The Android Developer Challenge is back! Submit your idea before December 2.

Android is an open source, Linux-based software stack created for a wide array of devices and form factors. The following diagram shows the major components of the Android platform.

Figure 1. The Android software stack.

The Linux Kernel

The foundation of the Android platform is the Linux kernel. For example, the Android Runtime (ART) relies on the Linux kernel for underlying functionalities such as threading and low-level memory management.

Using a Linux kernel allows Android to take advantage of key security features and allows device manufacturers to develop hardware drivers for a well-known kernel.

Hardware Abstraction Layer (HAL)

The hardware abstraction layer (HAL) provides standard interfaces that expose device hardware capabilities to the higher-level Java API framework. The HAL consists of multiple library modules, each of which implements an interface for a specific type of hardware component, such as the camera or bluetooth module. When a framework API makes a call to access device hardware, the Android system loads the library module for that hardware component.

Android Runtime

For devices running Android version 5.0 (API level 21) or higher, each app runs in its own process and with its own instance of the Android Runtime (ART). ART is written to run multiple virtual machines on low-memory devices by executing DEX files, a bytecode format designed specially for Android that’s optimized for minimal memory footprint. Build toolchains, such as Jack, compile Java sources into DEX bytecode, which can run on the Android platform.

Some of the major features of ART include the following:

  • Ahead-of-time (AOT) and just-in-time (JIT) compilation
  • Optimized garbage collection (GC)

    • On Android 9 (API level 28) and higher, conversion of an app package’s Dalvik Executable format (DEX) files to more compact machine code.

  • Better debugging support, including a dedicated sampling profiler, detailed diagnostic exceptions and crash reporting, and the ability to set watchpoints to monitor specific fields

Prior to Android version 5.0 (API level 21), Dalvik was the Android runtime. If your app runs well on ART, then it should work on Dalvik as well, but the reverse may not be true.

Android also includes a set of core runtime libraries that provide most of the functionality of the Java programming language, including some Java 8 language features, that the Java API framework uses.

Native C/C++ Libraries

Many core Android system components and services, such as ART and HAL, are built from native code that require native libraries written in C and C++. The Android platform provides Java framework APIs to expose the functionality of some of these native libraries to apps. For example, you can access OpenGL ES through the Android framework’s Java OpenGL API to add support for drawing and manipulating 2D and 3D graphics in your app.

If you are developing an app that requires C or C++ code, you can use the Android NDK to access some of these native platform libraries directly from your native code.

Java API Framework

The entire feature-set of the Android OS is available to you through APIs written in the Java language. These APIs form the building blocks you need to create Android apps by simplifying the reuse of core, modular system components and services, which include the following:

  • A rich and extensible View System you can use to build an app’s UI, including lists, grids, text boxes, buttons, and even an embeddable web browser
  • A Resource Manager, providing access to non-code resources such as localized strings, graphics, and layout files
  • A Notification Manager that enables all apps to display custom alerts in the status bar
  • An Activity Manager that manages the lifecycle of apps and provides a common navigation back stack
  • Content Providers that enable apps to access data from other apps, such as the Contacts app, or to share their own data

Developers have full access to the same framework APIs that Android system apps use.

System Apps

Android comes with a set of core apps for email, SMS messaging, calendars, internet browsing, contacts, and more. Apps included with the platform have no special status among the apps the user chooses to install. So a third-party app can become the user’s default web browser, SMS messenger, or even the default keyboard (some exceptions apply, such as the system’s Settings app).

The system apps function both as apps for users and to provide key capabilities that developers can access from their own app. For example, if your app would like to deliver an SMS message, you don’t need to build that functionality yourself—you can instead invoke whichever SMS app is already installed to deliver a message to the recipient you specify.

