浅谈Android软硬件巧妙整合的开发技巧

Android一词的本义指“机器人”，同时也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。目前，最新版本为Android 2.4 Gingerbread和Android 3.0 Honeycomb。

Android是基于Linux内核的操作系统，是Google公司在2007年11月5日公布的手机操作系统。早期由原名为“Android”的公司开发，谷歌在2005年收购“Android.Inc”后，继续进行对Android系统开发运营，它采用了软件堆层(software stack，又名软件叠层)的架构，主要分为三部分。底层Linux内核只提供基本功能，其他的应用软件则由各公司自行开发，部分程序以Java编写。2011年初数据显示，仅正式上市两年的操作系统Android已经超越称霸十年的塞班系统，使之跃居全球最受欢迎的智能手机平台。现在，Android系统不但应用于智能手机，也在平板电脑市场急速扩张。采用Android系统主要厂商包括台湾的HTC,(第一台谷歌的手机G1由HTC生产代工)美国摩托罗拉，SE等，另外还有中国大陆厂商如：华为、中兴、联想等。

Android以Java为编程语言，从接口到功能，都有层出不穷的变化，其中Activity等同于J2ME的MIDlet，一个 Activity 类(class)负责创建视窗(window)，一个活动中的Activity就是在 foreground(前景)模式，背景运行的程序叫做Service。两者之间通过由ServiceConnection和AIDL连结，达到复数程序同时运行的效果。如果运行中的 Activity 全部画面被其他 Activity 取代时，该 Activity 便被停止(stopped)，甚至被系统清除(kill)。

View等同于J2ME的Displayable，程序人员可以通过 View 类与“XML layout”档将UI放置在视窗上，Android 1.5的版本可以利用 View 打造出所谓的 Widgets，其实Widget只是View的一种，所以可以使用xml来设计layout，HTC的Android Hero手机即含有大量的widget。至于ViewGroup 是各种layout 的基础抽象类(abstract class)，ViewGroup之内还可以有ViewGroup。View的构造函数不需要再Activity中调用，但是Displayable的是必须的，在Activity 中，要通过findViewById()来从XML 中取得View，Android的View类的显示很大程度上是从XML中读取的。View 与事件(event)息息相关，两者之间通过Listener 结合在一起，每一个View都可以注册一个event listener，例如：当View要处理用户触碰(touch)的事件时，就要向Android框架注册View.OnClickListener。另外还有Image等同于J2ME的BitMap。

随着科技的快速演进，现代人对移动通信、无线上网与多媒体娱乐的需求更甚以往，所谓的智能手机(Smart Phone)便成了炙手可热的个人消费电子产品之一，从Apple不断推出iPhone企图颠覆消费者对手机的想象、RIM推出主打商务功能的黑莓机、Google的Android系统让众家手机厂商争食大饼，到微软屡败屡战的从WinMo一路开发到WP7，智能手机的这块战场可说是打的如火如荼。然而在这些众家竞争者中，Android可说是目前行情看俏的一套操作系统，以国际市调研究机构Gartner最新出炉2010年第三季的调查为例，采用Android操作系统的智能手机在过去一年以来成长幅度最高，光是市占率便是前一年同期的七倍之多，销售量更是达到14倍的成长，同时也一举从市占率排名的第六名窜升到第二名。

*Gartner 2010 Q3 Worldwide Smartphone Sales

Android在过去一直扮演后起之秀的角色，切入智能手机的速度似乎慢了苹果的iOS一步，但与Apple相同的是，它也成功的将其应用从手机移植到了平板电脑(Tablet PC)上。Android开放源代码(Open Source)的特性，能轻易地提高厂商对自家产品的接受度，更不用提背后Google的强力撑腰能带来多大的经济效益。目前可见包括手机厂商HTC、摩托罗拉(Motorola)、三星(SAMSUNG)，以及电脑大厂惠普(HP)与戴尔(Dell)等皆投向Android的怀抱，Android被广泛应用可说是势在必行。

尽管Android系统的普及看似指日可待，但在实际的产品应用上，也有其可能产生的问题风险。Android作为一个开放式的操作系统，是Google提供厂商的操作系统参考架构(reference design)，厂商能有充足的发挥空间，以Android为基础向上开发设计自家产品，但也因为这样的开放性与自由性，让厂商在软硬件结合的这个环节必须下更大的功夫，像是如何挑选合适的硬件包括基频处理器、通信芯片、触控感应芯片、天线与存储器模组等，以及如何调整出最适当的软件设定等，更重要的是如何将软硬件整合，开发出差异化的产品。这中间所有的细节都会对产品最终样貌产生莫大的影响，像是其功能的完整度、使用接口的设计、效能表现(例如触控滑动画面、开启程序所需时间)、品质可靠度、甚至是后续的固件升级动作等等。

一、解构Android基本技术架构

首先我们先来看到Android的基本技术架构，Android是以Linux为核心，并采用软件堆迭(software stack)的架构延伸发展的一套软件平台与操作系统。根据下图可以看出，其基本架构分为五层：

*Android Structure by Google

·Linux核心(Linux Kernel)：以Linux开发提供最底层的核心系统服务，包括安全性(Security)、存储器管理(Memory Management)、进程管理(Process Management)、网路堆迭(Network Stack)与驱动程序模型(Driver Model)。

·Android执行环境(Android Runtime)：透过Core Libraries(核心函式库)以及暂存器型态的Dalvik Virtual Machine(Dalvik虚拟机器)来执行程序。

·系统函式库(Library)：使用C/C++函式库的系统组件以供呼叫使用，开发者可透过上层的应用程序框架来运用这些功能，这也是主要Android设备的效能关键。

·应用程序框架(Application Framework)：被设计来简化组件的再运用，开发者能完整存取使用与核心应用程序(Core Application)相同的API，应用程序可以发布功能并为其它应用程序所使用(需受限于其安全性限制)，开发者也可运用同样的机制来新增与置换组件。