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 оболочкам для Android, часть 1
За годы развития Android появилось немало альтернативных графических оболочек (так называемых «лончеров»-«лаунчеров»). Хотя штатный интерфейс этой ОС и оптимизируется из года в год (взять хотя бы дизайн Jelly Bean или Honeycomb), всегда находятся сторонники альтернативных вариантов. Данная категория приложений представлена удивительно широко. Да и количество загрузок — собственно оболочек, тем, иконок и т. п. — остается на высокой отметке.
Пользователи Android ожидают от установленной оболочки максимальной гибкости. Некоторым также важно, чтобы на приемлемом уровне оставалась производительность. Иные же обращают внимание на количество и качество представленных тем оформления и других расширений. В этом путеводителе мы обратим внимание как на упомянутые, так и на другие, не менее важные аспекты:
- Возможность импорта настроек предыдущей оболочки
- Опции рабочего стола, док-панели, меню приложений
- Работа с папками, перетаскивание элементов на домашний экран
- Наличие виджетов и дополнительных приложений
- Наличие тем оформления, наборов иконок
- Скорость работы
- Особенности платной версии (при ее наличии)
Участники обзора:
- Nova Launcher
- Go Launcher Ex
- dodol Launcher
- Google Now Launcher
- Solo Launcher
Nova Launcher
Nova Launcher остается стабильно популярной оболочкой для Android. Ее нельзя назвать чересчур сложной и утяжеленной различными дополнениями, она не отнимет много памяти, и все расширения традиционно доступны в виде пакетов расширений. Подходит для установки на устройствах с Ice Cream Sandwich, JellyBean и KitKat, соответственно, требуется версия Android 4.0+.
При активации лаунчера, на главном экране доступна опция Import from another launcher — импорт предыдущей конфигурации иконок и размещения виджетов. Кроме того, Nova позволяет создать резервную копию настроек оболочки, что бывает полезно при обновлении прошивки.
В целом, в Nova наблюдаются узнаваемое расположение элементов, удобная прокрутка (эффект куба по горизонтальной оси). Доступен непрерывный скроллинг, он активируется через главные настройки оболочки. Тем самым, не нужно долго переходить от крайнего экрана к предыдущим. Для того, чтобы улучшить производительность лаунчера, можно поэкспериментировать с 2D- и 3D- эффектами прокрутки, изменить скорость анимации.
В меню приложений отображается индикатор прокрутки, это меню переходит в раздел «Виджеты» с соответствующем содержанием. Как виджеты, так и значки легко перетягиваются на главный экран (или соседние), при этом отображается сетка элементов. Для виджетов Nova специально резервирует место, куда их можно свободно переместить. Используя стандартные возможности Android, легко также сгруппировать приложения в отдельные вкладки или папки, перетащив один значок на другой. Реализован множественный выбор, удобный при пакетном добавлении приложений или виджетов в папки или на экраны.
Имеется поддержка цветовых тем, но при этом недоступны дополнительные темы оформления. Значки могут быть загружены в виде пакетов, однако нюанс со значками заключается в том, что настроить произвольный размер для них нельзя.
С другой стороны, в Nova Launcher предостаточно других опций отображения, чтобы ограничиться только ими. В частности, можно детально настроить сетку расположения элементов, указать ширину отступов, количество экранов. Для значков и виджетов настраиваются подписи, названия, эффекты. Для док-бара можно указать фон, стиль, эффекты, названия. Меню приложений, папки настраиваются таким же образом.
Возможности платной редакции Nova Launcher Prime:
- Папки на экране приложений и настраиваемые вкладки
- Настройка произвольных размеров иконок
- Настраиваемые жесты для быстрого запуска приложений
- Скрытие ненужных или неиспользуемых приложений без их деинсталляции
- Индикатор непрочтенных смс, почты, пропущенных звонков на панели иконок и др.
Go Launcher Ex
Go Launcher Ex — еще одна широко известная оболочка с растущим пользовательским сообществом и статистикой. По информации Google Play, на сегодняшний день приложение загрузили от 100 до 500 млн. раз.
