Операционная система Android
Feb 4 · 6 min read
Android — это операционная система с открытым исходным кодом, созданная для мобильных устройств на основе модифицированного ядра Linux. Эта ОС разработана консорциумом Open Handset Alliance, состоящим из крупных технологических компаний при организующей роли Google. Исходный код ОС представлен как часть проекта Android Open Source Project (AOSP) с лицензией Apache. Выпущенный на рынок в 2007 году Android вскоре стал самой продаваемой операционной системой в истории, благодаря своей открытой модели разработки и удобному интерфейсу. Последняя версия Android 11 вышла в 2020 году.
История развития
Проект Android появи л ся в 2003 году с целью разработки интеллектуальных мобильных устройств. Начинался он с разработки ОС для цифровых фотокамер, но вскоре акцент сместился на мобильные телефоны из-за их большой распространенности на рынке. В 2005 году проект приобрел Google и в качестве основы для этой ОС было выбрано ядро Linux за счет его гибкости и возможности обновления.
С целью разработки платформы с открытым исходным кодом для мобильных устройств в 2007 году Google сформировала Open Handset Alliance с несколькими производителями оборудования и операторами беспроводной связи. В то время каждый производитель выпускал мобильные телефоны на базе собственной платформы, с ограниченными возможностями для сторонних приложений. Альянс заявил, что открытая платформа обеспечит тесное сотрудничество между производителями и разработчиками, чтобы ускорить производство недорогих инновационных продуктов и приложений.
Платформа Android была представлена в 2007 году и вышла на рынок на следующий год. Поначалу ей мешал ограниченный набор функций и небольшая база пользователей по сравнению с конкурентами Symbian и Windows. Однако возможность обновления стала самым большим преимуществом этой ОС, поскольку каждое обновление давало новые функции и улучшенную производительность. Из-за «сладости, которую они приносят в нашу жизнь», первые версии были названы в честь десертов, в алфавитном порядке, например Cupcake, Jellybean и KitKat. Однако вскоре у Google закончились десерты, и с 2019 года новые версии ОС получают номера, начинающиеся с Android 10. Лицензия с открытым исходным кодом также помогла увеличить популярность этой ОС среди производителей мобильных устройств, поскольку они могут теперь модифицировать ОС под свои требования, не влияя при этом на разработку приложений.
Но самая главная особенность в том, что Android — это больше, чем просто операционная система. Он во многом уравнял мобильные устройства с персональными компьютерами, позволив разработчикам писать приложения независимо от аппаратной платформы устройства. Это привело к созданию глобальной платформы для приложений и укрепило позиции Android, как передовой мобильной платформы, и в 2011 году он стал самой продаваемой операционной системой для смартфонов и для планшетов в 2013 году. Сегодня на Android работает множество электронных устройств, включая смарт-камеры, часы, медиаплееры и многое другое.
Архитектура
Первоначально Android разрабатывался для архитектуры ARM, а затем был расширен для поддержки архитектур x86 и x86–64. Однако в целом Android не заботится об аппаратном обеспечении устройства из-за разнообразия и множества типов среди компонентов в мобильных устройствах.
Основой ОС Android является модифицированная версия ядра Linux LTS, которая непосредственно взаимодействует с оборудованием. Драйверы, необходимые для работы устройства, реализуются производителями оборудования и добавляются в ядро. Это позволяет производителям оборудования разрабатывать драйверы для хорошо известного ядра, а разработчикам ОС игнорировать разнообразие оборудования. Android 11 поддерживает версии ядра 4.14, 4.19 и 5.4.
Особенности оборудования дополнительно маскируются также реализуемыми производителями уровнями аппаратной абстракции, которые предоставляют стандартные интерфейсы для высокоуровневых структур, чтобы обеспечить доступ к аппаратному обеспечению устройства, не заботясь при этом о реализации драйверов.
Android Runtime (ART) — это виртуальная машина, которая выполняет код приложения, содержащийся в файлах Dalvik Executable (DEX). Она управляет компиляцией кода, отладкой и очисткой памяти. Каждое приложение работает со своим собственным экземпляром ART, то есть в своей собственной виртуальной машине, чтобы обеспечить изоляцию кода. ART заменил Dalvik в качестве виртуальной машины Java для Android в 2013 году, поскольку его компиляция Ahead-of-Time обеспечила лучшую производительность по сравнению с компиляцией Just-in-Time у последней.
