Android 整体设计及背后意义

实际事变中常常可以听到这样的说法：框架的进级带来协议机能的晋升、编程模式的厘革带来营业的奔腾...... 暂时岂论这些表述是否有题目，现实上假如体系地对待事物整体，也许会有纷歧样的发明。以LINUX为例，尽量其内核大获乐成，但假如不是遵循POSIX、并成为一个开源、精简的UNIX实现，很难想象其最终会有何种成长。因此，对事物举办全局和必然深入的探讨偶然会有更多开导。

本日，阿里高级无线开拓专家所为将团结本身多年的履历，为你深入叙述整个 Android 技能域及移动研产生态，等候与各人配合切磋。

架构的工程意义在于：界说并办理一类题目，为需求到实现的安稳过渡提供保障。传统意义的Android架构（图1）已被人熟知，但差异脚色的视角差异，譬喻以为Runtime和框架是其焦点、可能将Android看做是一种特异性JVM平台、尚有从嵌入式出发将其看做是Linux…… 现实上，Android是少少数几个用计划来办理自身成长题目的体系，其焦点在于通过硬件抽象、组件化、接口层三种手段来为成长提供基本，并为诸多变数预留大量可操纵、斡旋的空间。

图1. Android传统架构

1.1 成长的条件：硬件抽象

2008年，我国迈入3G期间前夜，基本办法的厘革让移动规模布满变数，无论装备、硬件照旧软件都均未定型。善于架构和软件的Google在这一规模要得到保留和长足成长，必要连合统统也许的、乃至是未知的力气，取得移动运营商、芯片供给商、手机制造商的支持则是保留的第一步。

硬件抽象层（HAL）在必然水平上起到这样的目标：它为移动规模八门五花、尺度不同一的硬件驱动界说尺度接口，停止Android过度依靠Linux，让后续的扩展和整机集成越发高效，满意了手机制造商的重要诉求；同时还起到断绝Linux内核的浸染，停止厂商布满硬件奥秘的驱动源码受GPL协议影响而开源，保障了芯片等硬件制造商的焦点好处。传统手机OS的定制和集成流程必要修改大量代码，承担不少，从这个角度来看Android HAL其计划是领先的。团结AOSP精良的代码分支、模块打点，加上基于GNU automake巨集形成的Android build system，厂商享受到逾越以往的便捷。

然而HAL并无牢靠做法（如图2所示），Android 8.0之前，最初大量回收HAL旧版方法，示意为framework直接加载*.so并依靠，首要齐集在收集、蓝牙等模块；旧版方法导致framework与详细驱动接口耦合过紧，其后形成HAL传统方法，即提供必然类型和接口举办改造，从而镌汰直接耦合，但每次厂商支持新版Android仍旧有大量窜改和适配；为更有用地办理这一题目，Android 8.0开启Treble项目，以后芯片厂商能通过基于Binder的HIDL提供不变接口，制造商则可不受芯片厂商影响而直接更新Framework，乃至得到无需从头编译HAL即可OTA的手段。

图2. Android对硬件驱动的计划

受益于HAL这一计划，Google在环球得到更普及的支撑，尤其是Android 8.0在海内厂商的敏捷适配可见一斑。HAL为Android装备量的一连增添提供了基本，并促进有气力的厂商向装备上层及基本办法两个规模纵深成长（图3），表此刻把握焦点技能的厂商（如高通、华为、MTK），通过不绝建树体系手段来强化竞争力（支持5G尺度、硬件手段、软硬团结以及体系手段的深度定制等），而具备渠道和资源整合上风的手机制造商（华为、OPPO、小米、VIVO等），则驻足OS一连构建更高效的应用来拓展国界（UI、推送、市肆、轻应用等），这都浮现出Android HAL对整个财富的凝结和影响，间接补充Android自身的诸多不敷。

图3. 具备焦点竞争力的厂商的成长趋势

1.2 手段的关节：组件化

对手段举办怎样组织和复用是架构的最大挑衅，小心现有手段是成长的捷径。无论是Mircosoft的COM，照旧OMG的CORBA，或是从EJB到Spring、从SOA到Serverless，跟着基本办法如收集、终端装备的手段晋升，这些技能的成长泛起出从重量到轻量、从对中心(总线)的重度依靠到轻量级依靠的趋势。Android充实团结各规模先辈技能，并基于移动端资源受限这一最大特色，形成了自身的技能特色：AIDL衍生自伟大的CORBA IDL，组件由SOA精简而来，各独立生老病死的System Service雷统一个个微处事，Binder可以看做是对一种弱化总线、机能更好、可点对点通讯的DBUS，UI机关体系则极洪流平受到SWING的影响、manifest现实上就是APP与体系通讯所必需的组件接口描写文件......

上面提到的规模技能简直有利于Android成长，但远远不足。追念之前谈到的HAL以及整体架构，我们看到Android现实上就是个大杂烩，行使的是诸多技能的殽杂。已往除Palm等Web OS外，无论是基于Linux/Unix构建的体系如Meego，照旧Symbian、MTK、UCOS、WindowsCE，无论是及时体系还长短及时体系，这些移动端体系都以C/C++为主且小巧精壮，对内存行使和要求极为讲求，固然满意了资源受限装备的行使诉求但带来了门槛；假造机类的平台如KJava、.NET on Windows Phone固然内存行使和能耗方面较量大方，却胜在研发服从和容错性，因而受到不少开拓者接待。

以是选择殽杂架构对付缺乏完备移动规模财富链支撑的Google既切合其自身技能理念、又胜算最大，于是量身定制的组件化手段便负担起这一义务，使得各组件获得有机组合、应用之间以及应用和体系的雷同更为明晰和有束缚，最终辅佐整个辖档烷活运转，手段被敏捷放大。

调查Android体系的启动运行流程（图4）以及APP对体系手段的行使（图5），可以发明其种种手段已凭证组件化尺度和粒度举办组织（手段的注册发明、接口和通讯的尺度化、运行空间的断绝等），让快速迭代的手机硬件和一连进级的体系手段以最小价钱透出，将复用的代价在移动装备体系上详细化并最大化，从而具备更高的机动性和兼容性；其背后软件工程的意义在于为软件需求、计划之间架起一座桥梁，办理了体系布局和研发需求向实现平展过渡的题目。

图4. Android体系历程架构提纲

图5. 行使装备手段的典范挪用路径

（编辑：河北网）

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