Как работает Android, часть 1

Что такое Андроид и его функции

Что же такое Андроид, и зачем он нужен? Многие новички, покупая современный гаджет, будь то планшет или смартфон, задаются подобным вопросом. Стоит прояснить ситуацию и выделить некоторые преимущества этой платформы.

История появления

На сегодняшний момент существует множество устройств, которые работают на платформе Android. Данная операционная система предназначена для смартфонов и планшетов, наручных часов и электронных книг, игровых приставок и даже очков Google. Возможно, в скором времени появятся телевизоры и автомобили с поддержкой Андроид.

История создания ОС началась еще в 2003 году. В то время была основана небольшая организация под названием Android inc. Её учредителями были Рич Майнер, Крис Уайт, Энди Рубин и Ник Сирс. Уже тогда велись некоторые разработки, которые планировалось реализовать в новой операционной системе. Компания осуществляла свою деятельность в условиях строжайшей секретности.

Вскоре у организации закончились деньги, а значительных достижений в разработках ОС так и не было. Из-за отсутствия результатов инвесторов привлечь не удалось. Через время разработками заинтересовался Google. В 2005 году компания стала собственностью поискового гиганта.

После этого была основана корпорация Open Handset Alliance. В её состав вошли передовые изготовители мобильных устройств. В 2007 году была впервые представлена платформа Андроид. Как известно в её основе лежит ядро Linux. Первая версия данной операционной системы вышла в 2008 году.

Что это такое

Андроид – это операционная система, на которой работают смартфоны, планшеты и множество других устройств. Благодаря данной ОС даже самый недорогой телефон сможет приобрести новые возможности. Система позволит установить на девайс различные полезные программы, которые помогут сполна использовать все функции устройства.

Всё необходимое программное обеспечение можно скачать с Play Market. На данном сайте собранно более 700 тысяч программ. Широкий ассортимент позволит отыскать любое нужное приложение. С помощью операционной системы можно с легкостью получить доступ к интернету, смотреть видеофайлы, общаться в социальных сетях, слушать музыку, делать фотографии и тут же размещать их на своем аккаунте или читать электронные книги.

Стоит отметить, что ОС является совершенно бесплатной. Кроме того, она очень проста в использовании. Чтобы разобраться в интерфейсе не понадобится много времени. Благодаря всем своим достоинствам она стала самой распространенной в мире. За 2014 год было продано более 86% устройств, функционирующих на данной платформе.

Видео: телефон на Андроид

Применение ОС

С момента появления операционной системы Андроид и до нашего времени, разработчики не сидят, сложа руки. Платформа постоянно дорабатывается. При этом её функциональность расширяется, путем внедрения новых возможностей.

Платформа стала настолько популярной и комфортной в использовании, что многие компании, которые занимаются разработкой современных гаджетов, решили выпускать свои устройства на базе этой ОС.

Пользоваться Андроидом не так и сложно как кажется. С её помощью на устройстве можно выполнять практически те же действия, что и на компьютере.

Система предусматривает несколько стандартных приложений. Среди них есть:

Все приложения от компании Гугл.

Еще одним приятным плюсом является возможность настраивать свой рабочий стол самостоятельно. Можно добавить на устройстве дополнительный экран, где можно разместить ярлыки или виджеты. Также можно установить любую понравившуюся тему или обои, тем самым видоизменить интерфейс.

Чем хороша

Данная ОС обладает рядом достоинств. Главными из них являются:

удобство эксплуатации – система оснащена клавиатурой QWERTY, использовать которую комфортно и привычно, при этом можно выбрать любую другую среди бесплатных и платных приложений;

Этапы развития Android

После презентации первой версии платформы на протяжении следующего года она дорабатывалась, в результате чего были исправлены некоторые системные ошибки.

В 2009 году было представлено пять обновленных версий:

1.1 – были исправлены ошибки;

2010 год ознаменовался выходом еще двух версий. Ими стали:

2.2 «Froyo» – была увеличена скорость работы приложений, появилась функция запуска программ через ярлыки, усовершенствована система безопасности, стало возможным использование девайса в качестве беспроводной точки доступа;

Следующей разработкой производителей стала платформа 3.0, которая была презентована в 2011 году. Новая ОС была специально предназначена для планшетов.
Данная система отличается от предыдущих:

Разработчики на этом не остановились и создали Андроид 4.0, который получил название «Ice Cream Sandwich». Эта платформа стала более универсальной. Она может использоваться как в телефоне, так и в планшете.

В ОС присутствует масса новых функций и доработок:

была изменена панель уведомлений;

На протяжении 2012 и 2013 годов производители трудились над разработкой ОС «Jelly Bean».

