,而小工具则会实时显示,并会自动更新内容,例如天气预报、用户的电子邮件,或是直接在主画面上看新闻摘要。主画面可以由若干页面组成,用户可以在这些页面之间来回滑动。Google Play上提供的第三方应用程序,而其他的应用程序商店可以广泛使用重新定义的 主画面主题包,甚至模仿其他操作系统的外观,例如Windows Phone。大多数制造商会定制他们Android设备的外观和功能,以从竞争对手中脱颖而出。
   屏幕顶部是状态栏,显示有关设备及其连接的信息。用户可把状态栏“拉下”,以显示应用程序显示的重要信息,或屏幕更新的通知。通知是“当用户的应用程序在非使用时所提供简短、及时和相关的消息。”当点击了,用户会被引导到该app内与该通知相关的屏幕。从Android Jelly Bean开始,可扩展通知“允许用户透过点击通知上的图标,以便它扩展和显示从通知中得知的更多信息以及有可能的应用操作。”
   “所有应用程序”的屏幕将会所有已安装的应用程序,用户可以将应用程序从列表拖曳到主画面上。“最近”的屏幕让用户在最近使用过的应用程序之间进行切换。

应用程序

   应用程序(简称apps)是扩展设备功能的软件,都是利用Android软件开发工具包(SDK)编写的,通常是Java编程语言。Java可以与C语言或C++结合使用,并且可以选择非默认的运行时库共享,以允许获得更好的C++支持。虽然Google的Go是有一组有限的应用程序接口(API),然而它也支持编程语言。2017年5月,Google宣布支持Kotlin编程语言。
   SDK包含一套全面的开发工具,包括调试器、函数库、基于虚拟机镜像的仿真器、文档,示例代码和教程。最初,Google支持的集成开发环境(IDE)是使用Android开发工具(ADT)插件的Eclipse;在2014年12月,Google基于IntelliJ IDEA而发布Android Studio,作为Android应用程序开发的主要IDE。其他可用的开发工具,包括应用程序的本地开发包(英语:Android software development#Android NDK)(NDK),或是用于C或C++中的扩展,MIT应用开发者,那是让新手程序员的视觉环境,以及各种跨平台移动应用程序框架(英语:Mobile development framework)。2014年1月,Google推出了一个基于Apache Cordova的框架,把Google Chrome、HTML5及网络应用程序移植到Android,包装于本机应用程序的外壳中。
   Android拥有越来越多第三方应用程序的选择,用户可以透过下载和安装应用程序的APK(Android应用程序包),或利用应用程序商店来下载,允许用户在那里进行安装、更新和移除。Google Play是安装在Android设备上的主要应用程序商店,那些程序都符合Google的兼容性要求,并获得Google移动服务软件许可。Google Play商店允许用户浏览、下载及更新Google和第三方开发者发布的应用程序;截至2013年7月,Google Play商店中有超过1,000,000个适用于Android的应用程序。截至2013年7月,已有500亿个应用程序获得安装。一些电信商为Google Play应用程序提供直接结算,把应用程序的成本添加到用户的月结单中。截至2017年5月,每月使用Gmail、Android、Chrome、Google Play和Google地图的活跃用户超过10亿。
   由于Android系统的开放性质,使它吸引许多第三方应用程序市场的竞争,及由于违反了Google Play商店的政策或是其他原因而不允许发布的应用程序替代品,第三方应用程序商店的例子包括是亚马孙应用商店、GetJar(英语:GetJar)及SlideMe。另一个替代市场F-Droid,旨在提供仅在自由(英语:Free software license)和开源许可下分发的应用程序。

内存管理

   由于Android设备通常采用电池供电,因此Android旨在管理流程以将耗电降至最低。当应用程序未使用时,系统会暂停其操作,虽然可以在关闭期间立即使用,但它并不会使用电池电源或CPU资源。当内存不足时,系统将会自动隐藏地开始关闭长时间内处于非活跃状态下的进程。Lifehacker在2011年的报告指出,第三方任务杀手应用程序是弊大于利。

