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
Пишем своё первое приложение на Android
Предисловие
Подготовка к разработке
Установка среды разработки Eclipse
Тут всё просто. Идём в раздел Downloads на официальном сайте и качаем версию Classic. Далее просто распакуйте архив, куда вам хочется, я же решил это сделать в почетную директорию C:\Eclipse
Установка ADT плагина к Eclipse
Запускаем Eclipse, и открываем диалог установки плагина через меню Help → Install new software. В поле Work with вписываем адрес загрузки плагина dl-ssl.google.com/android/eclipse (если не получилось, то плагин можно скачать и установить вручную по ссылке http://developer.android.com/sdk/eclipse-adt.html), далее в таблице ниже появится Developer Tools, отмечаем его и идем далее.
После успешной установки, можно перезапустить среду Eclipse.
Установка среды для Java: JDK и JRE
Если у вас еще не установлены Java Development Kit (JDK) и Java Runtime Environment (JRE), то их необходимо установить. Сделать это можно на сайте Oracle. Скачайте и установите JDK и JRE.
Установка Android SDK
Дело осталось за малым — это скачать и установить свежий Android SDK. Это делается на сайте для Android разработчиков. Я лично установил SDK опять-таки в почётную директорию C:\Android. После этого необходимо добавить платформы и прочие дополнительные элементы SDK. Я добавил все доступные версии, так как планирую делать приложения и для ранних платформ, а также USB-драйвер и примеры приложений.
Подготовка к разработке завершена. Теперь следующий этап — создание приложения.
Создание Android-приложения
Перед тем как создать своё первое приложение, можно создать виртуальное Android-устройство, чтобы быстро тестировать на нём свой свеженаписанный софт. Вначале я хочу сказать вам несколько слов по поводу Android Virtual Device (AVD). Это виртуальный смартфон с ОС Android, на котором вы с легкостью сможете запускать созданную вами программу. Как можно заметить, преимущество Android Virtual Device состоит в том, что наглядно можно увидеть как будет работать Ваша программа на разных смартфонах с Android, а не покупать весь модельный ряд и тестировать приложение на каждом из них.
Приступим к созданию виртуального устройства Android. Следуем в меню по пути Window → Android SDK and AVD Manager.
Выбираем New в правой части окна, в появившемся окне вписываем имя виртуального устройства, платформу (допустим Android 2.1), размер карты памяти (допустим 512 Mb), тип дисплея (допустим HVGA). Затем жмем внизу на кнопку Create AVD.
Теперь создадим проект. Для этого идем по пути в меню File → New → Other, в появившемся списке Android → Android Project.
В качестве примера расскажу о разработке одной моей простейшей программы UfaTermometr, показывающей текущую температуру с датчиков, расположенных на одном из объектов местной энерго-компании.
После создания проекта, слева вы увидите дерево директорий. Перво-наперво загрузим свою иконку приложения, а точнее 3 иконки под разные варианты. В папку drawable-hdpi грузим png-картинку с прозрачным фоном размером в 72×72, в drawable-mdpi соответственно 48×48 и в drawable-ldpi самую маленькую размером 36×36. Делать это можно простым перетаскиванием файлов прямо на дерево. Следующим шагом будут элементы управления. В моей программе было необходимо всего три элемента интерфейса: ImageView (просто картинка логотип приложения), Button (обновить значение температуры) и TextView (вывод значения температуры). Все эти элементы управления нужно описать в специальном xml-файле. В дереве он расположен по адресу res → layout → main.xml. Во-многом разметка элементов управления сходна с вёрсткой веб-страниц, тут есть и padding, и margin, и аналог align. Код main.xml моего приложения:
xml version =«1.0» encoding =«utf-8» ? >
LinearLayout xmlns:android =«schemas.android.com/apk/res/android»
android:orientation =«vertical»
android:layout_width =«fill_parent»
android:layout_height =«fill_parent»
>
ImageView android:layout_width =«fill_parent»
android:layout_height =«wrap_content»
android:src =»@drawable/droid»
android:layout_gravity =«center_horizontal|center»
android:layout_margin =«0px»
/>
Button
android:id =»@+id/refrbutton»
android:layout_width =«wrap_content»
android:layout_height =«wrap_content»
android:gravity =«center_horizontal»
android:layout_gravity =«center_horizontal|center»
android:textSize =«30px»
android:padding =«20px»
android:layout_marginTop =«10dip»
android:text =«Обновить»
/>
TextView
android:layout_width =«fill_parent»
android:layout_height =«wrap_content»
android:text =». »
android:textSize =«100dip»
android:gravity =«center_horizontal»
android:id =»@+id/temper»
android:textColor =»#EEE3C4″
/>
LinearLayout >
Подробно останавливаться на разметке элементов управления не буду, так как это всё достаточно подробно описано в мануале и вообще интуитивно понятно, особенно тому, кто имел дело с html/css-вёрсткой и/или разработкой в какой-либо визуальной среде (например, Delphi). Единственное, обратите внимание как я загрузил произвольное изображение в ImageView. В поле src указывается путь, начинающийся с символа @ и далее указываете адрес по дереву. В папке res я заблаговременно создал подпапку drawable и «закинул» туда логотип, а затем просто указал ImageView путь. Легко? По мне так очень.