Классический рисунок представляющий архитектуру ОС Android:system-arch Если кому-то сложно с английским, то на всякий случай то же самое по на русском:a001 Сразу приведу оригинальное видео с канала Android Developers на Youtube, где все авторитетно рассказывается и показывается, правда на враждебном нам буржуйском языке. Я использовал это видео, чтобы описать некоторые пункты архитектуры, описания которых не нашел в сети на русском языке. Архитектура Android. Если представить компонентную модель Android в виде некоторой иерархии, то в самом низу, как самая фундаментальная и базовая составляющая, будет располагаться ядро операционной системы (Linux Kernel).Часто компонентную модель ещё называют программным стеком. Действительно, это определение тут уместно, потому что речь идет о наборе программных продуктов, которые работают вместе для получения итогового результата. Действия в этой модели выполняются последовательно, и уровни иерархии также последовательно взаимодействуют между собой.LINUX KERNEL (ЯДРО ЛИНУКС) Как известно, Андроид основан на несколько урезанном ядре ОС Linux и поэтому на этом уровне мы можем видеть именно его (версии 2.6.x). Оно обеспечивает функционирование системы и отвечает за безопасность, управление памятью, энергосистемой и процессами, а также предоставляет сетевой стек и модель драйверов. Ядро также действует как уровень абстракции между аппаратным обеспечением и программным стеком.LIBRARIES (БИБЛИОТЕКИ) «Выше» ядра, как программное обеспечение промежуточного слоя, лежит набор библиотек (Libraries), предназначенный для обеспечения важнейшего базового функционала для приложений. То есть именно этот уровень отвечает за предоставление реализованных алгоритмов для вышележащих уровней, поддержку файловых форматов, осуществление кодирования и декодирования информации (в пример можно привести мультимедийные кодеки), отрисовку графики и многое другое. Библиотеки реализованы на C/C++ и скомпилированы под конкретное аппаратное обеспечение устройства, вместе с которым они и поставляются производителем в предустановленном виде. Краткое описание некоторых из них:

  • Surface Manager – в ОС Android используется композитный менеджер окон, наподобие Compiz (Linux), но более упрощенный. Вместо того чтобы производить отрисовку графики напрямую в буфер дисплея, система посылает поступающие команды отрисовки в закадровый буфер, где они накапливаются вместе с другими, составляя некую композицию, а потом выводятся пользователю на экран. Это позволяет системе создавать интересные бесшовные эффекты, прозрачность окон и плавные переходы.
  • Media Framework – библиотеки, реализованные на базе PacketVideo OpenCORE. С их помощью система может осуществлять запись и воспроизведение аудио и видео контента, а также вывод статических изображений. Поддерживаются многие популярные форматы, включая MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG и PNG.
  • SQLite – легковесная и производительная реляционная СУБД, используемая в Android в качестве основного движка для работы с базами данных, используемыми приложениями для хранения информации.
  • OpenGL | ES – 3D библиотеки — используются для высокооптимизированной отрисовки 3D-графики, при возможности используют аппаратное ускорение. Их реализации строятся на основе API OpenGL ES 1.0. Источник: http://android-shark.ru/arhitektura-operatsionnoy-sistemyi-android/ © Акулы Андроида 3D библиотеки которые используются для высоко оптимизированной отрисовки 3D-графики, при возможности используют аппаратное ускорение. Их реализации строятся на основе API OpenGL ES 1.0. OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) – подмножество графического программного интерфейса OpenGL, адаптированное для работы на встраиваемых системах.
  • FreeType – библиотека для работы с битовыми картами, а также для растеризации шрифтов и осуществления операций над ними. Это высококачественный движок для шрифтов и отображения текста.
  • LibWebCore – библиотеки известного шустрого браузерного движка WebKit, используемого также в десктопных браузерах Google Chrome и Apple Safari.
  • SGL (Skia Graphics Engine) – открытый движок для работы с 2D-графикой. Графическая библиотека является продуктом Google и часто используется в других их программах.
  • SSL — библиотеки для поддержки одноименного криптографического протокола.
  • Libc – стандартная библиотека языка C, а именно её BSD реализация, настроенная для работы на устройствах на базе Linux. Носит название Bionic.

