Что такое программное обеспечение андроида

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

Путеводитель по системным утилитам для ОС Android, часть 1

В данном путеводителе мы рассмотрим утилиты для Android, которые выполняют функции диагностики и оптимизации системы и позволяют лучше понять, как используются доступные ресурсы.

Можно с понятным скепсисом относиться ко всякого рода оптимизаторам, знакомым еще со времен «твикеров» для настольных ОС. Однако неоспоримо, что подобные приложения всегда должны быть под рукой, поскольку доступный инструментарий ОС Android не позволяет в полной мере, комплексно получить информацию о процессах, выполнить ряд пакетных операций и т. д.

Основные участники обзора:

• Assistant for Android
• System Info for Android
• Elixir 2

Также будут упомянуты:

• DU Battery Saver (Power Doctor)
• DiskUsage
• Clean Master
• ES Task Manager (Task Killer)
• Advanced Task Manager — Boost

Assistant for Android

Assistant for Android — подборка инструментов для оптимизации Android. Инструментарий этот включает в себя 18 основных функций оптимизации системы. Среди них — мониторинг, управление процессами и задачами, очистка от ненужных файлов, менеджер автозагрузки, диспетчер приложений и другие компоненты.

На главной странице в реальном времени отображается диагностическая информация о системе, это: загрузка процессора, ОЗУ, ПЗУ, свободное пространство на карте памяти и внутренней памяти телефона. Ряд виджетов уместно добавить на домашний экран для быстрого доступа к интересующей информации.

В разделе «Мониторинг» пользователь может выгрузить приложения из RAM (диспетчер задач) или очистить систему от ненужных данных — кэш временных файлов системы и установленных приложений, файлов журнала, пустых файлов / папок и прочего «мусора», удаление которого безвредно сказывается на системе. Кроме того, Assistant предоставляет список временных файлов на карте памяти, выборки пользовательских файлов по размеру, типу информации и т. п.

Следующий раздел приложения — управление процессами. Здесь можно получить сведения о типах процессов (отмечены соответствующей маркировкой), занимаемой ими памяти и нагрузке на CPU, отследить поведение определенных процессов — в том случае, если есть вопросы проблемы с производительностью системы. В соответствии с чем ненужные процессы можно выгрузить из памяти.

Третий раздел содержит опции, позволяющие оптимизировать расход батареи устройства. В верхней части экрана — управление сетями, яркость, звук, вибрация и прочие опции (также доступные посредством системных виджетов). Чуть ниже представлены различные сервисные приложения, полезные при оптимизации системы: пакетное удаление / установка программ, создание резервной копии, перемещение приложений на SD-карту, менеджер автозапуска, файловый менеджер, информация о батарее и системе, настройка прав. В целом, как видно, ничего примечательного здесь нет, и основная ценность подборки — доступность системных функций в одном разделе.

Резюме. Assistant for Android — вполне себе традиционный оптимизатор для Android с комплексным набором функций. Он не вносит ничего принципиально нового и является лишь удобной оболочкой для тюнинга системы. Из основных достоинств — несложный интерфейс и отсутствие бесполезных маркетинговых дополнений, пакетные операции с приложениями.

System Info for Android

Приложение System Info for Android предоставляет различного рода служебную информацию по работе ОС Android, которая может быть полезна для последующей оптимизации системы. Рассмотрим основные функции этой программы.

На системной панели доступна сводная информация по занятому пространству на картах и памяти, ОЗУ, время работы и сетевая информация (IP-адрес, тип подключения к сети и пр.). При этом весьма странно, что нет никаких данных по процессору и его загруженности.

Во вкладке System вся информация представлена в текстовом виде. Она никак не применима к оптимизации и, вместе с тем, дает исчерпывающую информацию по системе Android, аппаратной составляющей в целом: ОС, конфигурация, память, батарея и прочие аспекты, влияющие на производительность.

Следующей раздел, Tasks, позволяет просматривать и «убивать» ненужные процессы, получать информацию по загруженности процессора и памяти. Данная секция чуть более полезна с практической точки зрения, но по удобству несколько отстает от аналогичных компонентов в подобных приложениях. Сортировка в наличии, но разработчик не предусмотрел цветовую маркировку для процессов или их категоризацию. Поэтому контролировать процессы, по факту, трудно.

В разделе Apps собраны все установленные и системные приложения. Здесь можно управлять каждой программой индивидуально, но пакетные операции (например, установка и удаление) отсутствуют как таковые.

