第1章 Android應用開發概述

隨著Android系統的迅猛發展，它已經成為全球范圍內具有廣泛影響力的操作系統。Android系統已經不僅僅是一款手機的操作系統，它越來越廣泛的被應用于平板電腦、可佩戴設備、電視、數碼相機等設備上，這也造就了目前Android開發人才需求的快速增長，從大趨勢上看，Android軟件人才的需求將越來越大。

從2007年11月5日谷歌公司正式向外界展示了這款名為Android的操作系統至今，Android已經經歷了多個版本的更新，最新的版本為2016年5月18日發布的Android 7.0 開發者預覽，在Android系統的命名方式上，谷歌一直按照字母表的方式來進行，并且選用的代號名稱全部都為食物，比如Android 4.4 KitKat就是用巧克力的名字來命名的，而Android 5.0 Lollipop和Android 6.0 Marshmallow則分別用棒棒糖和棉花糖來命名。而作為下一代Android系統，Android N的正式名稱現在也在征集當中。

1.1?Android發展史與現狀

自Android系統首次發布至今，Android經歷了很多的版本更新，下表列出了Android系統的不同版本的發布時間及對應的版本號：

Android版本	發布日期	代號
Android 1.1	?	?
Android 1.5	2009年4月30日	Cupcake（紙杯蛋糕）
Android 1.6	2009年9月15日	Donut（炸面圈）
Android 2.0/2.1	2009年10月26日	Eclair（長松餅）
Android 2.2	2010年5月20日	Froyo（凍酸奶）
Android 2.3	2010年12月6日	Gingerbread（姜餅）
Android 3.0/3.1/3.2	2011年2月22日	Honeycomb（蜂巢）
Android 4.0	2011年10月19日	Ice Cream Sandwich（冰淇淋三明治）
Android 4.1	2012年6月28日	Jelly Bean（果凍豆）
Android 4.2	2012年10月8日	Jelly Bean（果凍豆）
Android5.0	2014年10月15日	Lime Pie（酸橙派）
Android6.0	2015年9月30日	Marshmallow（棉花糖）
Android7.0	待定	L待定

Android系統是基于Linux的智能操作系統，2007年11月，Google與84家硬件制造商、軟件開發商及電信運營商組建開發手機聯盟，共同研發改良Android系統。隨后Google以Apache開源許可證的授權方式，發布了Android的源代碼。也就是說Android系統是完整公開并且免費的，Android系統的快速發展，也與它的公開免費不無關系。

1.2?Android系統的架構與特性

1.2.1?Android系統架構

Android系統的底層是建立在Linux系統之上的，它采用軟件疊層（Software Stack）的方式進行構建。使得層與層之間相互分離，明確各層的分工。這種分工保證了層與層之間的低茍合，當下層發生改變的時候，上層應用程序無需做任何改變。

下圖為Android系統的系統架構圖：

如圖可知，Android系統分為四個層，從高到底分別是：應用程序層（Application）、應用程序框架層（Application Framework）、系統運行庫層（Libraries）和Linux內核層（Linux Kernel）。

Android操作系統可以在四個主要層面上分為5個部分：

1.?應用程序層（Application）

Android系統包含了一系列核心應用程序，包括電子郵件、短信SMS、日歷、撥號器、地圖、瀏覽器、聯系人等。這些應用程序都是用Java語言編寫。本書重點講解如何編寫Android系統上運行的應用程序，在程序分層上，與系統核心應用程序平級。

2.?應用程序框架層（Application Framework）

Android應用程序框架提供了大量的API供開發人員使用，Android應用程序的開發，就是調用這些API，根據需求實現功能。

應用程序框架是應用程序的基礎。為了軟件的復用，任何一個應用程序都可以開發Android系統的功能模塊，只要發布的時候遵循應用程序框架的規范，其它應用程序也可以使用這個功能模塊。

3.?系統運行庫層（Libraries）

Android系統運行庫是用C/C++語言編寫的，是一套被不同組件所使用的函數庫組成的集合。一般來說，Android應用開發者無法直接調用這套函數庫，都是通過它上層的應用程序框架提供的API來對這些函數庫進行調用。

下面對一些核心庫進行簡單的介紹：

Libc：從BSD系統派生出來的標準C系統庫，在此基礎之上，為了便攜式Linux系統專門進行了調整。

Medio Framework：基于PacketView的OpenCORE，這套媒體庫支持播放與錄制硬盤及視頻格式的文件，并能查看靜態圖片。

Surface Manager：在執行多個應用程序的時，負責管理顯示與存取操作間的互動，同時負責2D繪圖與3D繪圖進行顯示合成。

WebKit：Web瀏覽器引擎，該引擎為Android瀏覽器提供支持。

SGL：底層的2D圖像引擎。

3D libraries：基于OpenGL ES 1.0API，提供使用軟硬件實現3D加速的功能。

FreeType：提供位圖和向量字體的支持。

SQLite：輕量級的關系型數據庫。

4.?Android運行時

Android運行時由兩部分完成：Android核心庫和Dalvik虛擬機。其中核心庫集提供了Java語言核心庫所能使用的絕大部分功能，Dalvik虛擬機負責運行Android應用程序。

