解读Android安卓操作系统的基本技术架构

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。而在今年一月份甫落幕的国际消费性电子展(CES)，也处处可见各式各样采用Android操作系统的产品。
＊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。在此百佳泰便试图以专业中立的测试实验室角度，来点出厂商应用Android于手机、平板电脑或其他设备时应注意的开发重点，以希冀作为一个有效的参考资讯。

解读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。

·应用程序(Application)：所有Android应用程序皆是以Java程序语言编写，原始就会包含像是Email、简讯、日历、地图、浏览器、联络人等其它应用程序，让用户一开始就拥有这些基本功能，开发者也可在此客制其使用接口。

厂商越想要设计出与原始设定不同且增强效能的产品，便越需要对这五层架构进行修改。譬如像是多任务处理能力(multi-tasking)，便可能需要修改包括Linux核心与应用程序框架的设计；而应用程序的开发者更可能需要针对应用程序与框架进行调整。由此可见，对Android设备而言，任何一个功能的置入或是对硬件设定的细微更动，都需要对Android系统进行从下到上的调整以达到最优化的效能，而这正是最为困难与需要验证的一环。