Android平台分析综述
摘要：本文通过分析Android平台框架，详细论述了Android平台三种开发模式，给出了针对Android平台框架及其相关模块的分析方法，并以项目为例，讨论了我们在Android平台上的开发流程了及其改进方案。
关键字：Android， 框架分析 开发模式 Marvell平台
1 引言
对于移动终端设备开发商而言，Android平台的出现既是机遇也是挑战。如何在最短的时间内搭建和部署Android平台、如何开发高效的应用程序、如何高效的进行项目管理等问题均显得尤为突出。
为了能够更好地解决上述问题，本文首先对Android平台的由来和功能做了简要的介绍，通过对Android平台框架的介绍，以期能够对Android有一个全面的认识。在此基础之上，本文从软件的角度提出了Android平台分析方法及其开发模式。最后，本文结合项目，简要介绍了Marvell平台的开发流程。
2 Android平台简介
2.1 Android的由来
2005年7月，Google并购了成立仅22个月的高科技企业Android公司，展开了短信、手机检索、定位等业务，同时基于Linux的Android平台也进入了开发阶段。
2007年11月05日，以Google为主导，由几十个手机相关企业建立了开放手机联盟（OHA，Open Handset Alliance）宣布成立，并宣布开发基于Linux2.6内核的开源手机系统平台——Android。该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成。它采用软件堆层（Software Stack，又名软件叠层）的架构，主要分为三部分。底层以Linux内核工作为基础，由C语言开发，只提供基本功能；中间层包括函数库Library和虚拟机Virtual Machine，由C++开发。最上层是各种应用软件，包括通话程序，短信程序等，应用软件则由各公司自行开发，以Java作为编写程序的一部分。不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍，号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。
目前，OHA的成员主要包括电信运营商（包括中国移动、中国电信、中国联通在内的13家）
、手机厂商（包括华为、中兴在内的20家）、芯片公司（包括Marvell、高通在内的20家）、软件公司（如Google等16家）和商业化公司（如播思等10家）等五大类，共79个成员。Google通过与联盟成员结成深层次的合作伙伴关系，并希望借助建立标准化、开放式的移动电话软件平台，在移动产业内形成一个开放式的生态系统。
2.2 Android的特性及其优势
Android主要有如下特性：
♦ 应用程序框架 支持组件的重用与替换；
♦ Dalvik虚拟机 专门为移动设备做了优化；
♦ 内部集成浏览器 该浏览器基于开源的WebKit引擎；
♦ 优化的图形库，包括：2D和3D图形库，3D图形库基于OpenGL ES 1.0 （硬件加速可选）；
♦ SQLite 用作结构化的数据存储；
♦ 多媒体支持：包括常见的音频、视频和静态印象文件格式（如 MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG, GIF）；
♦ GSM、CDMA电话（依赖于硬件）；
♦ 蓝牙Bluetooth, EDGE, 3G, and WiFi（依赖于硬件）；
♦ 照相机，GPS，指南针，和加速度计（依赖于硬件）；
♦ 丰富的开发环境：包括设备模拟器，调试工具，内存及性能分析图表，和Eclipse集成开发环境插件
Android作为一个智能手机的平台，其技术上的优势主要包含以下一些方面[]：
♦ 全开放智能移动电话平台；
♦ 多硬件平台的支持；
♦ 核心技术完整、统一；
♦ 完善的SDK和文档；
♦ 完善的辅助开发工具。
2.3 Android的版本
自2009年2月9日，发布Android1.1版本以来，Android已经发布了多个版本更新，这些更新主要是修复了前一版本的bug，并增加了一些新的特性。通常，每一次版本发布，除了给每一代Android操作系统命名一个数字编号外，还有一个以甜食命名的代号，并有着A、B、C、D、E……这样的首字母排序。目前已知的包括1.5版 Cupcake（纸杯蛋糕），1.6版Donut（甜甜圈）、2.0/2.1版Eclair（法式奶油夹心甜点）、2.2版Froyo（冻酸奶）以及下一代2.3版Gingerbread（姜饼）。表 1给出了Android各个版本的主要特性。
表 1 Android各版本的主要特性
版本号、发布日期及Linux版本 | 特性 | 代表机型 |
版本号：1.1 发布日期：2009.2.9 | 闹钟、API 示例、浏览器、计算器、摄像头、联系人、开发工具包、拨号应用、、地图 (包含街景)、 信息服务、音乐、图片、设置 | 2008年9月23日在美国，谷歌联合HTC和T-Mobile联合发布了史上第一台Android手机，即： T-Mobile G1，其采用的是Android1.0版本 |
版本号：1.5 代号：Cupcake 发布日期：2009.4.30 Linux版本：2.6.27 | 用户界面得到了极大的改良，并且增添了以下功能： 支持拍摄和回放视频并支持上传视频到 YouTube 以及 Picasa； 支持蓝牙A2DP和AVRCP，并支持自动蓝牙连接 支持拷贝/粘帖，增加新的软（虚拟）键盘； 增加新的主屏widgets，支持动态界面切换； | HTC在MWC2009大会上发布了HTC Magic，民间俗称G2; 2009年5月，HTC发布HTC Hero，采用了HTC Sense 的UI |
版本号：1.6 代号：Donut 发布日期：2009.9.15 Linux版本：2.6.29 | 主要的更新如下: Android 应用市场集成； 照相、摄像以及浏览, 多选/删除功能； 手势搜索； 语音搜索应用集成，极大提升了语音阅读功能，支持文字转语音系统（TXT-2-speech）； 对非标准分辨率有了更好的支持； 支持CDMA网络； | HTC Tattoo（G4）； 联想乐Phone |