На этом же уровне располагается Android Runtime – среда выполнения. Ключевыми её составляющими являются набор библиотек ядра и виртуальная машина Dalvik. Библиотеки обеспечивают большую часть низкоуровневой функциональности, доступной библиотекам ядра языка Java. Источник: http://android-shark.ru/arhitektura-operatsionnoy-sistemyi-android/ © Акулы Андроида  ANDROID RUNTIME (СРЕДА ВЫПОЛНЕНИЯ АНДРОИД) На этом же уровне располагается Android Runtime – среда выполнения. Ключевыми её составляющими являются набор библиотек ядра (Core Libraries) и виртуальная машина Dalvik. Библиотеки обеспечивают большую часть низкоуровневой функциональности, доступной библиотекам ядра языка Java.Каждое приложение в ОС Android запускается в собственном экземпляре виртуальной машины Dalvik. Таким образом, все работающие процессы изолированы от операционной системы и друг от друга. И вообще, архитектура Android Runtime такова, что работа программ осуществляется строго в рамках окружения виртуальной машины. Благодаря этому осуществляется защита ядра операционной системы от возможного вреда со стороны других её составляющих. Поэтому код с ошибками или вредоносное ПО не смогут испортить Android и устройство на его базе, когда сработают. Такая защитная функция, наряду с выполнением программного кода, является одной из ключевых для надстройки Android Runtime. Dalvik полагается на ядро Linux для выполнения основных системных низкоуровневых функций, таких как,  безопасность, потоки, управление процессами и памятью. Вы можете также писать приложения на C/C++, которые будут работать непосредственно на базовом уровне ОС Linux. Хотя такая возможность и существует, необходимости в этом нет никакой. Если для приложения важны присущие C/C++ скорость и эффективность работы, Android предоставляет доступ к нативной среде разработки (NDK – Native Development Kit). Она позволяет разрабатывать приложения на C/C++ с использованием библиотек libc и libm, а также обеспечивает нативный доступ к OpenGL. Доступ к устройствам и системным службам Android осуществляется через виртуальную машину Dalvik, которая считается промежуточным слоем. Благодаря использованию Dalvik для выполнения кода программы разработчики получают в свое распоряжение уровень абстракции, который позволяет им не беспокоиться об особенностях конструкции того или иного устройства. Виртуальная машина Dalvik может выполнять программы в исполняемом формате DEX (Dalvik Executable). Данный формат оптимизирован для использования минимального объема памяти. Исполняемый файл с расширением .dex создается путем компиляции классов Java с помощью инструмента dx, входящего в состав Android SDK. При использовании IDE Eclipse и плагина ADT (Android Development Tools) компиляция классов Java в формат .dex происходит автоматически. Как было сказано выше, инструмент dx из Android SDK компилирует приложения, написанные на Java, в исполняемый формат (dex) виртуальной машины Dalvik. Помимо непосредственно исполняемых файлов, в состав приложения Android входят прочие вспомогательные компоненты (такие, например, как файлы с данными и файлы ресурсов). SDK упаковывает все необходимое для установки приложения в файл с расширением .apk (Android package). Весь код в одном файле .apk считается одним приложением и этот файлиспользуется для установки данного приложения на устройствах с ОС Android.   APPLICATION FRAMEWORK (КАРКАС ПРИЛОЖЕНИЙ) Уровнем выше располагается Application Framework, иногда называемый уровнем каркаса приложений. Именно через каркасы приложений разработчики получают доступ к API, предоставляемым компонентами системы, лежащими ниже уровнем. Кроме того, благодаря архитектуре фреймворка, любому приложению предоставляются уже реализованные возможности других приложений, к которым разрешено получать доступ. В базовый набор сервисов и систем, лежащих в основе каждого приложения и являющихся частями фреймворка, входят:

  • Activity Manager – менеджер Активностей, который управляет жизненными циклами приложений, сохраняет данные об истории работы с Активностями, а также предоставляет систему навигации по ним.
  • Package Manager – менеджер пакетов, управляет установленными пакетами на вашем устройстве, отвечает за установку новых и удаление существующих.
  • Window Manager – менеджер окон, управляет окнами, и предоставляет для приложений более высокий уровень абстракции библиотеки Surface Manager.
  • Telephony Manager – менеджер телефонии, содержит API для взаимодействия с возможностями телефонии (звонки, смс и т.п.)
  • Content Providers – контент-провайдеры, управляют данными, которые одни приложения открывают для других, чтобы те могли их использовать для своей работы.
  • Resource Manager – менеджер ресурсов, обеспечивает доступ к ресурсам без функциональности (не несущими кода), например, к строковым данным, графике, файлам и другим.
  • View System – богатый и расширяемый набор представлений (Views), который может быть использован для создания визуальных компонентов приложений, например, списков, текстовых полей, таблиц, кнопок или даже встроенного web-браузера.
  • Location Manager – менеджер местоположения, позволяет приложениям периодически получать обновленные данные о текущем географическом положении устройства.
  • Notification Manager – менеджер оповещений, благодаря которому все приложения могут отображать собственные уведомления для пользователя в строке состояния.

Таким образом, благодаря Application Framework, приложения в ОС Android могут получать в своё распоряжение вспомогательный функционал, благодаря чему реализуется принцип многократного использования компонентов приложений и операционной системы. Естественно, в рамках политики безопасности.Стоит отметить, просто на понятийном уровне, что фреймворк лишь выполняет код, написанный для него, в отличие от библиотек, которые исполняются сами. Ещё одно отличие заключается в том, что фреймворк содержит в себе большое количество библиотек с разной функциональностью и назначением, в то время как библиотеки объединяют в себе наборы функций, близких по логике.APPLICATIONS (ПРИЛОЖЕНИЯ) На вершине программного стека Android лежит уровень приложений (Applications). Сюда относится набор базовых приложений, который предустановлен на ОС Android. Например, в него входят браузер, почтовый клиент, программа для отправки SMS, карты, календарь, менеджер контактов и многие другие. Список интегрированных приложений может меняться в зависимости от модели устройства и версии Android. И помимо этого базового набора к уровню приложений относятся в принципе все приложения под платформу Android, в том числе и установленные пользователем.Считается, что приложения под Android пишутся на языке Java, но нужно отметить, что существует возможность разрабатывать программы и на C/C++ (с помощью Native Development Kit), и на Basic (с помощью Simple) и с использованием других языков. Также можно создавать собственные программы с помощью конструкторов приложений, таких как App Inventor. Словом, возможностей тут много.

Разработка

Применение принципа чистой архитектуры в разработке для Android и iOS.

Понятие “чистая архитектура” пошло из одноименной статьи Роберта Мартина 2012 года. Оно включает в себя несколько принципов:

  • Независимость от фреймворков. Архитектура не должна полагаться на существование какой-либо библиотеки. Так вы сможете использовать фреймворки как инструменты, а не пытаться загнать свою систему в их ограничения.
  • Тестируемость. Бизнес-логика должна быть тестируемой без любых внешних элементов вроде интерфейса, базы данных, сервера или любого другого элемента.
  • Независимость от интерфейса. Интерфейс должен легко изменяться и не требовать изменения остальной системы. Например, веб-интерфейс должен заменяться на интерфейс консоли без необходимости изменения бизнес-логики.
  • Независимость от базы данных. Ваша бизнес-логика не должна быть привязана и к конкретным базам данных.
  • Независимость от любого внешнего агента. Ваша бизнес-логика не должна знать вообще ничего о внешнем мире.

