安卓操作系統(tǒng)最初由Andy Rubin開發(fā)，最初主要支持手機。2005年由Google收購注資，并組建開放手機聯(lián)盟開發(fā)改良，逐漸擴展到平板電腦及其他領(lǐng)域上。安卓的主要競爭對手是蘋果公司的iOS以及RIM的Blackberry OS。2011年第一季度，安卓在全球的市場份額首次超過塞班系統(tǒng)，躍居全球第一。 2012年2月數(shù)據(jù)，安卓占據(jù)全球智能手機操作系統(tǒng)市場52.5%的份額，中國市場占有率為68.4%。

安卓用甜點作為它們系統(tǒng)版本的代號的命名方法開始于 安卓 1.5 發(fā)布的時候。作為每個版本代表的甜點的尺寸越變越大，然后按照26個字母數(shù)序：紙杯蛋糕，甜甜圈，松餅，凍酸奶，姜餅，蜂巢，冰激凌三明治，根據(jù)最新消息新一代安卓版本將命名為果凍豆（Jelly Bean）。

架構(gòu)

谷歌安卓的系統(tǒng)架構(gòu)和其它操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的架構(gòu)。從架構(gòu)圖看，谷歌安卓分為四個層，從高層到低層分別是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運行庫層和linux核心層。

谷歌安卓是以Linux為核心的手機操作平臺，作為一款開放式的操作系統(tǒng)，隨著谷歌安卓的快速發(fā)展，如今已允許開發(fā)者使用多種編程語言來開發(fā)谷歌安卓應(yīng)用程序，而不再是以前只能使用Java開發(fā)谷歌安卓應(yīng)用程序的單一局面，因而受到眾多開發(fā)者的歡迎，成為真正意義上的開放式操作系統(tǒng)。

在谷歌安卓中，開發(fā)者可以使用Java作為編程語言來開發(fā)應(yīng)用程序，也可以通過NDK使用C/C++作為編程語言來開發(fā)應(yīng)用程序，也可使用SL4A來使用其他各種腳本語言進行編程(如：python、lua、tcl、php等等)，還有其他諸如：Qt(qt for 谷歌安卓)、Mono(mono for 谷歌安卓)等一些著名編程框架也開始支持谷歌安卓編程，甚至通過MonoDroid，開發(fā)者還可以使用C#作為編程語言來開發(fā)應(yīng)用程序。另外，谷歌還在2009年特別發(fā)布了針對初學(xué)者的谷歌安卓 Simple語言，該語言類似Basic語言。而在網(wǎng)頁編程語言方面，JavaScript，ajax，HTML5，jquery、sencha、dojo、mobl、PhoneGap等等都已經(jīng)支持谷歌安卓開發(fā)。

而在谷歌安卓系統(tǒng)底層方面，谷歌安卓使用C/C++作為開發(fā)語言。

應(yīng)用程序(部分)

早期的谷歌安卓應(yīng)用程序開發(fā)，通常通過谷歌安卓 SDK(谷歌安卓軟件開發(fā)包)下使用Java作為編程語言來開發(fā)應(yīng)用程序，但通過不同的軟件開發(fā)包，則使用的編程語言也不同。

例如開發(fā)者可以通過谷歌安卓 NDK(谷歌安卓 Native開發(fā)包)使用C語言或者C++語言來作為編程語言開發(fā)應(yīng)用程序。同時谷歌還推出了適合初學(xué)者編程使用的Simple語言，該語言類似微軟公司的Visual Basic語言。此外，谷歌公司還推出了Google App Inventor開發(fā)工具，該開發(fā)工具可以快速地構(gòu)建應(yīng)用程序，方便新手開發(fā)者。

Java開發(fā)方面

谷歌安卓支持使用Java作為編程語言來開發(fā)應(yīng)用程序，而谷歌安卓的Java開發(fā)方面從接口到功能，都有層出不窮的變化?？紤]到Java虛擬機的效率和資源占用，谷歌重新設(shè)計了谷歌安卓的Java，以便能提高效率和減少資源占用，因而與J2ME等不同。 谷歌安卓結(jié)構(gòu)其中Activity等同于J2ME的MIDlet，一個 Activity 類(Class)負責(zé)創(chuàng)建視窗(Windows)，一個活動中的Activity就是在 foreground(前景)模式，背景運行的程序叫做Service。兩者之間通過由ServiceConnection和AIDL連結(jié)，達到復(fù)數(shù)程序同時運行效果。如果運行中的 Activity 全部畫面被其他 Activity 取代時，該 Activity 便被停止(Stopped)，甚至被系統(tǒng)清除(Kill)。