硬件支持编辑本段

   Android的主要硬件平台为ARM架构(包括ARMv7及ARMv8-A ),在更高端版本的Android中也正式支持x86及x86-64的架构。非官方的Android-x86的项目在得到官方正式支持之前为x86架构提供支持。ARMv5TE和MIPS32/64架构于过去得到支持,但在后来的Android版本中遭到删除。自2012年以来,随着拥有英特尔处理器的Android设备开始出现,包括手机及平板电脑。在得到对64位平台的支持同时,Android最初是在64位x86上运行,后来就在ARM64。自从Android 5.0 “Lollipop”以来,除32位变体(32-bit variants)外,还支持所有64位变体(64-bit variants)的平台。
   运作Android 7.1的设备对RAM最低要求的范围从最佳硬件的2GB降到最常见屏幕的1GB;最低规格的32位智能手机最小需要512MB。Android 4.4的建议是至少需要512MB的RAM,而对于“低RAM”设备,340MB是必需的最低容量,不包括专用内存的各种硬件组件,例如基带处理器。Android 4.4 需要32位的ARMv7, MIPS或x86的架构处理器(后两者是非官方连接端口),以及与OpenGL ES 2.0兼容的图形处理器(GPU)一同使用。Android支持OpenGL ES 1.1、2.0、3.0、3.1及截至现时为止最新的主要版本3.2及自Android 7.0的Vulkan (API)(和版本1.1适用于某些设备。某些应用程序可能会明确要求使用某个版本的OpenGL ES,并且运行此类应用程序需要合适的GPU硬件。
   Android设备包括了许多可选的硬件部件,包括静止或视频录像机、GPS、方向传感器(英语:Orientation sensing)、专用游戏控制器、加速规、陀螺仪、气压计、磁强计、接近传感器、压力传感器、温度计和触摸屏。某些硬件组件不是必需的,但在某些类别的设备(如智能手机)中成为了标准组件,若存在其他要求,则适用。最初需要一些其他硬件,但那些要求都经已放宽或完全取消。例如,由于Android最初是作为手机操作系统而开发的,因此必须麦克风等那些硬件,而随着时间的推移,这些手机功能变成可选的项目。Android曾经需要一台自动对焦的相机,这款相机已经放宽到成为固定焦距相机,若是现存的话,当Android开始在数字视频转换盒(俗称机顶盒)上使用时,相机就能完全被丢弃了。
   Android除了在智能手机和平板电脑上运作外,还可以在一些附有键盘和鼠标的普通PC硬件上运作。除了可在商用硬件上使用外,Android也有类似于PC硬件友好的版本,可以从Android-x86的项目中免费提供,包括个人订制的Android 4.4版本。使用作为Android SDK(英语:Android software development#Android SDK)一部分的仿真器,或第三方的仿真器,Android也可以在x86架构上非本机地运行。中国的一些公司基于Android,正在构建PC与移动设备的操作系统,是“Google Android与Microsoft Windows之间的直接竞争。”中国工程学院指出,随着中国禁止在政府电脑上使用Windows 8,数十家公司正在定制Android系统。

