操作系统安卓3.1

第1章认识Android通过本章的学习可以达到以下目标:了解智能手机的发展历史.
了解当前各个手机操作系统的特点及应用.
了解Android操作系统的特点及体系结构.
理解Android的体系结构.
随着互联网的发展,人们已经开始更多地去在意手机这个原本只用于通话的设备能否适应新时代的要求,应运而生的智能手机已经开始引导当前的通信领域.
而随着智能手机的发展,也有越来越多的手机操作系统进入了人们的视野,Android操作系统凭借着其自身的实力及与手机生产商的紧密结合,发展空间被人们所看好.
本章将详细介绍智能手机的发展以及Android的基本组成.

1.
1智能手机的发展"手机",在今天已不再是一个陌生的词汇,其已成为现代生活中通信领域必不可少的工具之一,而对于手机的探索研究,可以一直追溯到1902年,最初是由美国人内森·斯塔布菲尔德(如图1-1所示)在肯塔基州默里的乡下住宅内制成了第一个无线电话装置.

1938年,为了解决美国军方的无线通信问题,贝尔实验室应美国军方的要求制作出了世界上第一台"移动电话",再后来到了1973年,摩托罗拉公司工程技术员马丁·库帕(如图1-2所示)发明了民用手机,所以马丁·库帕被称为现代手机之父.

图1-1内森·斯塔布菲尔德图1-2马丁·库帕在手机发展的同时,通信网络也在不断地改善,由最早的模拟通信网络(1G网络),发展到今天广为使用的数字通信网络(2G网络),再到可以处理图像、视频流并能方便地访问国际互联网的第三代通信网络(3G网络),以及将要建立的4G通信网络,都为手机终端的发展带来了更多的发展商机,所以手机已经不再像最早那样只满足基本的通话功能,而是开始逐步地变为一个移动的PC终端.
而这种可以像计算机一样拥有独立操作系统,可以由用户自由开发、安装软件,也可以自由接入互联网进行访问的智能手机,也就开始在人们的生活中广泛使用开来.

对于智能手机有如下几个主要的特点:用户可以通过GSM或CDMA无线网络的方式接入互联网.
可以具备PDA设备的诸多功能,如日程管理、多媒体播放等功能.
具备独立的手机操作系统,可以由用户根据自己的需要任意扩充更多的第三方应用程序.
1.
2手机操作系统智能手机本身就是一款搭载了操作系统的手机,而在手机上有许多著名的操作系统,如Symbian、Palm、BlackBerry、iOS、WindowsMobile、Linux、Android等,下面分别介绍这几款手机操作系统.
1.
Symbian操作系统提到手机操作系统,人们不得不想到最早依靠Symbian(塞班)操作系统发展起来的诺基亚手机,正是因为诺基亚率先开发智能手机成功,才让越来越多的人体验到智能手机的无穷魅力,而随之而来的大量第三方应用程序,更是丰富了用户的使用.
Symbian是一个实时性、多任务的纯32位操作系统,具有功耗小、内存占用少等特点,经过多年不断地发展,Symbian系统已经取得了无比的市场优势,但是随着时间的推移以及同类手机操作系统加入到竞争行列之中,Symbian也由最早的霸主地位开始逐步衰退.

2.
Palm操作系统Palm(Palmcomputing)操作系统是Palm公司开发的一种32位的嵌入式操作系统,最早是为掌上电脑所开发的.
由于当时硬件设备的性能低下,Palm操作系统所占用的内存空间只有几十KB,而且因其出现较早,本身存在着一些功能上的不足,如不直接支持MP3音乐播放或电影等.
由于PDA设备的减少,Palm公司于2010年被HP公司所收购,Palm系统经过修改后(改为WebOS)成为HP平板电脑上所使用的操作系统.
3.
BlackBerry操作系统BlackBerry(黑莓)操作系统是由RIM公司独立开发的与黑莓手机配套的系统,由于黑莓手机在国外的发展势头强劲,所以这款操作系统也就变得声明赫赫,但是近几年黑莓手机在多个国家频频受到排挤,并且同时面临着Android和iOS操作系统的挑战,其市场份额也在逐步减少.
4.
iOS操作系统iOS是由苹果公司专门为iPhone手机开发的操作系统,主要应用在iPhone、iPad、iPodtouch上.
iOS操作系统支持多点触控,再加上苹果公司的号召力,所以iOS操作系统现在的发展势头依然被看好,而且有众多专业的软件及游戏制造商加入到了iOS第三方软件的开发阵营,使得iOS上可用的应用程序越来越多,但是iOS操作系统并不是一个开源的操作系统,目前只能应用于苹果公司的移动设备上.

5.
WindowsMobile操作系统WindowsMobile是Microsoft公司专门为移动设备而推出的移动版Windows操作系统,由于其界面的显示类似于Windows操作系统,所以用户操作起来比较容易上手.
该操作系统预装了Office、IE等常用软件,而且支持很强的媒体播放能力以及与Windows操作系统的同步支持,但是由于其对硬件要求较高,并且系统会经常出现死机问题,所以限制了此操作系统的发展.