View等同于J2ME的Displayable，程序人員可以通過 View 類與“XML layout”檔將UI放置在視窗上，谷歌安卓 1.5的版本可以利用 View 打造出所謂的 Widgets，其實Widget只是View的一種，所以可以使用xml來設(shè)計layout，HTC的谷歌安卓 Hero手機即含有大量的widget。至于ViewGroup 是各種layout 的基礎(chǔ)抽象類(abstract class)，ViewGroup之內(nèi)還可以有ViewGroup。View的構(gòu)造函數(shù)不需要再Activity中調(diào)用，但是Displayable的是必須的，在Activity 中，要通過findViewById()來從XML 中取得View，谷歌安卓的View類的顯示很大程度上是從XML中讀取的。View 與事件(event)息息相關(guān)，兩者之間通過Listener 結(jié)合在一起，每一個View都可以注冊一個event listener，例如：當(dāng)View要處理用戶觸碰(touch)的事件時，就要向谷歌安卓框架注冊View.OnClickListener。另外還有BitMap等同于J2ME的Image。

C/C++開發(fā)方面

早期的谷歌安卓開發(fā)只支持Java作為編程語言開發(fā)應(yīng)用程序，因而使得其他語言開發(fā)者只能望而卻步。2010年4月，谷歌正式對開發(fā)者發(fā)布了谷歌安卓 NDK，NDK允許開發(fā)者使用C/C++作為編程語言來為谷歌安卓開發(fā)應(yīng)用程序，初版的NDK使得開發(fā)者看到了C/C++在谷歌安卓開發(fā)中的希望。

但是，當(dāng)前版本的NDK在功能上還有很多局限性：NDK并沒有提供對應(yīng)用程序生命周期的維護;NDK也不提供對谷歌安卓系統(tǒng)中大量系統(tǒng)事件的支持;對于作為應(yīng)用程序交互接口的UI API,當(dāng)前版本的NDK中也沒有提供。但是相對于初版的NDK，現(xiàn)在的NDK已經(jīng)進行了許多重大的功能改進。

由此可見，NDK仍然需要完善和發(fā)展，相信未來隨著NDK的發(fā)展，NDK可以做得更多更好。

中介軟件

操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序的溝通橋梁，應(yīng)用分為兩層：函數(shù)層(Library)和虛擬機(Virtual Machine)。 Bionic是 谷歌安卓 改良libc的版本。谷歌安卓 同時包含了Webkit，所謂的Webkit 就是Apple Safari 瀏覽器背后的引擎。Surface flinger 是就2D或3D的內(nèi)容顯示到屏幕上。谷歌安卓使用工具鏈(Toolchain)為Google自制的Bionic Libc。

谷歌安卓采用OpenCORE作為基礎(chǔ)多媒體框架。OpenCORE可分7大塊：PVPlayer、PVAuthor、Codec、PacketVideo Multimedia Framework(PVMF)、Operating System Compatibility Library(OSCL)、Common、OpenMAX。

谷歌安卓 使用skia 為核心圖形引擎，搭配OpenGL/ES。skia與Linux Cairo功能相當(dāng)，但相較于Linux Cairo, skia 功能還只是雛形的。2005年Skia公司被Google收購，2007年初，Skia GL源碼被公開，目前Skia 也是Google Chrome 的圖形引擎。

谷歌安卓的多媒體數(shù)據(jù)庫采用SQLite數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫又分為共用數(shù)據(jù)庫及私用數(shù)據(jù)庫。用戶可通過ContentResolver類(Column)取得共用數(shù)據(jù)庫。