软件开发编辑本段

更新升级

   Android是由Google开发的,直至准备发布前最新的修改及更新,在这一点上源代码可供Android开源项目(AOSP)使用,这是一个由Google领导的开源计划。AOSP代码可于无需的修改选定设备中找到,主要是Google Nexus及Google Pixel系列的设备。反过来说,那些开源码是由代工生产定制和调整以在他们的硬件上运行。此外,Android的源代码并不包含某些硬件组件所需专有的驱动程序,因此大多数的Android设备(包括Google自己的设备)最终都会附带着自由及开放源码软件及专有软件的组合,伴随着用于进入Google服务所需的软件,都会落入后者的一类。
   Google每年都会宣布对Android进行重大的增量升级。程序更新可以透过空中编程以无线传输于设备上安装。最新的主要版本是在2020年9月发布的Android 11。
   Android与其主要的竞争对手苹果公司的iOS相比,Android的更新通常会明显的延迟以让各种设备安装。除了Google的Nexus和Pixel品牌的设备外,更新通常会在新版本发布的几个月后到达,或者根本没有。这部分是由于Android设备中硬件各不相同,每次升级必须专门定制,那是个耗费时间和资源的过程。制造商经常会优先考虑他们最新的设备并遗下旧设备。在收到制造商的更新后,无线运营商可以让设备额外延迟推出,以便于升级发送给用户之前,商户能透过进一步根据自己品牌的需求而定制及在他们的网络上进行广泛的测试。由于一个制造合作伙伴没有为驱动程序提供必要的更新,故此会有一些情况下无法进行升级。
   随着新版本的操作系统,Android设备中硬件的广泛变化会导致软件升级有严重的延误,而补丁通常需时几个月才能到达消费者手中,有时甚至根本没有。制造商和运营商缺乏售后支持服务受到消费者群及科技媒体的广泛批评。一些评论员指出了一点,指这个行业有一个金融刺激而不会为他们的设备升级,由于缺乏为现有设备更新,故推动购买新产品,这种态度被形容为“侮辱”。《卫报》抱怨指更新的分发方法很复杂只是因为制造商和运营商都是这样设计。2011年,Google与众多业内人士合作宣布推出“Android更新联盟”,承诺在每台设备发布后18个月内提供及时更新,然而,自宣布以来,关于那个联盟并没有另外一个官方的说法。
   2012年,Google开始将操作系统的某些方面(特别是其核心应用程序方面)脱钩,这样他们就可以通过Google Play商店独立地为操作系统作更新。其中一个组件—Google Play服务,是个闭源的、系统级的程序,可为Google服务提供应用程序接口,为运行Android Froyo或更高版本的设备上自动安装更新。通过这些特性,Google可以透过Play服务添加新的系统功能及更新应用程序而毋需将升级分发到操作系统本身,因此,Android Jelly Bean包含相对较少面向用户的变化,对平台改进及细微变化更为侧重。
   2016年5月,彭博报导称Google正在努力让Android保持最新状态,包括加快安全更新率、推出技术的解决方案、减少对手机测试的要求,并对电话制造商进行排名,试图利用“羞辱”他们来让行为变得更好。正如《彭博》所说:“随着智能手机变得越来越强大,复杂和可攻击,让最新的软件能与硬件密切合作变得越来越重要。”Android的领导人浩史·洛克海默(英语:Hiroshi Lockheimer)承认指“这不是一个理想的情况”,他进一步评论指缺乏更新是“Android上安全性最薄弱的环节”。无线运营商在报告中被描述指那是“最具挑战性的讨论”,因为运营商的网络测试审批时间较慢,尽管有一些运营商包括威讯无线及Sprint,已经缩短了他们各自的审批时间。HTC的时任运行官贾森·麦肯齐(Jason Mackenzie)于2015年称每月的安全性更新是“不切实际”,而Google试图说服运营商从完整的测试程序中排除安全补丁。为了进一步说服,Google分享了与其Android合作伙伴更新设备的顶级手机制造商的一份清单,并正在考虑将名单向公众发布。手机制造商Nextbit的联合创始人及前Android开发人员Mike Chan说,“解决这个问题的最佳方法是对操作系统进行大规模的重组架构”或Google可以投资培训制造商和运营商“成为优秀的Android人民”。
   2017年5月,随着Android Oreo发布,Google推出了Project Treble,旨在使制造商能够更轻松,更快捷,及更低成本地将设备更新到Android的最新版本。Project Treble通过新的“供应商界面”将供应商实施与Android OS框架分开(由硬件制造商所写供设备专用的较低级别软件)。在Android 7.0及更早版本中,并不存在正式的供应商界面,因此设备制造商必须更新大部分Android代码,以将较新版本的操作系统移至设备中。借助Project Treble,新的稳定供应商界面可以进入Android特定部分的硬件,使设备制造商能够简单地通过更新Android操作系统框架来为设备提供新的Android版本,而“毋须硅制造商的任何额外工作。”
   2017年9月,Google的Project Treble团队透露,作为改善Android设备安全生命周期努力的一部分,Google已经设法让Linux基金会同意延长Linux长期支持(LTS)的内核分支的生命周期至少两年,对于未来版本的LTS内核,历史上已经持续了6年,并从Linux内核4.4开始。