Следующими версиями стали 4.1, 4.2, 4.3. Новые изменения, главным образом, коснулись быстроты работы интерфейса. Благодаря новым наработкам была увеличена производительность. Теперь параллельно работают графический процессор и центральный.

В обновленной версии платформы появились:

расширенный словарь, с поддержкой дополнительных языков;

В конце 2013 была анонсирована еще одна версия Android 4.4 «Kitkat». Новая платформа была оптимизирована для работы на более дешевых устройствах, которые имеют оперативную память 512 МБ.

Здесь также присутствуют некоторые изменения:

теперь в смартфонах контакты, с которыми пользователь чаще общается, расположены вверху списка;

Последней разработкой компании стала версия 5. Новая ОС имеет название «Lollipop». Главной изюминкой стал дизайн Material design, который отличается своей многофункциональностью.

Конкуренты

Главные конкуренты, с которыми платформе Android приходится бороться за пальму первенства это:

На сегодня Андроид стал наиболее распространенной мобильной платформой в мире, нежели iOS. Однако в скором времени планируется презентация новой ОС Ubuntu Phone. Возможно, она станет еще одним серьезным конкурентом Андроида.

Устройства на Андроид

В 2008 году было выпущено первое устройство, которое работало на базе Андроид. Девайс был разработан компанией HTC. Им стал смартфон под названием HTC Dream. После этого еще несколько производителей телефонов изъявили желание выпускать мобильные устройства с поддержкой этой операционной системы.

Вскоре был анонсирован планшет на платформе Android. В 2009 году на рынке появилась фоторамка, работающая на этой ОС. Кроме того, через 2 года организация Blue Sky разработала новые наручные часы, которые получили название i’m Watch. Они также поддерживают данную систему.

Производители фотоаппаратов также решили не отставать и представили первую фотокамеру в мире, которая работает на Андроиде. Новинка была выпущена компанией Nikon. Кроме того, на данной платформе функционируют игровые приставки, электронные книги и медиаплееры. Предполагается, что в скором времени появятся еще некоторые девайсы.

С таким темпами развития платформа Android станет абсолютным лидером среди остальных операционных систем, оставив всех конкурентов позади.

Благодаря качественно продуманному интерфейсу, удобному пользованию и надежной защите данных, устройства на данной ОС, безусловно, достойны внимания.

Как работает Android, часть 1

В этой серии статей я расскажу о внутреннем устройстве Android — о процессе загрузки, о содержимом файловой системы, о Binder и Android Runtime, о том, из чего состоят, как устанавливаются, запускаются, работают и взаимодействуют между собой приложения, об Android Framework, и о том, как в Android обеспечивается безопасность.

Немного фактов

Android — самая популярная операционная система и платформа для приложений, насчитывающая больше двух миллиардов активных пользователей. На ней работают совершенно разные устройства, от «интернета вещей» и умных часов до телевизоров, ноутбуков и автомобилей, но чаще всего Android используют на смартфонах и планшетах.

Android — свободный и открытый проект. Большинство исходного кода (который можно найти на https://source.android.com) распространяется под свободной лицензией Apache 2.0.

Компания Android Inc. была основана в 2003 году и в 2005 году куплена Google. Публичная бета Android вышла в 2007 году, а первая стабильная версия — в 2008, с тех пор мажорные релизы выходят примерно раз в год. Последняя на момент написания стабильная версия Android — 7.1.2 Nougat.

Android is Linux

По поводу такой формулировки было много споров, так что сразу поясню, что именно я имею в виду под этой фразой: Android основан на ядре Linux, но значительно отличается от большинства других Linux-систем.

Среди исходной команды разработчиков Android был Robert Love, один из самых известных разработчиков ядра Linux, да и сейчас компания Google остаётся одним из самых активных контрибьюторов в ядро, поэтому неудивительно, что Android построен на основе Linux.

Как и в других Linux-системах, ядро Linux обеспечивает такие низкоуровневые вещи, как управление памятью, защиту данных, поддержку мультипроцессности и многопоточности. Но — за несколькими исключениями — вы не найдёте в Android других привычных компонентов GNU/Linux-систем: здесь нет ничего от проекта GNU, не используется X.Org, ни даже systemd. Все эти компоненты заменены аналогами, более приспособленными для использования в условиях ограниченной памяти, низкой скорости процессора и минимального потребления энергии — таким образом, Android больше похож на встраиваемую (embedded) Linux-систему, чем на GNU/Linux.

Другая причина того, что в Android не используется софт от GNU — известная политика «no GPL in userspace»:

We are sometimes asked why Apache Software License 2.0 is the preferred license for Android. For userspace (that is, non-kernel) software, we do in fact prefer ASL 2.0 (and similar licenses like BSD, MIT, etc.) over other licenses such as LGPL.