Отражение этих принципов в архитектуре программного обеспечения можно представить следующим образом:

Advertisement

Вам понравится

AppTractor

Популярное

  • Разработка2 дня назад

    Сколько стоит приложение

  • Конструкторы приложений2 недели назад

    Конструктор приложений AppyGEN: почему я ненавижу проект, приносящий мне $6K в месяц

  • Приложения1 месяц назад

    Приложение с рецептами: 5 лучших

  • Дизайн и прототипирование1 месяц назад

    11 оптических иллюзий в визуальном дизайне

Программный стек Android, как правило, состоит из ядра Linux и набора библиотек C / C ++, предоставляемых через среду приложений, предоставляющую сервисы, а также управление приложениями и временем выполнения.

Android был создан на ядре Linux с открытым исходным кодом. Одной из основных причин выбора этого ядра было то, что оно предоставило проверенные основные функции для разработки операционной системы Android. Особенности ядра Linux:

  1. Безопасность:

    Ядро Linux управляет безопасностью между приложением и системой.

  2. Управление памятью:

    Он эффективно управляет управлением памятью, обеспечивая свободу разработки наших приложений.

  3. Управление процессом:

    Он хорошо управляет процессом, распределяет ресурсы между процессами всякий раз, когда они им нужны.

  4. Сетевой стек:

    Он эффективно обрабатывает сетевые коммуникации.

  5. Модель водителя:

    Это гарантирует, что приложение работает. Производители оборудования могут встроить свои драйверы в сборку Linux.

Работая на вершине ядра, платформа Android была разработана с различными функциями. Он состоит из различных базовых библиотек C / C ++ с множеством инструментов с открытым исходным кодом. Вот некоторые из них:

  1. Среда выполнения Android:

    Среда выполнения Android состоит из основных библиотек Java и ART (Android RunTime). Более старые версии Android (4.x и более ранние) имели время выполнения Dalvik.

  2. Open GL (графическая библиотека):

    Этот кросс-языковой, кросс-платформенный интерфейс прикладных программ (API) используется для создания 2D и 3D компьютерной графики.

  3. WebKit:

    Этот механизм веб-браузера с открытым исходным кодом предоставляет все функции для отображения веб-контента и упрощения загрузки страниц.

  4. Медиа-фреймворки:

    Эти библиотеки позволяют воспроизводить и записывать аудио и видео.

  5. Уровень защищенных сокетов (SSL):

    Эти библиотеки существуют для интернет-безопасности.

Это третий раздел архитектуры. Он предоставляет один из ключевых компонентов, который называется виртуальной машиной Dalvik. Он действует как виртуальная машина Java, которая разработана специально для Android. Android использует свою собственную виртуальную машину, разработанную для обеспечения эффективной работы нескольких экземпляров на одном устройстве.

Команда Android основывалась на известном наборе проверенных библиотек, построенных в фоновом режиме, и все это доступно через интерфейсы Android. Эти интерфейсы объединяют все различные библиотеки и делают их полезными для разработчика. Им не нужно создавать какие-либо функции, предоставляемые Android. Некоторые из этих интерфейсов включают в себя:

  1. Менеджер активности:

    Он управляет жизненным циклом активности и стеком активности.

  2. Менеджер телефонии:

    Он предоставляет доступ к услугам телефонии в виде соответствующей информации об абоненте, например телефонных номеров.

  3. Просмотр системы:

    Он строит пользовательский интерфейс, обрабатывая представления и макеты.

  4. Менеджер местоположения:

    Он находит географическое местоположение устройства.

    5. Приложения для Android можно найти на самом верхнем уровне. На уровне приложения мы пишем наше приложение, которое будет установлено только на этом уровне. Примерами приложений являются игры, сообщения, контакты и т. Д.