Linux内核

   Android的内核是根据Linux内核的长期支持的分支,具有典型的Linux调度和功能。截至2018年,Android的目标是Linux内核的4.4、4.9或是4.14版本。实际的内核取决于单个设备。
   Linux内核的Android的变种具进一步改进了由Google实施在典型的Linux内核开发周期之外实现的架构变化,比如包含类似组件的设备树(device trees)、ashmem、ION,以及不同的内存不足(英语:Out of memory)(OOM)的处理。除此之外,Google为了能让Linux在移动设备上良好的运行,对其进行了修改和扩展。Android去除了Linux中的本地X Window System,也不支持标准的GNU库,这使得Linux平台上的应用程序移植到Android平台上变得困难。Google也有某些功能贡献回到Linux内核,特别是一种称为“唤醒锁(wakelocks)”的电源管理功能,它最初被主线内核开发人员拒绝,部分原因是因为他们认为Google并没有表现出维护他们自己代码的任何意图。2008年,Patrick Brady于Google I/O上演说题为“Anatomy & Physiology of an Android”,并提出Android HAL的架构图。HAL以*.so扩展名的形式存在,可以把Android框架跟Linux内核隔开,这种中介层的方式使得Android能在移动设备上获得更高的运行效率。这种独特的系统结构受到Linux内核开发者葛雷格·克罗哈曼及其他核心维护者称赏。Google还在Android的核心中正式加入了自己开发制作的一个名为唤醒锁(wakelocks)的功能,该功能用于管理移动设备的电池性能,但是该功能并没有被加入到Linux内核的主线开放和维护中,因为Linux内核维护者认为Google没有向他们展示这个功能的意图和代码。Google于2010年4月宣布他们将会聘请两名员工跟Linux内核社团合作,但目前Linux内核对于稳定分支维护者的葛雷格·克罗哈曼,他于2010年12月说他担心Google不再试图让他们的代码更改包含在主流Linux中。Google的工程师帕特里克·布雷迪(Patrick Brady)曾在该公司的开发者大会中表示过“Android不是Linux”,而他在周刊《电脑世界(英语:Computerworld)》补充指“让我替你简化一下,要是没有Linux,这里就没有Android”。《Ars Technica》写道:“尽管Android是创建在Linux内核之上的,但该平台与传统的Linux堆栈桌面几乎没有共同之处。”
   2010年2月3日,由于Google在Android核心开发方面和Linux社区方面开发的不同步,Linux内核开发者葛雷格·克罗哈曼把Android的驱动程序从Linux内核“状态树”(staging tree)上除去。2010年4月,Google宣布将派遣2名开发人员加入Linux内核社区,以便重返Linux内核。2010年9月,Linux内核开发者Rafael J. Wysocki添加了一个修复程序,使得Android的“wakelocks”可以轻松地与主线Linux内核合并。2011年,Linus Torvalds说:“Android的核心和Linux的核心将最终回归到一起,但可能不会是4-5年。”在Linux 3.3中大部分代码的集成完成。
   2011年8月,Linux内核最早作者的林纳斯·托瓦兹说:“Android和Linux最终都会重新回到一个共同的内核,但它可能不会持续4-5年”。2011年12月,葛雷格·克罗哈曼(Greg Kroah-Hartman)宣布引导Android的主流项目,其目的是要将一些Android驱动程序、补丁及功能重新放进Linux内核中,从Linux 3.3开始。经过从前多次的尝试合并后,Linux在3.5内核中,包括自动休眠和唤醒锁功能功能。其界面是相同的,但是上游的Linux实现了容许两种不同的中止模式:存储器(Android使用的传统中止模式)及磁盘(已知桌面上的冬眠)。Google维护着一个公共代码存储库,包含着他们对Android的Rebasing到最新稳定的Linux版本的实验工作。
   Android设备的闪存被分成几个分区,例如/system用于操作系统本身,而/data是用于用户数据和应用程序的安装。跟Linux桌面发行版相比,Android设备的拥有人都没有给予超级用户的进入操作系统的权限,以及例如/ system是只读存储器的敏感分区。然而,文件系统层次结构标准是可以透过利用Android中的安全漏洞来获取,那是开源社区经常使用它来增强其设备的功能,恶意的一方还可以透过安装电脑病毒及恶意软件来恶意获取系统资料。
   根据Linux基金会的说法,Android是个Linux发行版,该基金会由Google的开源部门主管克里斯·迪博纳(英语:Chris DiBona)及几位记者组成,其他人例如Google的工程师帕特里克·布拉迪(Patrick Brady)等,布拉迪表示在传统类Unix系统的Linux发行意义上,Android并不是Linux;Android不包括GNU C函数库(它利用 Bionic作为替代C数据库),以及Linux发行版中常见的一些其他组件。
   随着2017年Android Oreo的推出,Google基于安全考虑,开始要求新附带系统单片机的设备具有Linux内核版本4.4或更高版本,现有的设备升级到Android Oreo,以及与旧的系统单片机一起推出的新产品,均不受此规则所限。