版本号：2.0/2.1 代号：Eclair 发布日期：分别于2009.12.3和2010.1.12 Linux版本：2.6.29 | 其主要更新如下： 优化硬件速度； 支持更多的屏幕分辨率； 增加新的浏览器UI并支持HTML5； 新的联系人列表； 优化Google Maps 3.1.2 支持Microsoft Exchange； 支持多点触摸； 制作android软件流程 优化了虚拟键盘； 支持蓝牙2.1； 支持活动墙纸 | 索尼爱立信X10； 摩托罗拉Milestone（XT702，Droid）； Google自有品牌的Nexus One(G5) |
版本号：2.2 代号：Froyo （Frozen Yogurt） 发布日期：2010.5.20 Linux版本：2.6.32 | 主要的更新： 综合Android OS速度、内存及其性能优化； JIT的实现，大幅度提升了应用程序的速度； 大量 Exchange 支持改进，支持 Exchange 2010，包括远程数据抹除，自动发现服务，完整的日程表支持，全局联系人列表查。 蓝牙语音拨号和共享联系人； 增加数据连接使能选项； 支持多键盘语言； 支持浏览器的文件上传功能，支持GIF； 支持将应用程序安装在可扩展的存储器上（如SD卡）； 支持Adobe Flash 10.1 ； 最多支持 8 个设备连接的移动热点功能 | Google Nexus One（G5）； HTC Desire |
版本号：2.3 代号：Gingerbread 发布日期：近期发布 Linux版本：2.6.33或.34 | 已经确认的新特性： 支持WebM视频回放； 提高复制、粘贴功能； 提高社网络特征； 未经确认的新特性： 支持Android Market音乐存储； 重新设计的UI； 支持WXGA（1366 x 768）; 支持视频电话 支持WebP图像文件； 支持Google TV | |
版本号：3.0 代号：Honeycomb 发布日期：2011年上半年 | 此前曾传言Android 3.0新系统对硬件有了要求，最低配置1GHz处理器、512MB RAM、3.5英寸屏幕。现已被证实，该传闻有误。 | |
版本号：？4.0 代号：？Ice Cream 发布时间：？2011年年中 | ||
3 Android平台架构
Android平台体系结构由5个部分组成，由下至上分别为：Linux内核层；C/C++函数库；Android运行时库；应用层框架；Android应用程序，如图 1所示。
图 1 Android体系结构
(1)Linux内核层
Android基于Linux2.6内核，提供核心系统服务，这些服务包括安全机制、内存管理、进程管理、网络堆栈以及一系列硬件驱动。Linux内核扮演的是硬件层和系统其他层次之间的一个抽象层的概念。需要注意的是，这个内核操作系统并非类GNU/Linux的，所以其系统库、系统初始化和编程接口都和标准的Linux系统有所不同的。它没有采用虚拟内存文件系统，而是采用YAFFS2文件系统。
(2)Android运行时库
Android 包括了一个核心库，该核心库提供了JAVA编程语言核心库的大多数功能。
每一个Android应用程序都在它自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。Dalvik被设计成一个设备可以同时高效地运行多个虚拟系统。Dalvik虚拟机执行（.dex）的Dalvik可执行文件，该格式文件针对小内存使用做了优化。同时虚拟机是基于寄存器的，所有的类都经由JAVA编译器编译，然后通过SDK中 的 "dx" 工具转化成.dex格式由虚拟机
执行。一般编译完成后的应用程序名为.apk文件，它是压缩的.dex文件。Dalvik虚拟机依赖于Linux内核的一些功能，比如线程机制和底层内存管理机制。更多的细节请参考文献[]。
(3)C/C++函数库
Android 包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。以下是一些核心库：
● 系统 C 库：一个从 BSD 继承来的标准 C 系统函数库（ libc ），它是专门为基于 embedded linux 的设备定制的。
● 媒体库：基于 PacketVideo OpenCORE；该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制，同时支持静态图像文件。编码格式包括MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG 。
● Surface Manager：对显示子系统的管理，并且为多个应用程序提供了2D和3D图层的无缝融合。
● LibWebCore：一个最新的web浏览器引擎用，支持Android浏览器和一个可嵌入的web视图。
● SGL：底层的2D图形引擎
● 3D libraries：基于OpenGL ES 1.0 APIs实现；该库可以使用硬件 3D加速（如果可用）或者使用高度优化的3D软加速。
● FreeType：位图（bitmap）和矢量（vector）字体显示。
● SQLite：一个对于所有应用程序可用，功能强劲的轻型关系型数据库引擎。
(4)应用框架层
在应用框架层，Android开发人员可以跟那些核心应用一样，拥有访问框架的所有APIs。该应用框架的设计简化了组件的重用；任何一个应用程序都可以发布它的功能模块，并且任何其它的应用程序都可以使用其所发布的功能块（必须遵循框架的安全性限制）。同样，该应用程序重用机制也使用户可以方便的替换程序组件。更多的信息可以参考文献[]。
隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统, 其中包括；
● 丰富而又可扩展的视图（Views）：可以用来构建应用程序，它包括列表（lists），网格（grids），文本框（text boxes），按钮（buttons），甚至可嵌入的web浏览器。
● 内容提供器（Content Providers）：使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据（如联系人数据库）， 或者共享它们自己的数据。
● 资源管理器（Resource Manager）：提供非代码资源的访问，如本地字符串、图形、和布局文件（layout files）。
● 通知管理器（Notification Manager）：使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息。
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