Android is about freedom and choice. The purpose of Android is promote openness in the mobile world, and we don’t believe it’s possible to predict or dictate all the uses to which people will want to put our software. So, while we encourage everyone to make devices that are open and modifiable, we don’t believe it is our place to force them to do so. Using LGPL libraries would often force them to do just that.

Само ядро Linux в Android тоже немного модифицировано: было добавлено несколько небольших компонентов, в том числе ashmem (anonymous shared memory), Binder driver (часть большого и важного фреймворка Binder, о котором я расскажу ниже), wakelocks (управление спящим режимом) и low memory killer. Исходно они представляли собой патчи к ядру, но их код был довольно быстро добавлен назад в upstream-ядро. Тем не менее, вы не найдёте их в «обычном линуксе»: большинство других дистрибутивов отключают эти компоненты при сборке.

В качестве libc (стандартной библиотеки языка C) в Android используется не GNU C library (glibc), а собственная минималистичная реализация под названием bionic, оптимизированная для встраиваемых (embedded) систем — она значительно быстрее, меньше и менее требовательна к памяти, чем glibc, которая обросла множеством слоёв совместимости.

В Android есть оболочка командной строки (shell) и множество стандартных для Unix-подобных систем команд/программ. Во встраиваемых системах для этого обычно используется пакет Busybox, реализующий функциональность многих команд в одном исполняемом файле; в Android используется его аналог под названием Toybox. Как и в «обычных» дистрибутивах Linux (и в отличие от встраиваемых систем), основным способом взаимодействия с системой является графический интерфейс, а не командная строка. Тем не менее, «добраться» до командной строки очень просто — достаточно запустить приложение-эмулятор терминала. По умолчанию он обычно не установлен, но его легко, например, скачать из Play Store (Terminal Emulator for Android, Material Terminal, Termux). Во многих «продвинутых» дистрибутивах Android — таких, как LineageOS (бывший CyanogenMod) — эмулятор терминала предустановлен.

Второй вариант — подключиться к Android-устройству с компьютера через Android Debug Bridge (adb). Это очень похоже на подключение через SSH:

Из других знакомых компонентов в Android используются библиотека FreeType (для отображения текста), графические API OpenGL ES, EGL и Vulkan, а также легковесная СУБД SQLite.

Кроме того, раньше для реализации WebView использовался браузерный движок WebKit, но начиная с версии 7.0 вместо этого используется установленное приложение Chrome (или другое; список приложений, которым разрешено выступать в качестве WebView provider, конфигурируется на этапе компиляции системы). Внутри себя Chrome тоже использует основанный на WebKit движок Blink, но в отличие от системной библиотеки, Chrome обновляется через Play Store — таким образом, все приложения, использующие WebView, автоматически получают последние улучшения и исправления уязвимостей.

It’s all about apps

Как легко заметить, использование Android принципиально отличается от использования «обычного Linux» — вам не нужно открывать и закрывать приложения, вы просто переключаетесь между ними, как будто все приложения запущены всегда. Действительно, одна из уникальных особенностей Android — в том, что приложения не контролируют напрямую процесс, в котором они запущены. Давайте поговорим об этом подробнее.

Основная единица в Unix-подобных системах — процесс. И низкоуровневые системные сервисы, и отдельные команды в shell’е, и графические приложения — это процессы. В большинстве случаев процесс представляет собой чёрный ящик для остальной системы — другие компоненты системы не знают и не заботятся о его состоянии. Процесс начинает выполняться с вызова функции main() (на самом деле _start ), и дальше реализует какую-то свою логику, взаимодействуя с остальной системой через системные вызовы и простейшее межпроцессное общение (IPC).

Поскольку Android тоже Unix-подобен, всё это верно и для него, но в то время как низкоуровневые части — на уровне Unix — оперируют понятием процесса, на более высоком уровне — уровне Android Framework — основной единицей является приложение. Приложение — не чёрный ящик: оно состоит из отдельных компонентов, хорошо известных остальной системе.

У приложений Android нет функции main() , нет одной точки входа. Вообще, Android максимально абстрагирует понятие приложение запущено как от пользователя, так и от разработчика. Конечно, процесс приложения нужно запускать и останавливать, но Android делает это автоматически (подробнее я расскажу об этом в следующих статьях). Разработчику предлагается реализовать несколько отдельных компонентов, каждый из которых обладает своим собственным жизненным циклом.

In Android, however, we explicitly decided we were not going to have a main() function, because we needed to give the platform more control over how an app runs. In particular, we wanted to build a system where the user never needed to think about starting and stopping apps, but rather the system took care of this for them… so the system had to have some more information about what is going on inside of each app, and be able to launch apps in various well-defined ways whenever it is needed even if it currently isn’t running.