软件堆栈

   在Linux内核之上,有一些由C所写的中间件、函数库和应用程序接口,以及运行包含Java兼容库的应用框架上应用程序。Linux内核的开发则继续独立于Android的其他源代码项目。
   截至5.0版本,Android利用Dalvik虚拟机作为程序虚拟机,它与实时的跟踪编译(英语:Tracing just-in-time compilation)(JIT)来运行Dalvik“DEX-代码”(Dalvik的可执行程序),这通常是由Java字节码一同翻译而来。继基于跟踪的JIT的原则,除了解读大多数应用程序代码外,Dalvik运行编译及每当应用程序引导时,选择本机运行的频繁运行代码段(痕迹)。Android 4.4引入Android Runtime(ART)作为新的运作环境,在安装应用程序时,它会使用提前编译(英语:Ahead-of-time compilation)(AOT)来把应用程序字节码完全编译为机器语言。在Android 4.4中,ART是一项实验性功能,默认情况下不激活;它成为Android 5.0的下一个主要版本中唯一的运作选项。2015年12月,Google宣布Android的下一个版本将会切换到基于OpenJDK项目的Java实行方式。
   Android的C标准库及Bionic都是由Google专门为Android而开发的软件,作为BSD标准C程序库代码的推导。Bionic本身已跟特定于Linux内核的几个主要特点而设计。使用Bionic而不是GNU C函数库(glibc)或uClibc的主要好处是:它运行时间的足迹较小,以及对低频CPU进行优化。与此同时,Bionic根据BSD许可条款而获得许可,当中Google找到更适合Android的整体许可模式。
   针对不同的许可模式,Google于2012年底将Android中的蓝牙堆栈从GPL许可的BlueZ(英语:Bluetooth stack#BlueZ)转移到Apache许可的BlueDroid。
   Android默认情况下并没有本机X窗口系统,也不支持整套标准GNU库。这使现有Linux应用程序或程序库都难以移植到Android,直至Android的原生开发包(英语:Android software development#Android NDK)的r5版本完全以C或C++编写的应用程序以获得支持由C所编写的程序库也可以透过注入一个小垫片及使用Java本地界面(JNI)以在应用程序中使用。
   自Android Marshmallow发布以来,一系列指令实用程序的“玩具盒(英语:Toybox)”取代了之前Android版本中类似“Busybox”系列(当Android于默认情况下不提供命令行界面时,它主要供应予应用程序使用)。
   Android也有另一个操作系统,名为“Trusty操作系统”,作为“Trusty”当中的一部分,软件组件在移动设备中支持著一个可信运行环境(TEE)。“Trusty和Trusty API是 可调整的......”Trusty OS的应用程序可以由C或C++所编写(C++的支持是有限的),他们可以进入一个小型的C程序库......所有Trusty应用程序都是单线程的;多线程的用户空间目前并不支持......第三方应用程序的开发并非支持当前版本,而操作系统和处理器上使用软件,为“受保护的内容运行DRM框架”。TEE还有许多其他用途,例如移动支付、银行业的保安、全磁盘加密、多重身份验证,设备重置保护、重播保护的持久性存储、无线显示受保护的内容(强制转换)、安全的PIN和指纹处理,甚至是恶意软件检测。