    adsense2code6 Мои личные заметкиarrow_drop_up

    Рекомендуемые сообщения:

    adsense2code6Автор перевода и источник: Максим Юдин Android – это набор открытого программного обеспечения для мобильных устройств от компании Google, в состав которого входит операционная система и комплект базовых межплатформенных приложений. Для разработки приложений под платформу Android потребуется набор инструментов и библиотек API — Android SDK, последнюю версию которого вы можете найти здесь. На представленном ниже рисунке показана архитектура ОС Android.Уровень приложений (Applications) В состав Android входит комплект базовых приложений: клиенты электронной почты и SMS, календарь, различные карты, браузер, программа для управления контактами и много другое. Все приложения, запускаемые на платформе Android написаны на языке Java.Уровень каркаса приложений (Application Framework) Android позволяет использовать всю мощь API, используемого в приложениях ядра. Архитектура построена таким образом, что любое приложение может использовать уже реализованные возможности другого приложения при условии, что последнее откроет доступ на использование своей функциональности. Таким образом, архитектура реализует принцип многократного использования компонентов ОС и приложений. Основой всех приложений является набор систем и служб: 1. Система представлений (View System) – это богатый набор представлений с расширяемой функциональностью, который служит для построения внешнего вида приложений, включающий такие компоненты, как списки, таблицы, поля ввода, кнопки и т.п. 2. Контент-провайдеры (Content Providers) – это службы, которые позволяют приложениям получать доступ к данным других приложений, а также предоставлять доступ к своим данным. 3. Менеджер ресурсов (Resource Manager) предназначен для доступа к строковым, графическим и другим типам ресурсов. 4. Менеджер извещений (Notification Manager) позволяет любому приложению отображать пользовательские уведомления в строке статуса. 5. Менеджер действий (Activity Manager) управляет жизненным циклом приложений и предоставляет систему навигации по истории работы с действиями.Уровень библиотек (Libraries) Платформа Android включает набор C/C++ библиотек, используемых различными компонентами ОС. Для разработчиков доступ к функциям этих библиотек реализован через использование Application Framework. Ниже представлены некоторые из них: 1. System C library — BSD-реализация стандартной системной библиотеки C (libc) для встраиваемых устройств, основанных на Linux. 2. Media Libraries – библиотеки, основанные на PacketVideo‘s OpenCORE, предназначенные для поддержки проигрывания и записи популярных аудио- и видео- форматов (MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG и т.п.). 3. Surface Manager – менеджер поверхностей управляет доступом к подсистеме отображения 2D- и 3D- графических слоев. 4. LibWebCore – современный движок web-браузера, который предоставляет всю мощь встроенного Android-браузера. 5. SGL – движок для работы с 2D-графикой. 6. 3D libraries – движок для работы с 3D-графикой, основанный на OpenGL ES 1.0 API. 7. FreeType – библиотека, предназначенная для работы со шрифтами. 8. SQLite – мощный легковесный движок для работы с реляционными БД.Уровень среды исполнения (Android Runtime) В состав Android входит набор библиотек ядра, которые предоставляют большую часть функциональности библиотек ядра языка Java. Платформа использует оптимизированную, регистр-ориентированную виртуальную машину Dalvik, в отличии от нее стандартная виртуальная машина Java – стек-ориентированная. Каждое приложение запускается в своем собственном процессе, со своим собственным экземпляром виртуальной машины. Dalvik использует формат Dalvik Executable (*.dex), оптимизированный для минимального использования памяти приложением. Это обеспечивается такими базовыми функциями ядра Linux, как организация поточной обработки и низкоуровневое управление памятью. Байт-код Java, на котором написаны ваши приложения, компилируются в dex-формат при помощи утилиты dx, входящей в состав SDK.Уровень ядра Linux (Linux Kernel) Android основан на ОС Linux версии 2.6, тем самым платформе доступны системные службы ядра, такие как управление памятью и процессами, обеспечение безопасности, работа с сетью и драйверами. Также ядро служит слоем абстракции между аппаратным и программным обеспечением.Используемые источники:

    • https://developer.android.com/guide/platform
    • http://pr0andr0id.blogspot.com/2014/02/blog-post_21.html
    • https://apptractor.ru/develop/chistaya-arhitektura-na-android-i-ios.html
    • http://espressocode.top/android-system-architecture/
    • https://habr.com/post/16770/

СХОЖИЕ СТАТЬИБОЛЬШЕ ОТ АВТОРА

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your name here
Please enter your comment!