6.
Linux操作系统Linux操作系统凭借着其自身开源的特点也被不少移动设备生产商所看好,因为使用此操作系统可以大大降低移动设备的制造成本,各个移动设备生产商可以根据自己的需要对Linux进行扩充并形成自己的操作系统.
但是另一方面,由于Linux的开发难度较高,也没有更好的开发平台支持,再加上开发Linux操作系统的公司并没有很强的实力,各个不同版本的Linux操作系统过多,所以很难再实现技术上的突破.

7.
Android操作系统Android操作系统是由Google公司基于Linux内核而推出的一款移动操作系统,它继续延续着Linux开源的特点,采用多任务处理,而且设计出了更加华丽的图形界面.
由于其使用Java作为程序开发语言,所以有不少Java开发人员陆续地加入到此系统软件的开发阵营,再加上Google的号召力及各个移动设备厂商的支持,使Android在短期之内迅速发展.
虽然目前应用软件相对较少,但随着时间的推移,Android操作系统必将取得更大的成功.

通过以上介绍,相信读者已经对常见的手机操作系统有所了解,但就笔者的经验而言,现在的手机操作系统由于Symbian的没落,基本上已经形成了Android和iOS平分天下的态势,而新的操作系统大战也将在这两个系统间展开,关于这两个系统的比较将随后介绍.

1.
3走进AndroidAndroid(机器人,著名标志是一个机器人,如图1-3所示,Android3.
0之后的标志如图1-4所示),最早由安迪·罗宾(AndyRubin)创办,于2007年被Google公司的创始人佩奇收购,而后Google公司凭借着Android操作系统在智能手机上取得了巨大的成功.
图1-3Android标志图1-4Android3.
0版本之后的标志与其他手机操作系统相比,Android具有如下特点.
开放性:Android设计之初首先提倡的就是建立一个标准化、开放式的移动软件平台,所以Android操作系统是直接建立在开放源代码的Linux操作系统上进行开发的,这样使得更多的硬件生产商加入到了Android开发阵营,也有更多的Android开发者投入到了Android的应用程序开发中,这些都为Android平台带来了大量的新的应用.

平等性:在Android操作系统上,所有的应用程序不管是系统自带的还是由应用程序开发者自己开发的,都可以根据用户的喜好任意替换,如文本编辑器,既可以使用Android内部提供的,也可以单独开发.

无界性:在多个应用程序之间,所有的程序都可以方便地进行互相访问,不会受到程序的限制,开发人员可以将自己的程序与其他程序进行交互,例如,通讯录的功能本身可以由Android提供,但是开发人员也可以直接调用通讯录的程序代码,并在自己的应用程序上使用.

方便性:Android使用Java作为开发语言,所以对熟悉Java的开发人员没有任何难度.
在Android操作系统中,为用户提供了大量的应用程序组件(如GoogleMap、图形界面、电话服务等),用户直接在这些组件的基础之上构建自己的开发程序即可.

硬件的丰富性:由于平台开放,所以有更多的移动设备厂商根据自己的情况推出了各式各样的Android移动设备,虽然在硬件上有一些差异,但是这些差异并不会影响数据的同步与软件的兼容性.
在Android操作系统之前,对于同类的手机操作系统,只有苹果公司的iOS操作系统是比较成功的,而当Android成功地推广开来之后,与iOS就形成了一个平分天下的态势.
这两款操作系统的比较如表1-1所示.

表1-1iOS和Android的比较No.
比较iOS(iPhone手机)Android1开发平台AppleMacOS不局限于操作系统2开发工具XcodeEclipse3开发语言Objective–CJava4兼容性封闭操作系统,由Apple制定,兼容性高Google规定硬件标准,由不同的厂商进行手机的研发.
由于厂商众多,所以兼容性低5UI交互界面主要依靠触屏完成需要触屏和按键同时操作6显示风格统一的视觉规范和分辨率视觉规范由厂商决定,屏幕分辨率繁多表1-1简单地列举了两款操作系统在使用上的明显区别.
Android由于有众多的厂商支持,而且在Android开放源代码期间也有不少厂商对这些代码进行了修改与扩充,所以开发出来的应用程序肯定不会像iOS那样稳定,但是Android的开放性也同样取得了不少成绩,今后Android将何去何从,我们不妨拭目以待吧.

Android虽然出现时间不长,但是其版本众多.
目前,Android对于智能手机的操作系统的最高版本是Android2.
3,对于平板电脑支持的操作系统的最高版本是Android3.
1,而马上又要推出Android4.
0版本的系统,但由于本书主要以手机开发为主,所以采用Android2.
3版本.
1.
4Android的体系结构在Android操作系统中,将体系结构划分为4层:应用层(Application)、应用框架层(ApplicationFramework)、系统运行库层(Libraries)以及Linux内核层(LinuxKernel),这4层所包含的内容如图1-6所示.
图1-6Android操作系统的体系结构1.
应用层(Application)应用层是使用Java语言进行开发的一些应用程序,如地图软件、联系人管理、E-mail连接、浏览器等都属于应用层上运行的程序,许多开发出来的程序(如音乐播放器、通讯录等)也都是运行在应用层上的.