开源社区

   Android的源代码是由Google在开源许可下发布,其开放的性质鼓励著一个庞大的开发者社区及发烧友利用开源码作为社区驱动项目的基础,它可为旧设备提供更新、为高级用户增加新功能,或最初随附其他操作系统的设备引入Android系统。这些社区开发的版本通常比较透过官方制造商/运营商的渠道更快为设备带来新功能和更新的,亦具有相当质量的水平;为不能再接收官方更新的旧设备提供持续性支持;或把Android带到正式发布使用其他操作系统的设备上,例如TouchPad。社区发布经常出现Root前并包含由原始供应商并未提供的修改,例如让设备内处理器超频或是调高/低电压的能力。CyanogenMod是社区中使用最广泛的固件,惟现已停产并由LineageOS继任。
   从历史上看,设备制造商及移动运营商通常都不支持第三方固件的开发。制造商对使用非官方软件的设备功能不正常,以及由此产生的支持费用表示担忧。此外,如CyanogenMod般经修改的固件有时也会提供例如Tethering等...的功能,否则运营商将收取额外费用。因此,许多设备中常见的技术障碍,包括锁定引导程序及限制访问root的权限都是常见于许多设备中。然而,随着社区开发的软件越来越受欢迎,美国国会图书馆馆长在发表声明之后,允许移动设备进行越狱,制造商和运营商经已对第三方开发软件的立场软化,包括HTC、摩托罗拉、三星及索尼,他们提供支持和鼓励发展。因此,随着时间的推移,由于越来越多的设备随附着已解锁或可解锁的引导程序,绕过硬件限制的规避而安装非官方固件的需要降低了,这类似于Nexus系列手机,虽然他们通常要求用户放弃为设备进行保修。然而,尽管制造商已经接受,但美国的一些运营商仍然要求手机被锁定,此让开发人员和客户感到沮丧。

系统架构编辑本段

中介软件

   操作系统与应用程序的沟通桥梁,并用分为两层:函数层和虚拟机。
   Bionic是Android改良libc的版本。Android包含了Chrome流览器引擎。Surface flinger是就2D或3D的内容显示到屏幕上。Android使用工具链为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、Codec、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功能还只是阳春型的。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。数据库又分为共享数据库及私用数据库。用户可透过ContentProvider类别获取共享数据库。
   Android的中间层多以Java实现,4.4版之前使用特殊的Dalvik虚拟机。Dalvik虚拟机是一种“寄存器类型”的Java虚拟机,变量皆存放于寄存器中,虚拟机的指令相对减少。5.0版起改用Android Runtime(ART)。
   Dalvik虚拟机可以有多个实例,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,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“内核独立”(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,以达到垄断GPU市场的目的。
   HAL stub是一种代理人的概念,stub是以*.so档的形式存在。Stub向HAL“提供”操作函数,并由Android runtime向HAL获取stub的操作,再回调这些操作函数。HAL里包含了许多的stub(代理人)。Runtime只要说明“类型”,即module ID,就可以获取操作函数。

