1.3 Android简介

1.3.1　理解Android软件栈

 

图1-6　Android SDK软件栈详细结构

Android平台的核心是Linux内核版本2.6.29，它负责设备驱动程序、资源访问、电源管理和完成其他操作系统的职责。提供的设备驱动程序包括显示器、照相机、键盘、WiFi、闪存、音频和IPC（Inter-Process Communication，进程间通信）。尽管核心是Linux，但Android设备（比如T-Mobile G1或摩托罗拉Droid）上的绝大部分应用程序都是使用Java开发，通过Dalvik VM运行的。

我们看一下另一层，内核之上是许多C/C++库，比如OpenGL、WebKit、FreeType、SSL（Secure Sockets Layer，安全套接字层）、libc（C运行时库）、SQLite和媒体。基于BSD（Berkeley Software Distribution，伯克利软件套件）的系统C库针对嵌入式Linux设备进行了调优（大小约为原始大小的一半）。媒体库基于PacketVideo（http://www.packetvideo.com/）的OpenCORE。这些库负责录制和播放音频和视频格式的内容。一个名为Surface Manager的库控制对显示系统的访问，支持2D和3D。WebKit库负责浏览器支持，WebKit也是Google公司的Chrome和苹果公司的Safari使用的库。FreeType库负责字体支持。SQLite（http://www.sqlite.org/）是一个可在设备自身上使用的关系数据库。SQLite也是关系数据库的一项独立的开源成果，没有直接绑定到Android。适用于SQLite的工具也可用于Android数据库。

大多数应用程序框架都通过Dalvik VM访问这些核心库，Dalvik VM就像Android平台的入口。前面几节已经提到，Dalvik经过了优化，可以运行多个VM实例。访问这些核心库时，每个Java应用程序都会获得自己的VM实例。

Android Java API的主要库包括电话、资源、位置、UI、ContentProvider（数据）和包管理器（安装、安全等）。程序员使用此Java API开发最终用户应用程序。设备上的一些最终用户应用程序示例包括Home、Contacts、Phone、Browser等。

Android还支持Google公司一个名为Skia的自定义2D图形库，这个库是使用C和C++编写的。Skia也是GoogleChrome浏览器的核心组件。然而，Android中的3D API基于来自Khronos小组（http://www.khronos.org）的一种OpenGL ES实现。OpenGL ES包含OpenGL中面向嵌入式系统的子集。

从媒体角度讲，Android平台支持最常见的音频、视频和图像格式。从无线角度讲，Android拥有支持蓝牙、EDGE、3G、WiFi和GSM（Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统）电话的API，具体取决于设备硬件。

1.3.2 Android应用程序架构

Activity Manager和Fragment Manager分别控制Activity和Fragment生命周期

View（视图）用来为Activity和Fragment创建界面

Notification Manager提供了一种一致的和非打断的机制来通知用户

Content Provider 让应用程序共享数据

Resources Manager 支持像字符串和图形这样的非代码资源的具体化

Intent 提供了一种在应用程序及组件之间传输数据的机制

1.3.3　Dalvik VM剖析

作为Android平台的一部分，Google公司花了大量时间思考针对低功耗手持设备的优化设计。与桌面设备相比，手持设备在内存和速度方面落后8～10年。它们的计算能力也有限，一个手持设备的总RAM可能只有64 MB，可供应用程序使用的空间可能只有20 MB。

说明 2008年年底发布的T-Mobile G1电话拥有192 MB RAM、一张1 GB的SD卡和528MHz Qualcomm MSM7201A处理器。摩托罗拉公司2009年年底发布的Droid拥有256 MB RAM、一张16 GB的microSD卡和550MHz Arm Cortex处理器。而戴尔公司最廉价的笔记本电脑都拥有2.1GHz双核处理器和4 GB RAM。

因此，手机的性能要求非常高，这需要手机设计人员优化一切要素。如果看一下Android中的包，将会看到它们完善而丰富。据Google公司介绍，即使使用经过优化的JVM，这些系统库也可能使用10 MB～20 MB RAM。

这些问题使Google公司在许多方面重新审视标准JVM实现。（Dan Bornstein对Google公司的这个JVM实现作出了重要贡献，他编写了Dalvik VM，Dalvik是冰岛一个小镇的名称。）首先，Dalvik VM获取生成的Java类文件，将它们组合为一个或多个Dalvik可执行文件（.dex）。它重用多个类文件中的重复信息，与未压缩的传统.jar文件相比，有效地将空间需求减少了一半。例如，Android中Web浏览器的.dex文件约为200 K，而对应的未压缩的.jar版本约为500 K。闹钟应用程序的.dex文件约为50 K，大约是其.jar版本的一半。

其次，Google公司在Dalvik VM中对垃圾收集进行了调优，但它在早期版本中选择了删除即时（ Just-In-Time，JIT）编译器。2.0版的代码库似乎拥有JIT编译器的必要源代码，但也未在最终版中启用它。预计在未来的版本中将启用即时编译器。该公司支持这一选择是因为，Android的许多核心库，包括图形库，都是使用C和C++实现的。例如，Java图形API实际上是围绕本地代码的瘦包装器类，使用了JNI（Java Native Interface，Java本地接口）。类似地，Android提供了一个优化的C本地库来访问SQLite数据库，但这个库使用一种更高级的Java API封装。由于大部分核心代码都是使用C和C++编写的，所以Google公司推断JIT编译的影响不会很大。

最后，Dalvik VM使用了一种不同的汇编代码生成方法，它使用寄存器而不是栈作为主要的数据存储单元。Google公司希望这样能将指令减少到30%。应当指出，采用Dalvik VM的一个结果是，Android中最终的可执行程序代码不是基于Java字节码，而是基于.dex文件。这意味着无法直接执行Java字节码，必须首先得到Java类文件，然后将它们转换为可链接的.dex文件。

这种对性能的狂热追求还扩展到了Android SDK的其他部分。例如，Android SDK大量使用XML来定义UI布局。然而，所有XML数据必须编译为二进制文件，然后才能将这些文件存储在设备上。Android提供了一些专门的机制来使用XML数据。