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 операционная система Android
Здравствуйте друзья, я начинаю развивать рубрику, связанную со смартфонами, теперь уже полноценно. Теперь на сайте вы найдете кучу интересных статей про смартфоны на базе Android. Я максимально подробно построюсь донести до пользователей о новинках смартфонов, то есть будет много новостей. Упор, конечно, буду делать на создание материалов по работе с ОС. Так сказать, инструкция от А до Я. Пока что начну с самого простого, и напишу статейку о том, что такое это такое и какие у него достоинства и недостатки. Теперь переходим у сути.
Что такое ОС Android
Android – это операционная система на базе ядра Linux, которую выкупила в 2005 году компания Google. В 2008 году вышла первая версия операционной системы. Данная ОС предназначена для смартфонов, планшетов и многих других устройств. На данный момент её встраивают в часы, различные навигаторы, приставки и проигрыватели.
Сейчас создаётся огромное количество смартфонов и прочих устройств с данной системой. Она завоевала жуткую популярность, поэтому конкурентов у неё почти нет, разве что iOS.
Я думаю, не стоит перечислять известные бренды сегодняшних телефонов, которые растут, как на дрожжах. Так вот, все они используют Андроид. Если говорить о чистой системе, то можно сказать, что она очень шустрая и производительная. Многие производители, беря за основу эту ОС делают свою оболочку с дополнительными функциями, возможностями и оформлением. У кого-то это получается лучше, и системка летает, а в каких-то устройствах не очень.
С помощью операционки у вас есть возможность управлять такими функциями, как Wi-Fi, Bluetooth, NFC, GPS, создавать точки доступа Wi-Fi, то есть делать из своего телефона модем и многое другое. В современные смартфоны встраивают датчики отпечатав пальцев и сканирования радужной оболочки глаза, что позволяет многократно улучшить защиту – всем этим можно управлять с помощью Android. Естественно в Apple со своим iOS стараются не отставать.
Плюсы и минусы
Давайте рассмотрим достоинства и недостатки:
- Так как она разработана на ядре Linux с открытым исходным кодом, то и мобильная система тоже имеет открытый исходный код, что позволяет создавать для этой системы всё, что душе угодно.
- Чистая ОС очень оптимизирована не требовательна к устройствам. Может работать на самом слабом телефоне, который сейчас есть, хотя это уже редкость.
- Возможность подстроить систему под себя.
- Огромное количество дополнений и приложений, которые многократно расширяют возможности ОС.
- Быстрота работы (не во всех случаях).
- Системка доступна для следующих аппаратных платформ: ARM, x86, MIPS.
Это основные положительные характеристики, которые я ля себя отметил. Может быть есть еще что-то. Помимо плюсов, есть еще и минусы :
- Операционка с открытым кодом даёт преимущество производителям смартфонов и планшетов создавать оболочки, не всегда максимально оптимизированные и работоспособные. Помимо этого, обновление оболочки может прийти намного позже, чем выйдет новейшая версия официальной системы.
- Если системка плохо оптимизирована, то есть вероятность сильного расхода энергии. А атомность сейчас очень ценится. Но это зависит скорее от производителей устройств.
- Из-за популярности хакеры и прочие нехорошие люди пишут для ОС вирусы и ищут уязвимости. Конечно, определённая защита у это ОС, не как у Windows. Поэтому недостаток незначительный.
- Были замечены случаи, когда у пользователей по всему миру в общем случае было украдено несколько миллионов долларов. Делалось это посредством отправки СМС без ведома пользователя.
Виды прошивок
Помимо чистой системы от Google есть ряд энтузиастов, занимающихся разработкой своих прошивок, которые имеют свой собственный функционал и возможности. Вы увидите совершенно другое оформление, бывает, что прошивка другого производителя будет лучше работать, чем чистый Андроид.
На данный момент существуют такие компании по созданию прошивок для смартфонов и прочих устройств: CyanogenMod, которая теперь LineageOS, AOKP, MIUI, Paranoid Android, AOSP, Replicant и прочие.
Разработчики-энтузиасты стараются выпускать вовремя версии прошивки, совместно с выходом чистой ОС. Но иногда прошивать телефон и не нужно, так как производители могли об этом позаботиться.