Непосредственно код приложения располагается по пути src → «ваше название package» → «название приложения».java.
По-умолчанию создается «болванка» главного класса и от неё уже дальше можно плясать. Не буду останавливаться на тонкостях такого простого кода как у меня в примере, но поясню, что логика работы объясняется тремя простыми шагами:
- Загрузить HTML-страницу со значениями температуры
- С помощью регулярок «вытащить» температуру
- Показать в TextView значение температуры
Заметьте, что когда приложению требуются какие-то системные разрешения, нужно указывать их в манифесте AndroidManifest.xml. В данном конкретном случае мы используем подключение к Интернет, соответственно добавляем строчку в указанный выше xml-файл.
Собственно сам код, реализующий указанную выше логику работы:
package app.test.ufatermometr;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.TextView;
import android.widget.Button;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.URL;
import java.net.URLConnection;
import java.util.regex.*;
public class UfaTermometr extends Activity
<
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState)
<
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.main);
final Button button = (Button) findViewById(R.id.refrbutton);
button.setOnClickListener( new Button.OnClickListener() <
public void onClick(View v) // клик на кнопку
<
RefreshTemper();
>
>);
RefreshTemper(); // при запуске грузим температуру сразу
>;
//—————————————————————-
public String GetTemper(String urlsite) // фукция загрузки температуры
<
String matchtemper = «» ;
try
<
// загрузка страницы
URL url = new URL(urlsite);
URLConnection conn = url.openConnection();
InputStreamReader rd = new InputStreamReader(conn.getInputStream());
StringBuilder allpage = new StringBuilder();
int n = 0;
char [] buffer = new char [40000];
while (n >= 0)
<
n = rd.read(buffer, 0, buffer.length);
if (n > 0)
<
allpage.append(buffer, 0, n);
>
>
// работаем с регулярками
final Pattern pattern = Pattern.compile
( » [^-+0]+([-+0-9]+)[^ [^(а-яА-ЯёЁa-zA-Z0-9)]+([а-яА-ЯёЁa-zA-Z ]+)» );
Matcher matcher = pattern.matcher(allpage.toString());
if (matcher.find())
<
matchtemper = matcher.group(1);
>
return matchtemper;
>
catch (Exception e)
<
>
return matchtemper;
>;
//—————————————————————-
public void RefreshTemper()
<
final TextView tTemper = (TextView) findViewById(R.id.temper);
String bashtemp = «» ;
bashtemp = GetTemper( «be.bashkirenergo.ru/weather/ufa» );
tTemper.setText(bashtemp.concat( «°» )); // отображение температуры
>;
>
После того как приложение написано, можно уже его отлаживать и тестировать.
Запуск и тестирование приложения
Вспоминаем про нашу виртуальную машину и запускаем привычной кнопкой или менюшкой Run → Run
Вот такую картину мы можем затем созерцать:
Теперь, если вы хотите поделиться приложением, то нужно собрать apk-файл. Для этого воспользуемся меню File → Export и в списке Android → Export Android application. Далее выберите проект, затем создайте хранилище ключей keystore и ключ key, для этого нужно будет заполнить несколько полей с всякого рода справочной информацией. Получившийся apk-файл можно распространять и даже выложить в Android Market, но для этого придется зарегистрироваться и уплатить $25, что в общем-то немного, особенно для стоящего проекта. Но регистрация в Маркете, пожалуй, тема отдельной статьи.
Заключение
В заключении хотелось бы сказать, что безусловно разработка приложений для Android приятна, достаточно проста и интересна. Конечно, мы рассмотрели лишь верхушку айсберга, но я надеюсь, что в умах тех из вас, кто раньше не пробовал делать ничего подобного «загорелась лампочка» и вполне возможно, что когда-то вашим приложением будут пользоваться миллионы.
Источники, ссылки
UPD: Устранение возможных ошибок
ERROR: Unable to open class file C:\workspace\Test\gen\com\example\test\R.java: No such file or directory
emulator: ERROR: no search paths found in this AVD’s configuration. Weird, the AVD’s config.ini file is malformed. Try re-creating it
— это следствие того, что у Вас кириллица в имени пользователя. Решается: идем в Компьютер → Свойства системы → Дополнительные параметры системы → Переменные среды. Создаем новую переменную с именем ANDROID_SDK_HOME и значением – путем, где находится папка AVD (например, C:\Android\). Создаем, далее ищем там же переменную Path, открываем и в поле значений через точку с запятой добавляем путь до папки tools Android SDK (например, C:\Android\tools). Сохраняем. Запускаем Eclipse, запускаем программу.
UPD 05.10.2011, во что превратилось данное приложение можно лицезреть на следующих скринах:
Это результат развития той самой болванки, которая выше дана в качестве примера.
Разработка и создание Android-приложений
Создание сайтов
Источник