При навигации используется непрерывная (сквозная) прокрутка. В общих настройках Go Launcher можно немного оптимизировать 3D-эффекты оболочки. Плюс к этому, в наличии более 20 эффектов переходов при скроллинге. Использовать их необязательно, можно вообще отключить.
На главный экран можно добавить приложения, ярлыки, папки, виджеты. Причем виджеты и ярлыки выделены в отдельную категорию (собственно, в Go Launcher они доступны сразу после установки). В результате, очень удобно настраивается рабочее окружение.
Несложно деинсталлировать приложения из системы напрямую с домашнего экрана. Что касается перетаскивания значков на экран, то кому-то эта операция может показаться неудобной в тот момент, когда значок оказывается на границе между двумя экранами, а пальца «не хватает». Приходится оставлять значок на месте и заново передвигать его. Впрочем, эта особенность присуща большинству лаунчеров, включая стандартный интерфейс Android.
Что касается расположения виджетов и значков, размер сетки элементов на экране регулируется в соответствии с нуждами пользователя. Тщательно настраивается меню приложений: кроме сетки, можно изменить фон, видимость панелей.
Для значков задается не только фиксированный, но и произвольный размер. Темы для папок и панелей указываются отдельно. Шрифты, фон, визуальные эффекты и т. д. — изменяется все, вплоть до внешнего вида индикатора.
Для Go Launcher Ex доступно немалое количество дополнений (по статистике, более 10 тыс. тем), которые опубликованы на Google Play. Программа поставляется с собственным набором виджетов, коих более 15. Кроме виджетов, доступны приложения для Go Launcher Ex. Пожалуй, главная «проблема» лаунчера — это бесконечность вариантов изменения интерфейса Android. Легко увлечься и в результате загрузить память устройства под завязку. Из объективных недостатков — нет возможности импортировать или сохранить настройки для последующего восстановления.
Расширенные функции Prime-версии Go Launcher: использование мультитач-жестов, дополнительные темы переходов и отсутствие рекламы.
dodol Launcher
Несмотря на то, что dodol — относительно новый продукт на оживленном рынке лаунчеров, он уже успел обзавестись не одной сотней тем оформления, что уже говорит о популярности. На руку здесь еще и то, что распространяется dodol абсолютно бесплатно, включая все расширения оболочки. Но сразу нужно отметить: совместим dodol только с Android 4.0.3 и выше (ICS, Jelly Bean).
Хотя в dodol открыто не предлагается использовать иконки других оболочек, можно зайти в настройки и импортировать их. Так что заминок в случае переноса предыдущей конфигурации быть не должно. Кроме того, в разделе Backup and Restore обнаруживаются функции бекапа и восстановления — все аналогично Nova Launcher.
Изначально в оболочке используется характерно яркая, «плоская» (flat) тема оформления. Эффект перелистывания — без особых изысков, однако в запасе более десятка вариантов. Количество рабочих экранов (2 по умолчанию), сетку, скроллинг тоже легко изменить под собственные нужды. Изменяется стиль док-бара, меню приложений и домашнего экрана. Кстати говоря, в dodol реализовано сравнительно очень простое редактирование экрана. На него можно добавить приложение, папку, фото, виджет, ярлык или так называемый expansion pack — устанавливаемый пакет расширений.
На экране приложений можно отсортировать элементы в порядке их установки, открыть список приложений — недавно запущенных или текущих. В отдельном разделе доступен список виджетов, которые отлично вписываются в дизайн оболочки и не занимают при этом много места на главном экране.
Наборы иконок, темы, шрифты, дополнительные виджеты и приложения в виде пакетов скачиваются на Google Play. Изначально в оболочке никаких альтернатив не предусматривается, в лучшем случае 1—2 варианта на выбор.
Google Now Launcher
Приложение Google Now информирует пользователя о погоде, встречах, позволяет просматривать маршруты транспорта, карты и т. д. — безусловно, с удобной привязкой к службам Google. Для тесной интеграции с этим сервисом доступны оболочки как для iOS, так и Android. Другими словами, Google Now — это лаунчер, полезный в случае, если активно используются сервисы Google на смартфоне или планшете.