编程语言

   Android是运行于Linux kernel之上,但并不是GNU/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授权证所约束的部分,Android并没有用户层驱动(user space driver)这种东西。所有的驱动还是在内核空间中,并以HAL隔开著作权问题。bionic/libc/kernel/ 并非标准的内核头文件(kernel header files)。Android的内核头文件是利用工具由Linux内核的头文件所产生的,这样做是为了保留常量、数据结构与宏。
   Android的核心基于Linux,除了核心之外,则是中介层、数据库元和用C/C++编写的API以及应用程序框架。Android的应用程序通常以Java数据库元为基础编写,运行程序时,应用程序的代码会被即时转变为Dalvik dex-code(Dalvik Executable),然后Android操作系统通过使用即时编译的Dalvik虚拟机来将其运行。
   目前Android的Linux kernel控制包括安全、存储器管理、进程管理、网络堆栈、驱动程序模型等。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。

应用程序编辑本段

Google Play

   Google透过前身为Android Market的网上商店平台Google Play,提供应用程序和游戏供用户下载,是Android的官方应用商店。截至2013年7月,Google Play官方认证应用程序数量突破100万,超过苹果App Store成为全球最大应用商店。中文App名称为“Play 商店”
   2009年2月,Google推出Android Market线上应用程序商店,用户可在该平台网页寻找、购买、下载及评级使用智能手机应用程序及其他内容。第三方软件开发商和自由开发者则可以通过Android Market发布其开发的应用程序。在2011年12月,Android Market上的应用程序下载量超过100亿次。同时,全球已有1亿3千万部Android设备在Android Market即现在的Google Play上下载过软件。
   只有通过Google许可并且认证的厂家才能在其产品设备上安装Google服务框架和Google Play。同时受到部分地区和国家的政策影响,Google根据部分地区和国家的政策对Google Play上的内容进行了过滤,因此各地区和国家看到的内容不一样。此外,受到部分地区和国家的电信运营商的影响,Google Play在部分地区和国家可能不可使用。
   Google Play内的付费程序在许多国家与地区内提供,如美国、英国、瑞典、德国、斯里兰卡、泰国、越南、中国香港、中国台湾等。由于受到谷歌退出中国大陆事件影响,目前Google Play的服务还没有扩展到中国大陆地区,但大陆用户仍可通过国际信用卡和相关的免费软件来完成购买。需要注意的是,通过这种方法购买的软件可能不会得到当地承认的发票。
   除了Google的Google Play之外,还有其他公司的应用程序市场,如亚马孙公司的Amazon Appstore,三星公司的三星应用商店,Fetch,AppBrian,与中国国内的酷安、豌豆荚等。
   此外,Google Play还提供在Android系统后台对安装的应用程序进行验证的服务,以最大程度防范恶意软件的侵害。
   2014年11月,Google已表示将支持中国开发者开发Google Play应用。

程序开发

   在早期的Android应用程序开发中,通常通过在Android SDK(Android软件开发包)中使用Java作为编程语言来开发应用程序。开发者亦可以通过在Android NDK(Android Native开发包)中使用C语言或者C++语言来作为编程语言开发应用程序。同时Google还推出了适合初学者编程使用的Simple语言,该语言类似微软公司的Visual Basic语言。此外,Google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。