Собственные библиотеки C/C ++ являются важной частью операционной системы, поскольку большинство основных компонентов Android написаны на собственном коде. Инфраструктура Java API — это шлюз в ОС для всех пользовательских приложений. Он предоставляет множество сервисов для приложений в виде вызовов Java API, включая менеджеры действий, ресурсов и уведомлений, поставщиков контента и систему просмотра. Именно поэтому приложения для Android в основном разрабатываются на Java, хотя собственные библиотеки обеспечивают некоторую поддержку C/C++. Совсем недавно также поддерживался и Kotlin, он даже предпочитался Google для разработки приложений Android. Код компилируется Android Software Development Kit (SDK) и архивируется в виде пакета Android (APK).
Android против Linux
Хотя некоторые считают Android дистрибутивом Linux, он имеет мало общего с обычной ОС Linux.
В традиционном стеке Linux ядро выполняет большую часть системных функций, включая управление памятью и файлами, аппаратное взаимодействие и планирование процессов. Системные функции предоставляются приложениям через библиотеки и вызовы API на языке Си. Именно поэтому GNU C является более важной библиотекой в Linux. Пользователи взаимодействуют с системой через оболочки, которые транслируют пользовательские команды в системные вызовы.
С другой стороны, Android можно рассматривать как пользовательское приложение, работающее в Linux. ОС использует ядро для взаимодействия с оборудованием и управления системой, а затем предлагает свои функции другим приложениям через интерфейс API. Этот интерфейс написан полностью на Java, и даже функции библиотек C/C ++ предложены в оболочках Java. В Android нет оболочки, хотя некоторые утилиты командной строки поддерживаются через приложение Toybox.
Кроме того, Android оптимизирован для мобильных устройств, которые обычно обладают малой вычислительной мощностью, имеют небольшой объем памяти и работают от батарей. По умолчанию, в качестве библиотеки C, вместо GNU, он использует Bionic из-за пониженных требований к памяти и процессору. При нехватке памяти, Android может уничтожить наименее используемые процессы и сбросить блоки разделяемой памяти. Кроме того, здесь реализуется уникальная система управления питанием, в которой устройство остается в спящем режиме, потребляя минимальную мощность до тех пор, пока процесс не запросит ресурс.
Ядро Android
Перед установкой на устройство само ядро Linux подвергается модификации несколькими участниками проекта. Во-первых, разработчики Android оптимизируют ядро LTS для мобильных устройств, вносят коррективы в функции Android и оставляют код как общее ядро AOSP. Разработчики AOSP реализуют большинство изменений в виде драйверов устройств, чтобы гарантировать внесение минимальных изменений в основной код ядра. Это позволяет с минимальными изменениями объединять обновления базового ядра в ACK. Поставщики оборудования добавляют драйверы и уровни абстракции для создания ядра поставщика. Затем, производители устройств обновляют ядро в соответствии со своими требованиями, реализуя новые драйверы или даже улучшая систему. Это ядро, в конечном счете, устанавливается на выпускаемые производителем устройства.
Разработка приложения
Основной принцип разработки в Android заключается в том, чтобы абстрагироваться от вариативности оборудования и предоставить унифицированный интерфейс для приложений. Это достигается запуском всех приложений на виртуальных машинах Java, подобных Dalvik или ART. Еще более способствует этой абстракции и упрощает разработку приложений комплект, состоящий из инфраструктуры Java API и SDK Android. Интерфейс API выполняет всю сложную работу, обеспечивая приложениям доступ к системным ресурсам лишь через вызов функции, в то время как SDK предоставляет визуальные инструменты для создания макетов приложений и управления вводом данных пользователя.
Android предоставляет приложениям большую часть своих функций через службы (services). Служба — это приложение, которое выполняет длительные операции в фоновом режиме. Она не предоставляет пользовательского интерфейса и доступна только через платформу API. Службы также могут выполнять операции в приоритетном порядке и сообщениями уведомлять пользователя. Служба также может быть привязана к приложению и обеспечивать интерфейс клиент-сервер.
Стек Android также включает вторую операционную систему Trusty. Она работает параллельно с основной операционной системой и обеспечивает доверенную среду для изолированного выполнения. В основном она используется для мобильных платежей, безопасного банковского обслуживания, обработки паролей и других процессов, требующих безопасности и конфиденциальности.
Заключение
При первых анонсах Open Handset Alliance их планы по взаимодействию при разработке открытой и многоцелевой платформы представлялись не более чем громким заявлением. Однако через десять лет платформа Android произвела революцию, и не только в мобильной индустрии. Фактически, она породила совершенно новые отрасли промышленности и коренным образом изменила наш образ жизни, работы и общения.
