淺談Android軟硬件巧妙整合的開(kāi)發(fā)技巧

Android一詞的本義指“機器人”，同時(shí)也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平臺的開(kāi)源手機操作系統的名稱(chēng)，該平臺由操作系統、中間件、用戶(hù)界面和應用軟件組成，號稱(chēng)是首個(gè)為移動(dòng)終端打造的真正開(kāi)放和完整的移動(dòng)軟件。目前，最新版本為Android 2.4 Gingerbread和Android 3.0 Honeycomb。

Android是基于Linux內核的操作系統，是Google公司在2007年11月5日公布的手機操作系統。早期由原名為“Android”的公司開(kāi)發(fā)，谷歌在2005年收購“Android.Inc”后，繼續進(jìn)行對Android系統開(kāi)發(fā)運營(yíng)，它采用了軟件堆層(software stack，又名軟件疊層)的架構，主要分為三部分。底層Linux內核只提供基本功能，其他的應用軟件則由各公司自行開(kāi)發(fā)，部分程序以Java編寫(xiě)。2011年初數據顯示，僅正式上市兩年的操作系統Android已經(jīng)超越稱(chēng)霸十年的塞班系統，使之躍居全球最受歡迎的智能手機平臺?，F在，Android系統不但應用于智能手機，也在平板電腦市場(chǎng)急速擴張。采用Android系統主要廠(chǎng)商包括臺灣的HTC,(第一臺谷歌的手機G1由HTC生產(chǎn)代工)美國摩托羅拉，SE等，另外還有中國大陸廠(chǎng)商如：華為、中興、聯(lián)想等。

Android以Java為編程語(yǔ)言，從接口到功能，都有層出不窮的變化，其中Activity等同于J2ME的MIDlet，一個(gè) Activity 類(lèi)(class)負責創(chuàng )建視窗(window)，一個(gè)活動(dòng)中的Activity就是在 foreground(前景)模式，背景運行的程序叫做Service。兩者之間通過(guò)由ServiceConnection和AIDL連結，達到復數程序同時(shí)運行的效果。如果運行中的 Activity 全部畫(huà)面被其他 Activity 取代時(shí)，該 Activity 便被停止(stopped)，甚至被系統清除(kill)。

View等同于J2ME的Displayable，程序人員可以通過(guò) View 類(lèi)與“XML layout”檔將UI放置在視窗上，Android 1.5的版本可以利用 View 打造出所謂的 Widgets，其實(shí)Widget只是View的一種，所以可以使用xml來(lái)設計layout，HTC的Android Hero手機即含有大量的widget。至于ViewGroup 是各種layout 的基礎抽象類(lèi)(abstract class)，ViewGroup之內還可以有ViewGroup。View的構造函數不需要再Activity中調用，但是Displayable的是必須的，在A(yíng)ctivity 中，要通過(guò)findViewById()來(lái)從XML 中取得View，Android的View類(lèi)的顯示很大程度上是從XML中讀取的。View 與事件(event)息息相關(guān)，兩者之間通過(guò)Listener 結合在一起，每一個(gè)View都可以注冊一個(gè)event listener，例如：當View要處理用戶(hù)觸碰(touch)的事件時(shí)，就要向Android框架注冊View.OnClickListener。另外還有Image等同于J2ME的BitMap。

隨著(zhù)科技的快速演進(jìn)，現代人對移動(dòng)通信、無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)與多媒體娛樂(lè )的需求更甚以往，所謂的智能手機(Smart Phone)便成了炙手可熱的個(gè)人消費電子產(chǎn)品之一，從Apple不斷推出iPhone企圖顛覆消費者對手機的想象、RIM推出主打商務(wù)功能的黑莓機、Google的Android系統讓眾家手機廠(chǎng)商爭食大餅，到微軟屢敗屢戰的從WinMo一路開(kāi)發(fā)到WP7，智能手機的這塊戰場(chǎng)可說(shuō)是打的如火如荼。然而在這些眾家競爭者中，Android可說(shuō)是目前行情看俏的一套操作系統，以國際市調研究機構Gartner最新出爐2010年第三季的調查為例，采用Android操作系統的智能手機在過(guò)去一年以來(lái)成長(cháng)幅度最高，光是市占率便是前一年同期的七倍之多，銷(xiāo)售量更是達到14倍的成長(cháng)，同時(shí)也一舉從市占率排名的第六名竄升到第二名。