谷歌安卓的中間層多以Java 實現(xiàn)，并且采用特殊的Dalvik 虛擬機(Dalvik Virtual Machine)。Dalvik虛擬機是一種“暫存器型態(tài)”(Register Based)的Java虛擬機，變量皆存放于暫存器中，虛擬機的指令相對減少。

Dalvik虛擬機可以有多個實例(instance), 每個谷歌安卓應(yīng)用程序都用一個自屬的Dalvik虛擬機來運行，讓系統(tǒng)在運行程序時可達到優(yōu)化。Dalvik 虛擬機并非運行Java字節(jié)碼(Bytecode)，而是運行一種稱為.dex格式的文件。

硬件抽像層

谷歌安卓 的 HAL(硬件抽像層)是能以封閉源碼形式提供硬件驅(qū)動模塊。HAL 的目的是為了把 谷歌安卓 framework 與 Linux kernel 隔開，讓 谷歌安卓 不至過度依賴 Linux kernel，以達成 kernel independent 的概念，也讓 谷歌安卓 framework 的開發(fā)能在不考量驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)的前提下進行發(fā)展。

HAL stub 是一種代理人(proxy)的概念，stub 是以 *.so 檔的形式存在。Stub 向 HAL“提供”操作函數(shù)(operations)，并由 谷歌安卓 runtime 向 HAL 取得 stub 的 operations，再 callback 這些操作函數(shù)。HAL 里包含了許多的 stub(代理人)。Runtime 只要說明“類型”，即 module ID，就可以取得操作函數(shù)。

內(nèi)核

谷歌安卓 是運行于 Linux kernel之上，但并不是GNU/Linux。因為在一般GNU/Linux 里支持的功能，谷歌安卓 大都沒有支持，包括Cairo、X11、Alsa、FFmpeg、GTK、Pango及Glibc等都被移除掉了。谷歌安卓又以bionic 取代Glibc、以Skia 取代Cairo、再以opencore 取代FFmpeg 等等。谷歌安卓 為了達到商業(yè)應(yīng)用，必須移除被GNU GPL授權(quán)證所約束的部份，例如谷歌安卓將驅(qū)動程序移到 userspace，使得Linux driver 與 Linux kernel徹底分開。bionic/libc/kernel/ 并非標準的kernel header files。谷歌安卓 的 kernel header 是利用工具由 Linux kernel header 所產(chǎn)生的，這樣做是為了保留常數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與宏。

目前谷歌安卓 的 Linux kernel控制包括安全(Security)，存儲器管理(Memory Management)，程序管理(Process Management)，網(wǎng)絡(luò)堆棧(Network Stack)，驅(qū)動程序模型(Driver Model)等。下載谷歌安卓源碼之前，先要安裝其構(gòu)建工具 Repo來初始化源碼。Repo 是 谷歌安卓 用來輔助Git工作的一個工具。

安全權(quán)限機制

谷歌安卓本身是一個權(quán)限分立的操作系統(tǒng)。在這類操作系統(tǒng)中，每個應(yīng)用都以唯一的一個系統(tǒng)識別身份運行(Linux用戶ID與群組ID)。系統(tǒng)的各部分也分別使用各自獨立的識別方式。Linux就是這樣將應(yīng)用與應(yīng)用，應(yīng)用與系統(tǒng)隔離開。

系統(tǒng)更多的安全功能通過權(quán)限機制提供。權(quán)限可以限制某個特定進程的特定操作，也可以限制每個URI權(quán)限對特定數(shù)據(jù)段的訪問。

谷歌安卓安全架構(gòu)的核心設(shè)計思想是，在默認設(shè)置下，所有應(yīng)用都沒有權(quán)限對其他應(yīng)用、系統(tǒng)或用戶進行較大影響的操作。這其中包括讀寫用戶隱私數(shù)據(jù)(聯(lián)系人或電子郵件)，讀寫其他應(yīng)用文件，訪問網(wǎng)絡(luò)或阻止設(shè)備待機等。

安裝應(yīng)用時，在檢查程序簽名提及的權(quán)限，且經(jīng)過用戶確認后，軟件包安裝器會給予應(yīng)用權(quán)限。從用戶角度看，一款谷歌安卓應(yīng)用通常會要求如下的權(quán)限：