Chrome OS移植

   2016年5月20日,Google在Google I/O上表示,将会把 Google Play商店和Android App带到Chrome OS中,使Chrome OS可以运行Android APP增加推行Chromebook和Chromebox的动力,解决该平台应用程序不足的问题;此外Chromebook在美国市场出货量已经超越苹果Mac。
   Google把Android应用程序集成进Chrome OS有市场传言Google的目的是想将两者合并,但Android、Chrome OS 与Google Play部门的资深副总裁Hiroshi Lockheimer在专访中驳斥外界传言,称并不会将两者合并,Chrome OS更像是一台电脑,以桌面、文件管理、鼠标和键盘为基础,再搭配App,而Android则是以触控App为核心,两者的市场模式不同并不会尝试合并。

专利纠纷编辑本段

盗版应用

   一般来说,付费的Android应用程序很容易被盗版。在2012年5月的《Eurogamer》的访问中,《足球经理系列》的开发者表示,在他们的游戏“掌上足球经理”上,盗版玩家与合法玩家的比例为9:1。然而,并非所有开发者都同意盗版率是一个问题;例如,在2012年7月,游戏《上弦骑士(英语:Wind-up Knight)》的开发者表示,他们的游戏盗版率仅为12%,大部分盗版来自中国大陆,那里的人们无法从Google Play购买应用程序。
   在2010年,Google发布了一款用于验证在应用程序内使用授权购买的工具,但开发人员抱怨说对破解软件(英语:Software cracking)而言,这是还不足够及微不足道的。Google回应指该工具,特别是其初始版本,旨在作为开发人员根据他们的需求进行修改和构建的示例框架,而并非完整的盗版解决方案。Android的Jelly Bean引入了加密付费应用程序的功能,因此它们只能在购买它们的设备上使用。

专利争议

   《PC世界》杂志网站2011年9月22日报道,Android卷入1000多件专利诉讼中。
   2011年8月,Google斥资125亿美元收购摩托罗拉移动(Motorola Mobility)及其拥有的约2.45万份专利组合。
   Android的Gameloft应用程序打开后,必须透过安装必备文件来使用。

Java侵权纠纷

   关于甲骨文公司就Android所使用的开发语言平台Java为最引人关注的权利纠纷事件。
   2010年8月,甲骨文公司就开始对Google无授权使用Java语言实现侵犯了公司的专利在美国加州北区地方法院提起控诉,要求高达90亿美元的赔偿,其中牵涉了原供职于Sun公司的Java开发人员在转职Google开发Android的Java实现使用了原公司的实现,API界面的实现是否具有专利著作权性,Android的Java实现是否对甲骨文公司的Java移动平台系列产品做成冲击而形成不正当垄断等问题。
   2012年5月的诉讼结果为陪审团支持Google的诉求,认为API只是系统或操作的方法,不受著作权保护。2012年10月甲骨文公司上诉,2014年5月,美国联邦巡回上诉法院认为API属于“电脑程序”仍受著作权保护,判决Android侵犯了甲骨文公司Java的著作权,但并不排除Google对其拥有合理使用性的权利。2014年10月Google向美国最高法院申请调卷令,请求最高院介入。2015年6月29日调卷令被拒绝,发往旧金山联邦法院进行审理。
   2016年5月,旧金山联邦法院陪审团认定Android实现Java的API命名结构属于合理使用,不构成侵权,最终判Google胜诉。
   2016年8月22日,Google在Android 7.0 Nougat中将专利的JDK替换成开源方案的OpenJDK,以彻底解决Java的专利问题。
   2021年4月5日,美国联邦最高法院以6票对2票的表决结果,裁定Google使用Java编程语言开发Android移动操作系统,属“合理使用”,不构成侵权。

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参考资料

[1]. android是什么意思
[2]. android操作系统简介
[3]. powered by android是什么意思
[4]. 安卓模拟器哪个好用
[5]. 安卓之父ph1详细参数
[6]. 诺基亚发布首款Android平板
[7]. 安卓手机地图哪个好用
[8]. Android系统常见问题

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