雖然Android應用程序通過Java語言編寫，而每個Java程序都會在Java虛擬機JVM內運行，但是Android系統畢竟是運行在移動設備上的，由于硬件的限制， Android應用程序并不使用Java的虛擬機JVM來運行程序，而是使用自己獨立的虛擬機Dalvik VM，它針對多個同時高效運行的虛擬機進行了優化。每個Android應用程序都運行在單獨的一個Dalvik虛擬機內，因此Android系統可以方便對應用程序進行隔離。

5.?Linux內核

Android系統是基于Linux2.6之上建立的操作系統，它的Linux內核為Android系統提供了安全性、內存管理、進程管理、網絡協議棧、驅動模型等核心系統服務。Linux內核幫助Android系統實現了底層硬件與上層軟件之間的抽象。

1.2.2?Dalvik VM和JVM的區別

JVM（Java虛擬機）是一個虛構出來的運行Java程序的運行時，是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能的實現。它具有完善的硬件架構（如處理器、堆棧、寄存器等），還具有相應的指令系統，使用JVM就是使Java程序支持與操作系統無關。理論上在任何操作系統中，只要有對應的JVM，即可運行Java程序。

Dalvik VM是在Android系統上運行Android程序的虛擬機，其指令集是基于寄存器架構的，執行特有的文件格式-dex字節碼來完成對象生命周期管理、堆棧管理、線程管理、安全異常管理、垃圾回收等重要功能。

由于Android應用程序的開發編程語言是Java，而Java程序運行在JVM（Java虛擬機）上的，因此有些人會把Android的虛擬機DalvikVM和JVM弄混淆，但是實際上Dalvik并未遵守JVM規范，而且兩者也是互不兼容。

從Dalvik VM和JVM的編譯過程分析，它們的編譯過程如下：

JVM：.java→.class→.jar

Dalvik VM：.java→.class→.dex

從它們的編譯過程可以看出，JVM運行的是.class文件的Java字節碼，但是Dalvik VM運行的是其轉換后的dex（Dalvik Executable）文件。JVM字節從.class文件或者JAR包中加載字節碼然后運行，而Dalvik VM無法直接從.class文件或JAR包中加載字節碼，它需要通過DX工具將應用程序所有的.class文件編譯成一個.dex文件，Dalvik VM則運行這個.dex文件。

下圖顯示了Dalvik VM與JVM編譯過程的區別：

從圖中可以看出，Dalvik VM把.java文件編譯成.class后，會對.class進行重構，整合的基本元素（常量池、類定義、數據段）,最后壓縮寫進一個.dex文件中。其中，常量池描述了所有的常量，包括引用、方法名、數值常量等；類定義包括訪問標識、類名等基本信息；數據段中包含各種被VM指定的方法代碼以及類和方法的相關信息和實例變量。這種把多個.class文件進行整合的方法，大大提高了Android程序的運行速度，例如：應用程序中多個類定義了字符串常量TAG，而在JVM中，會編譯成多個.class文件，每個.class文件的常量池中，均包含這個TAG常量，但是Dalvik VM在編譯成.dex文件之后，其常量池里只有一個TAG常量。

JVM和Dalvik VM還有一點非常重要的不同，就是基于的架構不同。JVM是基于棧的架構，而Dalvik VM是基于寄存器的架構。相對于基于棧的JVM而言，基于寄存器的Dalvik VM實現雖然犧牲了一些硬件上的通用性，但是它在代碼的執行效率上要更勝一籌。一般來講，VM中指令的解釋執行的時間主要花費在以下三個方面：

分發指令；

訪問運算數；

執行運算；

其中分發指令這個環節對性能的影響最大。在基于寄存器的Dalvik VM中，可以更有效的減少冗余指令的分發，減少內存的讀寫訪問。

從JVM和Dalvik VM的區別上來說，Dalvik VM主要是針對Android這個嵌入式操作系統的特點進行了各種優化，使其更省電、更省內存、運行效率更高，但是犧牲了一些JVM的與平臺無關的特性。實際上，Dalvik VM本就是為Android設計的，無需考慮其它平臺的問題。這里只是介紹了JVM和Dalvik VM的兩個重要的區別，畢竟本書并不是講解Android內核的，這里只是點明Dalvik VM的特點，讀者對這部分的內容了解即可。

1.2.3?Android系統平臺的優勢

Android系統相對于其它操作系統，有如下幾點優勢：

1.?開放性

首先就是Android系統的開放性，其開發平臺允許任何移動終端廠商加入到Android聯盟中來，降低了開發門檻，使其擁有更多的開發者，隨著用戶和應用的日益豐富，也將推進Android系統的成熟。同時，開放性有利于Android設備的普及以及市場競爭力，這樣有利于消費者買到更低價位的Android設備。

2.?豐富的硬件選擇

同樣由于Android系統的開放性，眾多硬件廠商可以推出各種的搭載Android系統的設備。現如今，Android系統不僅僅只是運行在手機上，越來越多的設備開始支持Android系統，如電視、可佩戴設備、數碼相機等。

3.?便于開發

Google開放了Android的系統源碼，提供了開發者一個自由的開發環境，不必受到各種條條框框的束縛。

4.?Google服務的支持

Google公司作為一個做服務的公司，它提供了如地圖、郵件、搜索等服務，Android系統可以對這些服務進行無縫的結合。
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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Android 培训课件编写--- 第1章 Android应用开发概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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