2.
应用框架层(ApplicationFramework)应用框架层主要是Google发布的一些操作支持的类库(API框架),开发人员可以使用这些类库方便地进行程序开发,但是在开发时必须遵守框架的开发原则.
而在应用框架层中也包含了众多的组件,介绍如下.

ActivityManager:Activity程序是Android应用程序中的基本组件,所有的可运行的程序都要继承自Activity类,此类将接受Android操作系统的管理,也有自己的生命周期控制方法.

窗口管理器(WindowManager):负责整个系统的窗口管理,可以控制窗口的打开、关闭、隐藏等操作.
内容提供器(ContactProviders):实现多个程序间的数据共享操作.
视图系统(ViewSystem):用于构建应用程序的显示界面,如文本组件、按钮组件、列表显示等.
通知管理器(NotificationManager):对手机顶部状态栏的提示消息进行管理,如短信提示、电话提示、电量提示等).
包管理器(PackageManager):负责Android系统对所有程序的管理,如安装或卸载程序时需要用到的权限(Permission)、清除用户数据、缓存等.
电话管理器(TelephonyManager):提供取得手机基本服务信息的一种方式,可用来检测手机基本服务的情况.
资源管理器(ResourceManager):提供访问非代码的资源,如国际化文字显示、图形界面和布局管理器.
位置管理器(LocationManager):Google提供的地图管理程序,可以为用户提供GPS导航功能.
XMPP服务(XMPPService):XMPP为可扩展的消息与表示协议(ExtensibleMessagingandPresenceProtocol),是一个基于XML的即时通信协议.
3.
系统运行库层(Libraries)当使用Android框架层进行开发时,Android操作系统会自动使用一些C/C++的库文件来支持所使用的各个组件,使其可以更好地为程序服务.
在系统运行库层中包括以下组件.
桌面管理器(SurfaceManager):负责管理显示子系统的访问,并且可以将多个应用程序的图形层无缝地融合.
媒体库(MediaFramework):为Android多媒体的核心库,是基于PacketVideo的OpenCORE核心组件开发的,从功能上讲,多媒体库分为两个组成部分:一部分是音频、视频播放;另一部分是音频录音.

关系型数据库(SQLite):是一个专门为嵌入式系统开发的关系型数据库.
3D支持库(OpenGL/ES):提供了对3D功能的支持.
FreeType库:是一个开源的、高质量的且可移植的字体引擎,可以对位图(Bitmap)和矢量(Vector)字体提供支持.
Web浏览器引擎(WebKit):提供Web浏览器的支持功能.
SGL库:2D图像引擎.
SSL(SecureSocketsLayer,安全套接字层)库:为数据通信提供安全的支持.
Libc库:Linux下的ANSIC函数库,也是一个最为底层的库,是通过Linux系统调用来实现的.
Android运行环境(AndroidRuntime):主要指的是虚拟机技术——DalvikVM.
Dalvik是一个在移动设备上使用的虚拟机,对内存使用高效,而且在低速CPU上也能表现出高性能,Dalvik虚拟机执行的是*.
dex(DalvikExecutable)文件,其性能也更加高效.
4.
Linux内核层(LinuxKernel)Android操作系统主要基于Linux2.
6内核,程序的安全性、驱动程序、进程管理等都由Linux内核所提供.
在Linux内核层中包括以下组件.
显示驱动(DisplayDriver):基于Linux的帧缓冲(FrameBuffer)驱动.
照相机驱动(CameraDriver):常用的基于Linux的v412(VideoforLinux)驱动.
蓝牙驱动(BluetoothDriver):基于IEEE802.
15.
1标准的无线传输技术.
Flash内存驱动(FlashMemoryDriver):基于MTD的Flash驱动程序.
Binder(IPC)Driver:Android的一个特殊的驱动程序,具有单独的设备节点,提供进程间通信的功能.
USB驱动(USBDriver):提供USB设备的连接支持.
键盘驱动程序(KeyBoardDriver):为输入设备提供支持.
WIFI驱动(WIFIDriver):基于IEEE802.
11标准的驱动程序,可以连接无线网络.
音频驱动(AudioDrivers):基于ALSA(AdvancedLinuxSoundArchitecture)的高级Linux声音体系驱动.
电源管理(PowerManagement):对电池电量进行监控.
1.
5Android应用程序框架在进行Android软件开发时,开发者所开发的Android应用程序都是通过应用程序框架来与Android底层进行交互的,所以开发中接触到最多的部分就是应用程序框架.
在整个应用程序框架中有4个重要的组件,介绍如下.

Activities:一个Activities就表示一个程序的显示界面,在一个应用程序中可以包含多个Activities组件,每个Activities组件都拥有各自的生命周期.
Intent:当多个应用程序之间需要互相跳转时,就通过Intent完成,开发者所开发的程序也可以利用Intent调用Android本身所提供的应用程序,如打电话或发送短信息等.
Services:指的是那些运行在后台、没有界面显示的Activities程序.
在Android之中内置了许多Services供开发者使用,如发送通知(Notification)或发送短信(SMS)等.