Наконец, раздел Logs может быть полезен не только пользователям, но и разработчикам, которые тестируют приложение и хотят извлечь отладочную информацию. Журналы обновляются в реальном времени, можно сохранить историю в файл.

В качестве опции, на домашний экран можно добавить виджет. Возможности его более чем скромны: он выводит информацию о заряде батареи, свободной памяти RAM и занятом пространстве на SD-карте.

Резюме. Таким образом, приложение System Info for Android будет полезно рядовым пользователям ОС, отчасти — разработчикам. Это, скорее, инструмент с информационным уклоном, который позволяет в реальном времени отследить процессы, события в журнале. Полезных опций оптимизацией, связанных именно с настройкой, здесь считанное количество.

Elixir 2

Elixir 2 — утилита для получения системной информации, диагностики устройства и добавления соответствующих виджетов на домашний экран.

Начнем с тех функций, которые есть в аналогичных приложениях. Раздел «Информация» содержит сводные данные об устройстве: доступное дисковое пространство и память RAM, состояние процессора, заряд батареи, телефония, текущее расположение, экран и звук, режим работы, камера, внешние устройства и т. д.

Также следует отметить дополнительные функции, доступные через контекстное меню. Elixir 2 предлагает функции, связанные с каждым выбранным компонентом. Скажем, выбрав в меню процессор, можно посмотреть данные о его модели, использовании батареи, изменить регулятор ЦП. Для карты памяти доступно монтирование, управление приложениями. Таким образом, Elixir предлагает достаточно удобную и логичную компоновку связанных системных функций.

Далее в приложении следует диспетчер приложений. В этом разделе собрана информация об установленных приложениях, занимаемом ими пространстве и расположении. Доступна расширенная сортировка (например, по размеру кода или кэша), есть текстовый фильтр. Удобно то, что можно включить пакетный режим и быстро деинсталлировать все ненужные приложения.

Одна из наиболее интересных функциональных особенностей Elixir — раздел «Датчики». Соответственно, здесь можно ознакомиться с системными данными и потреблением доступных датчиков устройства на Android. Кроме этого, можно вручную запустить тесты для проверки их минимальной и пиковой мощности.

В «Журналах» выводится содержание файлов logcat и dmesg, и можно отфильтровать сообщения (ошибки / предупреждения / информация). Сгенерированные отчеты Elixir с системной информацией несложно отправить по e-mail.

Напоследок, следует отметить многообразие виджетов. Для их активации и настройки нужно установить дополнение. Это и другие дополнения (личные, системные, администраторские и др.) устанавливаются опционально, через Google Play.

Резюме. Elixir 2 — одно из наиболее мощных приложений в своей категории, однозначно рекомендуется для установки. Позволяет управлять системными ресурсами, произвести диагностику устройства, системных ресурсов. Отличные возможности по управлению системными компонентами, грамотная группировка функций и наличие всего необходимого.

DU Battery Saver (Power Doctor)

DU Battery Saver — приложение для базовой оптимизации системы и экономии заряда батареи. Каких-либо тонких настроек здесь нет, оно очень простое и вряд ли будет интересно опытным пользователям.

На главной странице («Батарея») доступна информация о текущем состоянии батареи. Если устройство заряжается, можно узнать время, необходимое для полной зарядки. Кроме того, отсюда можно извлечь некоторые технические характеристики: температуру, напряжение и емкость батареи. На графике, в нижней части экрана, пользователь может отследить, как расходовался заряд батареи на протяжении дня, по уровню АКБ. Из этой шкалы все понятно, однако особого практического смысла в ней меньше, чем хотелось бы получить.

В разделе «Сохранение» — управление режимами потребления. Профили имеют описания, так что можно понять, за счет чего планируется оптимизировать телефон: звонки, смс, интернет и прочее. Можно создать собственный профиль из десятка параметров. Пользователям платной версии Battery Saver доступен т. н. «интеллектуальный» режим: отключение уведомлений, управление приложениями, автовыгрузка, изменение профилей энергопотребления на протяжении суток.

Во вкладке «Монитор» отслеживается потребление энергии приложениями и оборудованием. Здесь достаточно отчетливо видно, что больше всего разряжает батарею, «виновника» можно отключить.

Есть у приложения Battery Saver и другие функции, но они менее интересны, плюс, как и другие приложения этого разработчика, некоторые функции — сугубо рекламные.