撥打電話、發(fā)送短信或彩信、修改/刪除SD卡上的內(nèi)容、讀取聯(lián)系人的信息、讀取日程信的息，寫入日程數(shù)據(jù)、讀取電話狀態(tài)或識別碼、精確的(基于GPS)地理位置、模糊的(基于網(wǎng)絡(luò)獲取)地理位置、創(chuàng)建藍牙連接、對互聯(lián)網(wǎng)的完全訪問、查看網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，查看WiFi狀態(tài)、避免手機待機、修改系統(tǒng)全局設(shè)置、讀取同步設(shè)定、開機自啟動、重啟其他應(yīng)用、終止運行中的應(yīng)用、設(shè)定偏好應(yīng)用、震動控制、拍攝圖片等。

一款應(yīng)用應(yīng)該根據(jù)自身提供的功能，要求合理的權(quán)限。用戶也可以分析一款應(yīng)用所需權(quán)限，從而簡單判定這款應(yīng)用是否安全。如一款應(yīng)用是不帶廣告的單機版，也沒有任何附加的內(nèi)容需要下載，那么它要求訪問網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限就比較可疑。#p#

組件

技術(shù)內(nèi)容：本系統(tǒng)主要由四個部分組成，即谷歌安卓四大組件，分別是：活動(Activity)： 用于表現(xiàn)功能。服務(wù)(Service)： 相當(dāng)于后臺運行的Activity。廣播接收器(BroadcastReceiver)：用于接收廣播。內(nèi)容提供商(Content Provider)： 支持在多個應(yīng)用中存儲和讀取數(shù)據(jù)，相當(dāng)于數(shù)據(jù)庫。

1 Activity

谷歌安卓 中，Activity 是所有程序的根本，所有程序的流程都運行在Activity 之中，Activity可以算是開發(fā)者遇到的最頻繁，也是谷歌安卓 當(dāng)中最基本的模塊之一。在谷歌安卓的程序當(dāng)中，Activity 一般代表手機屏幕的一屏。如果把手機比作一個瀏覽器，那么Acitivity就相當(dāng)于一個網(wǎng)頁。在Activity 當(dāng)中可以添加一些Button、Check box 等控件?？梢钥吹紸ctivity 概念和網(wǎng)頁的概念相當(dāng)類似。

一般一個谷歌安卓 應(yīng)用是由多個Activity 組成的。這多個Activity 之間可以進行相互跳轉(zhuǎn)，例如，按下一個Button 按鈕后，可能會跳轉(zhuǎn)到其他的Activity。和網(wǎng)頁跳轉(zhuǎn)稍微有些不一樣的是，Activity 之間的跳轉(zhuǎn)有可能返回值，例如，從Activity A 跳轉(zhuǎn)到Activity B，那么當(dāng)Activity B 運行結(jié)束的時候，有可能會給Activity A 一個返回值。這樣做在很多時候是相當(dāng)方便的。

當(dāng)打開一個新的屏幕時，之前一個屏幕會被置為暫停狀態(tài)，并且壓入歷史堆棧中。用戶可以通過回退操作返回到以前打開過的屏幕。我們可以選擇性的移除一些沒有必要保留的屏幕，因為谷歌安卓 會把每個應(yīng)用的開始到當(dāng)前的每一個屏幕保存在堆棧中。Activity 是由谷歌安卓 系統(tǒng)進行維護的，它也有自己的生命周期，即它的一個產(chǎn)生、運行、銷毀的一個周期，對于Activity，關(guān)鍵是其生命周期的把握，其次就是狀態(tài)的保存和恢復(fù)(onSaveInstanceState onRestoreInstanceState)，以及Activity 之間的跳轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)傳輸(intent)。