Источник
Что такое Android
Android – это одна из популярнейших и наиболее перспективных операционных систем для различных мобильных устройств. Система предлагает очень удобный инструментарий и максимальную гибкость настроек, что позволяет каждому пользователю смартфона или планшета на Андроиде настроить его полностью под свои нужды. Разработка данной операционной системы стартовала в далеком 2003-м году, но по-настоящему известной она стала лишь через 2 года – после приобретения компанией Google. Переломный момент в истории Android произошел осенью 2008-го года. Тогда компания Google продемонстрировала T-Mobile G1, ставший первым смартфоном под управлением Андроид. Именно в тот момент многие мировые производители обратили внимание на перспективную операционную систему.
Основные возможности операционной системы Android
Рассматриваемая ОС всегда позиционировалась своими разработчиками как система с открытым кодом. Это позволяет любому желающему создавать свои приложения, игры и прочие дополнения для расширения возможностей Андроид-гаджетов. Разработчики изначально продумали все так, чтобы операционная система работала максимально быстро даже на самом «бюджетном» железе. Это является несомненным плюсом, т.к. теперь даже люди с самыми скромными финансовыми возможностями могут наслаждаться всеми основными преимуществами современных смартфонов.
Открытостью системы охотно пользуются и производители мобильной электроники, выпуская собственные пользовательские интерфейсы, к примеру, Sense от компании HTC. Это делает гаджеты на Андроиде от разных производителей непохожими друг на друга. Любителям классического и «чистого» Android следует обратить свое внимание на устройства Nexus. Именно они традиционно первыми получают обновления.
Сроки обновления других устройств обычно затягиваются ввиду необходимости доработки фирменных оболочек в соответствии с особенностями новых версий ОС.
Главным источником игр и приложений является Play Маркет. В каталогах данного магазина доступен огромный выбор бесплатного и платного контента, ассортимент которого активно расширяется. Качество «андроидных» игр и приложений постоянно растет. Периодически различные приложения выпускает и сам Google.
В целом же устройства на Android имеют все функции, которыми по негласным требованиям должны обладать современные смартфоны и планшетники. Помимо этого, функционал с легкостью расширяется при помощи приложений, виджетов или сторонних прошивок.
Желающим приобрести смартфон на Android необходимо помнить, что многие функции и программы ориентированы на работу с интернетом. При отсутствии доступа к Wi-Fi рекомендуется подключить выгодный тариф для интернет-пользователей или же отключить некоторые функции, требующие выхода в сеть.
Также нельзя не отметить ограниченную автономность устройств на Андроиде, в особенности представителей предыдущих поколений. При активном использовании смартфон или планшет придется заряжать ежедневно, а в некоторых случаях и по 2 раза в сутки. Производители активно работают над исправлением этого недостатка и в последнее время на рынке стали появляться интересные устройства с заметно увеличенной автономностью. Не остаются в стороне и разработчики. С каждой новой версией операционная система «кушает» все меньше заряда.
На основании приведенной информации можно выделить ключевые преимущества и недостатки рассматриваемой операционной системы. Так, несомненными преимуществами Андроида является:
1. Открытость программного кода, что дает возможности для разработки практически любых приложений и игр.
2. Нетребовательность к «железу» устройства.
3. Огромный ассортимент приложений и увлекательных игр на любой вкус.
4. Полное соответствие современным представлениям о функционале смартфона.
5. Свобода действий для пользователя. При желании система и ее интерфейс с легкостью настраиваются под нужды владельца.
6. Популярность операционной системы среди подавляющего большинства современных производителей. Это позволяет пользователю с практически любым бюджетом купить функциональный и современный смартфон.
Есть и свои недостатки. Ключевыми являются:
1. Открытость программного кода. Да, ее можно одновременно отнести и к преимуществам, и к недостаткам. Недостатком это является по той причине, что производители мобильных устройств в большинстве своем предпочитают создавать собственные оболочки. Из-за этого появляются существенные временные задержки между официальным выходом обновления ОС и ее получением на различные устройства.
2. Сравнительно низкая автономность. В последнее время в данном направлении был сделан огромный шаг вперед, так что уже совсем скоро шутки о том, что «Смартфоны на Андроиде самые спортивные, т.к. у них 2 раза в день зарядка» станут не более чем забавной историей.
Платформа постоянно совершенствуется и развивается. Уже сегодня она уверенно чувствует себя в тройке лидеров на рынке операционных систем. Многочисленные эксперты неоднократно отмечали, что будущее именно за Android и не ошиблись.
Источник