DiskUsage

При нехватке свободного места на телефоне, вернее всего искать и удалять ненужные файлы, начиная с самых крупных, по мере убывания их размера. DiskUsage — небольшая системная утилита, которая помогает визуально и быстро определить, какие файлы и сколько места отнимают на карте памяти или другом источнике.

Данные отображаются на диаграмме в виде цветных блоков, пропорционально занимаемому им пространству. Нажав на определенный блок, можно ознакомиться с файлами внутри этой директории. Таким образом, становится понятно, где искать «похитителей» дискового пространства.

Из дополнительных особенностей приложения — DiskUsage интегрируется с популярными файловыми менеджерами, такими как OI FileManager и Astro.

Clean Master

Одна из самых известных утилит для ускорения CPU и памяти и, по совместительству, менеджер приложений. Содержит несколько полезных модулей, которые способствуют очистке системы.

Итак, «Мусор»: в этом разделе можно очистить кэш и различные временные файлы, которые оставляют за собой приложения. Кроме того, интересен расширенный режим очистки — он позволяет выявить дубликаты и файлы, которые занимают больше всего пространства на диске.

Раздел «Ускорение» позволяет освободить память телефона, выгрузив приложения в фоне. В «Ускорении» также можно перейти к разделу автозагрузки, где отображается соответствующий список приложений, активных и отключенных из автозапуска.

Еще один полезный модуль Clean Master — менеджер приложений. Здесь представлены приложения в виде выборок: последние установленные, редко используемые, по размеру, категориям и прочее. Можно отметить несколько элементов и удалить их в пакетном режиме, что очень удобно. Помимо этого, есть возможность создания резервной копии и удаления apk-установщиков приложений.

Clean Master радует информативностью по части оптимизации и позволяет быть осведомленным: информация о занятых/освобожденных мегабайтах постоянно отображается в верхней части приложения. Правда, визуальные красоты, анимация несколько замедляют приложение, и, как ни парадоксально, скорость системы временно ухудшается именно из-за Clean Master. Кроме того, программа изобилует дополнительными модулями (антивирус, CM Family и др.), которые интересны далеко не всем пользователям.

В целом, твикер Clean Master производит странное впечатление. Хотя в нем содержится ряд полезных функций, интерфейс тяжеловат. А при нехватке ресурсов, логично, не хотелось бы лишний раз перегружать Android.

ES Task Manager (Task Killer)

Приложение от разработчиков популярного файлового менеджера ES Explorer. Если вдаваться в описание, перед нами — более универсальное приложение, чем простой менеджер задач. ES Task Manager позволяет сэкономить заряд батареи, очистить память устройства, выгрузить, заблокировать или деинсталлировать ненужные приложения.

В главном разделе, Optimize, имеется 4 кнопки, которые позволяют выполнить быстрое действие: выгрузить из памяти все приложения, очистить кэш, оптимизировать память и снизить расход батареи.

Вторая секция менеджера — собственно «Диспетчер задач». Сверху отображается объем доступной памяти и состояние батареи, далее следует список запущенных приложений. Через контекстное меню можно занести приложение в исключения или добавить в список для автозавершения.

Также можно отметить раздел экономии электроэнергии. Здесь можно настроить поведение Android — включить или отключить сетевые соединения, выставить опции для экрана, вибрации и звука. В принципе, здесь дублируются функции стандартных системных виджетов.

Некоторые модули, такие как «Анализатор SD-карты» и «Приложения», доступны только после установки файлового менеджера ES Explorer.

Advanced Task Manager — Boost

Advanced Task Manager — вполне предсказуемый по функциональности менеджер задач, но чуть более удобный, чем стандартный.

На главном экране Task Manager отображается список всех приложений, информация о занимаемой памяти и батарее телефона. Кроме того, эта же информация дублируется в панели уведомлений и через виджет. Приложения можно отметить в списке и массово выгрузить их из памяти. Помимо того, предусмотрена принудительная выгрузка из RAM устройства, можно создавать исключения — приложения, которые не будут закрываться в форсированном режиме.

Ряд полезных опций обнаруживается в настройках Advanced Task Manager. В первую очередь, это автовыгрузка приложений по выбору: сразу после отключения экрана, при запуске приложения, с заданным интервалом.

Из недостатков данного менеджера — нет сортировки и детальной информации по загруженности процессора для каждого приложения. Также, управление сервисами реализовано через системный интерфейс, что неудобно.

Источник