2 Service

Service 是谷歌安卓 系統(tǒng)中的一種組件，它跟Activity 的級別差不多，但是他不能自己運行，只能后臺運行，并且可以和其他組件進行交互。Service 是沒有界面的長生命周期的代碼。Service 是一種程序，它可以運行很長時間，但是它卻沒有用戶界面。這么說有點枯燥，我們來看個例子。打開一個音樂播放器的程序，這個時候若想上網(wǎng)了，那么，我們打開谷歌安卓 瀏覽器，這個時候雖然我們已經(jīng)進入了瀏覽器這個程序，但是，歌曲播放并沒有停止，而是在后臺繼續(xù)一首接著一首的播放。其實這個播放就是由播放音樂的Service進行控制。當(dāng)然這個播放音樂的Service也可以停止，例如，當(dāng)播放列表里邊的歌曲都結(jié)束，或者用戶按下了停止音樂播放的快捷鍵等。service 可以在和多場合的應(yīng)用中使用，比如播放多媒體的時候用戶啟動了其他Activity這個時候程序要在后臺繼續(xù)播放，比如檢測SD 卡上文件的變化，再或者在后臺記錄你地理信息位置的改變等等，總之服務(wù)嘛，總是藏在后頭的。開啟service有兩種方式:

(1) Context.startService()：Service會經(jīng)歷onCreate -> onStart(如果Service還沒有運行，則谷歌安卓先調(diào)用onCreate()然后調(diào)用onStart();如果Service已經(jīng)運行，則只調(diào)用onStart()，所以一個Service的onStart方法可能會重復(fù)調(diào)用多次 );stopService的時候直接onDestroy，如果是調(diào)用者自己直接退出而沒有調(diào)用stopService的話，Service會一直在后臺運行。該Service的調(diào)用者再啟動起來后可以通過stopService關(guān)閉Service。 注意，多次調(diào)用Context.startservice()不會嵌套(即使會有相應(yīng)的onStart()方法被調(diào)用)，所以無論同一個服務(wù)被啟動了多少次，一旦調(diào)用Context.stopService()或者stopSelf()，他都會被停止。補充說明：傳遞給startService()的Intent對象會傳遞給onStart()方法。調(diào)用順序為：onCreate --> onStart(可多次調(diào)用) --> onDestroy。

(2) Context.bindService()：Service會經(jīng)歷onCreate() -> onBind()，onBind將返回給客戶端一個IBind接口實例，IBind允許客戶端回調(diào)服務(wù)的方法，比如得到Service運行的狀態(tài)或其他操作。這個時候把調(diào)用者(Context，例如Activity)會和Service綁定在一起，Context退出了，Srevice就會調(diào)用onUnbind -> onDestroyed相應(yīng)退出，所謂綁定在一起就共存亡了 。

3 BroadcastReceiver

在谷歌安卓 中，Broadcast 是一種廣泛運用的在應(yīng)用程序之間傳輸信息的機制。而BroadcastReceiver 是對發(fā)送出來的Broadcast進行過濾接受并響應(yīng)的一類組件。可以使用BroadcastReceiver 來讓應(yīng)用對一個外部的事件做出響應(yīng)。這是非常有意思的，例如，當(dāng)電話呼入這個外部事件到來的時候，可以利用BroadcastReceiver 進行處理。例如，當(dāng)下載一個程序成功完成的時候，仍然可以利用BroadcastReceiver 進行處理。BroadcastReceiver不能生成UI，也就是說對于用戶來說不是透明的，用戶是看不到的。BroadcastReceiver通過NotificationManager 來通知用戶這些事情發(fā)生了。BroadcastReceiver 既可以在谷歌安卓Manifest.xml 中注冊，也可以在運行時的代碼中使用Context.registerReceiver()進行注冊。只要是注冊了，當(dāng)事件來臨的時候，即使程序沒有啟動，系統(tǒng)也在需要的時候啟動程序。各種應(yīng)用還可以通過使用Context.sendBroadcast () 將它們自己的intent broadcasts廣播給其他應(yīng)用程序。注冊BroadcastReceiver有兩種方式:

(1)在谷歌安卓Manifest.xml進行注冊

這種方法有一個特點即使你的應(yīng)用程序已經(jīng)關(guān)閉了，但這個BroadcastReceiver依然會接受廣播出來的對象，也就是說無論你這個應(yīng)用程序時開還是關(guān)都屬于活動狀態(tài)都可以接受到廣播的事件

(2)在代碼中注冊廣播

//實例化廣播接收器對象

BroadcastReceiver bcr = new BroadcastReceiver(){

public void onReceive(Context context, Intent intent) {

Log.d("test", "^-^, Have received Massage!");