Следует отметить, что: во-первых, оболочка требовательна к версии ОС — приложение будет работать на устройстве, начиная с Android 4.1 и более поздних версий. Во-вторых, для запуска требуется обновление связанных компонентов — поиск, Google+ и прочих. Загружаются они автоматически при первом запуске оболочки.
На этом организационные моменты заканчиваются, после чего использовать Google Now можно, проведя главном экране пальцем вправо. Кроме того, что в Now реализован удобный доступ к приложениям и сервисам Google — таким как Gmail, YouTube и Карты — на главном экране доступны поиск и голосовой ввод. Из более общих особенностей интерфейса можно отметить быстрое перетаскивание значков на экран. Благодаря удобному скроллингу, не нужно совершать различные манипуляции, «ловить» нужный экран.
В Google Now сохранены все особенности стандартного интерфейса Android с внедрением некоторых отдельных удобств — например, прозрачной строки состояния и панели навигации. Они видны даже при открытии выдвигающейся панели приложений.
Из параметров оформления, которых не так и много, можно упомянуть смену фона и управление виджетами. Темы и дополнительные значки не предусмотрены. Других, более детальных опций, Google Now не содержит, тем самым, значительно ограничивая пользователя в настройке внешнего вида.
Solo Launcher
В бесплатной оболочке Solo Launcher акцент делается на гибкость и скорость работы. К слову, девиз, выведенный разработчиками, звучит так: «Simple, Swift, Smart» («Просто, быстро, умно»).
После активации, в Solo доступен привычный 3D-скроллинг при переходе между экранами. В настройках легко отыскать около 2 десятков других эффектов переходов. При этом, оболочка Solo Launcher работает действительно быстро (swift) и организована достаточно просто (simple).
Для большего удобства навигации, можно включить циклическую прокрутку и добавить дополнительные экраны. На случай, если расположение элементов меняется редко, имеется опция «Закрепить рабочий экран». Настраивается сетка (количество столбцов и строк рабочего экрана) и размеры элементов — причем не только значков, но и виджетов.
Регулируется отображение элементов интерфейса — от мелочей (стиль индикаторов и цвет теней, прозрачность) до более общего отображения. Меняется цвет темы, скин, фон — для скачивания доступны тысячи бесплатных тем, обоев, иконок.
Были замечены некоторые «шероховатости»: связаны они с перетаскиванием значков на домашний экран. При нажатии на значок сразу же появляется контекстное меню. Кроме того, неудобно перетаскивать значки с одного экрана на другой: вначале нужно перенести иконку на главный экран и только затем, если требуется, — на дополнительный.
Заключение
В Nova Launcher отмечена быстрая скорость работы, отсутствуют какие-либо излишества и украшательства. Это может смутить поклонников «кастомизации», поскольку нет в наличии тем оформления (кроме цветовых) и значков. Nova позволяет быстро настроить док-панель, домашний экран, при необходимости перенести значки из других оболочек или сделать резервную копию настроек.
Оболочка Go Launcher Ex отвечает потребностям эстетов благодаря максимально детальной настройке интерфейса и наличию огромного количества скачиваемых дополнений с Google Play. Главное здесь — не увлечься и не перегрузить память устройства.
Порадовала и оболочка dodol Launcher, в которой обнаруживаются особенности других лаунчеров: аналогичные жесты, имеется возможность импорта настроек. Здесь нет сложной анимации, 3D-эффектов, поэтому dodol понравится любителям простых интерфейсов и лаконичных настроек. По большому счету, не всегда даже нужны варианты тем оформления или иконки: главное, чтобы работало быстро и стабильно, легко настраивалось. Обратная сторона медали — требовательность к версии Android и модели устройства.
Google Now — в меру строгая оболочка с привязкой к сервисам Google. В целом, она будет более всего интересна консервативным пользователям, которые не нуждаются в смене иконок, тем оформления, эффектах. В то же время, отсутствие гибких настроек может стать серьезной претензией, особенно в контексте приложений данной категории.
Solo Launcher можно назвать одной из наиболее привлекательных оболочек по сочетанию ряда факторов, таких как скорость работы и функциональность. Но главный «конек» Solo Launcher — это полная свобода настройки. Для этого предусмотрены детальные настройки интерфейса, также имеется множество скачиваемых компонентов.
Источник