Приложения и Play Market
Всем известно, что каждый день в магазин приложений Google – Play Market выкладываются сотни программ и игр. Вы можете найти вообще, что душе угодно, это различные аудио и видеоплееры, обои на рабочий стол, файловые менеджеры, которых там, наверное, тысячи, куча ПО для общения с людьми – социальные сети, мессенджеры и другие. Также вы можете скачивать оттуда фильмы, книги и музыку. Конечно, контент там есть как платный, так и бесплатный.
Немножечко теории. Код приложения для Андроида пишется для, так называемой, виртуальной машины Dalvic. Приложения имеют формат .apk, это единственный формат. Сами приложения до недавнего времени можно было писать на языке Java, а с 2009 года Google добавили специальный пакет возможностей, позволяющий создавать программное обеспечение на С и С++. Также, существует множество сред разработки, типа Embarcadero RAD Studio.
Что касается самого магазина приложений, то открыли его в 2008 году. Договорённость была такова, что разработчики ПО отдают 30% прибыли компании Google. По меркам 2017 года в базе Play Market насчитывается около больше 2.8 миллионов приложений.
Кончено, бывало недобросовестные пользователи выкладывали приложения с вредоносным кодом, из-за чего примерно в 2011 возник скандал, но проблемы быстро замяли и уязвимости закрыли.
Кто бы что не говорил, но прямым конкретном Play Market является App Store – магазин приложений для устройств iPhone, iPad, iPod и других. Программного обеспечения у них меньше чем в Play Market. По доходу разработчиков тоже самое, что и у Google. Вы создаете платное приложение, за которое отдадите 30% прибыли.
Что внутри Android
А теперь практически предпоследний пунктик, в котором я хочу рассказать о внутренних компонентах системы. Те, кто пользуется этой системой должны хоть немного в ней разбираться. И сравним её с Windows.
Итак, Linux от Windows отличается тем, что у второй информация разложена по дискам и папочкам, конечно, в Linux также, но отображается это всё по-разному. В линуксоидных системах древовидная структура.
Также различия есть и в регистрах. Если вы создадите несколько папок с одинаковыми названиями, то на Windows отличия не будет, а вот в Linux это будут совершенно разные папки. К файлам это тоже относится. Вот эти названия будут различны в Linux – Papka, papka, PAPKA.
Всегда кэш для системы и какого-то приложения будет сохраняться в специальный раздел – cache.
Наверняка в файловом менеджере все видели папку data. Этот каталог имеет другие папки, относящиеся к установочным файлам и каталогам от приложений.
Файлы конфигурации и библиотеки ПО можно найти в папке app-lib.
Чтобы приложения работали их пишут на языке Java для специальной виртуальной машины Dalvik. Поэтому вы можете встретить каталог dalvic-cache. Иногда его нужно чистить, например, перед перепрошивкой телефона. Делается это с помощью рут-прав или из меню Recovery, но обо всем этом я обязательно расскажу в будущих статьях.
Обязательно вы увидите в файловом менеджере каталог system. Из названия ясно, что там хранятся системные настройки, изменение которых может попортить вам систему.
В каталоге etc вы найдете файлы, позволяющие нормально запуститься системе.
Это еще не все папки, которые есть в Андроид системе. Понадобится несколько дополнительных статей, чтобы всё это разобрать.
Дополнительные особенности
Многие знают, что каждая модификация системы имеет ключевое название, обычно, какого-то десерта. Например, Cupcake, что значит кекс. Одна из популярных версий 4.1-4.3 имеет название Jelly Bean (Желейные бобы). А вот версия 4.4 названа честь известного шоколадного батончика KitKat. Следующая модификация 5.0 и 5.1 имеет название Lollipop – леденец. Шестой вариант – Marshmallow и, наконец, последняя на данный момент разновидность 7.0-7.1.2 получила код Nougat.
Уже совсем чуть-чуть осталось до выхода версии 8 или как его называют Android O. Бета-версия операционки уже установлена на некоторых флагманах и работает стабильно. Полностью ОС выйдет в конце 2017 года. И да, ключевое слово скорее всего будет – Oreo. Ниже вы увидите видео по презентации восьмой версии.
Что же ребята, я закончил статью, теперь вы знаете, что такое Андроид, где он используется, его фишки. В будущих статьях я буду рассказывать практически всё, что связанной в данной операционной системой. Ну а вам я желаю удачи!
Источник