}

};

IntentFilter filter=new IntentFilter();

filter.addAction(“XXX”);

this.registerReceiver(bcr, filter);

第一種俗稱靜態(tài)注冊，第二種俗稱動態(tài)注冊，這兩種注冊BroadcastReceiver的區(qū)別：

動態(tài)注冊較靜態(tài)注冊靈活。實驗證明：當(dāng)靜態(tài)注冊一個BroadcastReceiver時，不論應(yīng)用程序是啟動與否。都可以接受對應(yīng)的廣播。

動態(tài)注冊的時候，如果不執(zhí)行unregisterReceiver();方法取消注冊，跟靜態(tài)是一樣的。但是如果執(zhí)行該方法，當(dāng)執(zhí)行過以后，就不能接受廣播了。

4 Content Provider

Content Provider，聽著就和數(shù)據(jù)相關(guān)，沒錯，這就是谷歌安卓提供的第三方應(yīng)用數(shù)據(jù)的訪問方案。在谷歌安卓中，對數(shù)據(jù)的保護是很嚴密的，除了放在SD卡中的數(shù)據(jù)，一個應(yīng)用所持有的數(shù)據(jù)庫、文件、等等內(nèi)容，都是不允許其他直接訪問的，但有時候，溝通是必要的，不僅對第三方很重要，對應(yīng)用自己也很重要。

Andorid當(dāng)然不會真的把每個應(yīng)用都做成一座孤島，它為所有應(yīng)用都準備了一扇窗，這就是Content Provider。應(yīng)用想對外提供的數(shù)據(jù)，可以通過派生ContentProvider類， 封裝成一枚Content Provider，每個Content Provider都用一個uri作為獨立的標識，形如：content://com.xxxxx。所有東西看著像REST的樣子，但實際上，它比REST 更為靈活。和REST類似，uri也可以有兩種類型，一種是帶id的，另一種是列表的，但實現(xiàn)者不需要按照這個模式來做，給你id的uri你也可以返回列表類型的數(shù)據(jù)，只要調(diào)用者明白，就無妨，不用苛求所謂的REST。

另外，Content Provider不和REST一樣只有uri可用，還可以接受Projection，Selection，OrderBy等參數(shù)，這樣，就可以像數(shù)據(jù)庫那樣進行投影，選擇和排序。查詢到的結(jié)果，以Cursor(參見：reference/android/database/Cursor.html )的形式進行返回，調(diào)用者可以移動Cursor來訪問各列的數(shù)據(jù)。

Content Provider屏蔽了內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲細節(jié)，向外提供了上述統(tǒng)一的接口模型，這樣的抽象層次，大大簡化了上層應(yīng)用的書寫，也對數(shù)據(jù)的整合提供了更方便的途徑。Content Provider內(nèi)部，常用數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)，谷歌安卓提供了強大的Sqlite支持，但很多時候，你也可以封裝文件或其他混合的數(shù)據(jù)。

在谷歌安卓中，ContentResolver是用來發(fā)起Content Provider的定位和訪問的。不過它僅提供了同步訪問的Content Provider的接口。但通常，Content Provider需要訪問的可能是數(shù)據(jù)庫等大數(shù)據(jù)源，效率上不足夠快，會導(dǎo)致調(diào)用線程的擁塞。因此谷歌安卓提供了一個AsyncQueryHandler(參見：reference/android/content/AsyncQueryHandler.html)，幫助進行異步訪問Content Provider。

在各大組件中，Service和Content Provider都是那種需要持續(xù)訪問的。Service如果是一個耗時的場景，往往會提供異步訪問的接口，而Content Provider不論效率如何，都提供的是約定的同步訪問接口。我想這遵循的就是場景導(dǎo)向設(shè)計的原則，因為Content Provider僅是提供數(shù)據(jù)訪問的，它不能確信具體的使用場景如何，會怎樣使用它的數(shù)據(jù);而相比之下，Service包含的邏輯更復(fù)雜更完整，可以抉擇大部分時候使用某接口的場景，從而確定最貼切的接口是同步還是異步，簡化了上層調(diào)用的邏輯。