*Gartner 2010 Q3 Worldwide Smartphone Sales

Android在過(guò)去一直扮演后起之秀的角色，切入智能手機的速度似乎慢了蘋(píng)果的iOS一步，但與Apple相同的是，它也成功的將其應用從手機移植到了平板電腦(Tablet PC)上。Android開(kāi)放源代碼(Open Source)的特性，能輕易地提高廠(chǎng)商對自家產(chǎn)品的接受度，更不用提背后Google的強力撐腰能帶來(lái)多大的經(jīng)濟效益。目前可見(jiàn)包括手機廠(chǎng)商HTC、摩托羅拉(Motorola)、三星(SAMSUNG)，以及電腦大廠(chǎng)惠普(HP)與戴爾(Dell)等皆投向Android的懷抱，Android被廣泛應用可說(shuō)是勢在必行。

盡管Android系統的普及看似指日可待，但在實(shí)際的產(chǎn)品應用上，也有其可能產(chǎn)生的問(wèn)題風(fēng)險。Android作為一個(gè)開(kāi)放式的操作系統，是Google提供廠(chǎng)商的操作系統參考架構(reference design)，廠(chǎng)商能有充足的發(fā)揮空間，以Android為基礎向上開(kāi)發(fā)設計自家產(chǎn)品，但也因為這樣的開(kāi)放性與自由性，讓廠(chǎng)商在軟硬件結合的這個(gè)環(huán)節必須下更大的功夫，像是如何挑選合適的硬件包括基頻處理器、通信芯片、觸控感應芯片、天線(xiàn)與存儲器模組等，以及如何調整出最適當的軟件設定等，更重要的是如何將軟硬件整合，開(kāi)發(fā)出差異化的產(chǎn)品。這中間所有的細節都會(huì )對產(chǎn)品最終樣貌產(chǎn)生莫大的影響，像是其功能的完整度、使用接口的設計、效能表現(例如觸控滑動(dòng)畫(huà)面、開(kāi)啟程序所需時(shí)間)、品質(zhì)可靠度、甚至是后續的固件升級動(dòng)作等等。

一、解構Android基本技術(shù)架構

首先我們先來(lái)看到Android的基本技術(shù)架構，Android是以L(fǎng)inux為核心，并采用軟件堆迭(software stack)的架構延伸發(fā)展的一套軟件平臺與操作系統。根據下圖可以看出，其基本架構分為五層：

*Android Structure by Google

·Linux核心(Linux Kernel)：以L(fǎng)inux開(kāi)發(fā)提供最底層的核心系統服務(wù)，包括安全性(Security)、存儲器管理(Memory Management)、進(jìn)程管理(Process Management)、網(wǎng)路堆迭(Network Stack)與驅動(dòng)程序模型(Driver Model)。

·Android執行環(huán)境(Android Runtime)：透過(guò)Core Libraries(核心函式庫)以及暫存器型態(tài)的Dalvik Virtual Machine(Dalvik虛擬機器)來(lái)執行程序。

·系統函式庫(Library)：使用C/C++函式庫的系統組件以供呼叫使用，開(kāi)發(fā)者可透過(guò)上層的應用程序框架來(lái)運用這些功能，這也是主要Android設備的效能關(guān)鍵。

·應用程序框架(Application Framework)：被設計來(lái)簡(jiǎn)化組件的再運用，開(kāi)發(fā)者能完整存取使用與核心應用程序(Core Application)相同的API，應用程序可以發(fā)布功能并為其它應用程序所使用(需受限于其安全性限制)，開(kāi)發(fā)者也可運用同樣的機制來(lái)新增與置換組件。