Для реализации такой системы нужно, чтобы приложения имели возможность общатся друг с другом и с системными сервисами — другими словами, нужен очень продвинутый и быстрый механизм IPC.

Этот механизм — Binder.

Binder

Binder — это платформа для быстрого, удобного и объектно-ориентированного межпроцессного взаимодействия.

Разработка Binder началась в Be Inc. (для BeOS), затем он был портирован на Linux и открыт. Основной разработчик Binder, Dianne Hackborn, была и остаётся одним из основных разработчиков Android. За время разработки Android Binder был полностью переписан.

Binder работает не поверх System V IPC (которое даже не поддерживается в bionic), а использует свой небольшой модуль ядра, взаимодействие с которым из userspace происходит через системные вызовы (в основном ioctl ) на «виртуальном устройстве» /dev/binder . Со стороны userspace низкоуровневая работа с Binder, в том числе взаимодействие с /dev/binder и marshalling/unmarshalling данных, реализована в библиотеке libbinder.

Низкоуровневые части Binder оперируют в терминах объектов, которые могут пересылаться между процессами. При этом используется подсчёт ссылок (reference-counting) для автоматического освобождения неиспользуемых общих ресурсов и уведомление о завершении удалённого процесса (link-to-death) для освобождения ресурсов внутри процесса.

Высокоуровневые части Binder работают в терминах интерфейсов, сервисов и прокси-объектов. Описание интерфейса, предоставляемого программой другим программам, записывается на специальном языке AIDL (Android Interface Definition Language), внешне очень похожем на объявление интерфейсов в Java. По этому описанию автоматически генерируется настоящий Java-интерфейс, который потом может использоваться и клиентами, и самим сервисом. Кроме того, по .aidl -файлу автоматически генерируются два специальных класса: Proxy (для использования со стороны клиента) и Stub (со стороны сервиса), реализующие этот интерфейс.

Для Java-кода в процессе-клиенте прокси-объект выглядит как обычный Java-объект, который реализует наш интерфейс, и этот код может просто вызывать его методы. При этом сгенерированная реализация прокси-объекта автоматически сериализует переданные аргументы, общается с процессом-сервисом через libbinder, десериализует переданный назад результат вызова и возвращает его из Java-метода.

Stub работает наоборот: он принимает входящие вызовы через libbinder, десериализует аргументы, вызывает абстрактную реализацию метода, сериализует возвращаемое значение и передаёт его процессу-клиенту. Соответственно, для реализации сервиса программисту достаточно реализовать абстрактные методы в унаследованном от Stub классе.

Такая реализация Binder на уровне Java позволяет большинству кода использовать прокси-объект, вообще не задумываясь о том, что его функциональность реализована в другом процессе. Для обеспечения полной прозрачности Binder поддерживает вложенные и рекурсивные межпроцессные вызовы. Более того, использование Binder со стороны клиента выглядит совершенно одинаково, независимо от того, расположена ли реализация используемого сервиса в том же или в отдельном процессе.

Для того, чтобы разные процессы могли «найти» сервисы друг друга, в Android есть специальный сервис ServiceManager, который хранит, регистрирует и выдаёт токены всех остальных сервисов.

Binder широко используется в Android для реализации системных сервисов (например, пакетного менеджера и буфера обмена), но детали этого скрыты от разработчика приложений высокоуровневыми классами в Android Framework, такими как Activity, Intent и Context. Приложения могут также использовать Binder для предоставления друг другу собственных сервисов — например, приложение Google Play Services вообще не имеет собственного графического интерфейса для пользователя, но предоставляет разработчикам других приложений возможность пользоваться сервисами Google Play.

Подробнее про Binder можно узнать по этим ссылкам:

В следующей статье я расскажу о некоторых идеях, на которых построены высокоуровневые части Android, о нескольких его предшественниках и о базовых механизмах обеспечения безопасности.

Что такое Android?

Когда речь заходит об Android, многие не совсем понимают, что имеет ввиду человек. Android — это смартфон или операционная система? Что вообще такое «операционная система»? Многим может показаться этот вопрос слишком простым, но не все до конца понимают это. Операционная система — это то, благодаря чему работает смартфон. Одно дело — железка, но без установленной программы она никому не нужна. И задача операционной системы — сделать из устройства полезную вещь. В данном материале мы ответим на вопрос «Что такое Android?», окунем читателя в историю системы и познакомим с операционными системами нового поколения, которые станут заменой Android.

Что такое Android?

Что такое Android?

Android — что это?

Это операционная система. Она была создана Энди Рубином. Он стал источником идеи. Более того, Android мог называться совсем иначе, ведь Энди решил использовать данное название, потому что у него уже был куплен когда-то домен android.com. В 2005 году у Энди кончались деньги, он обращался ко многим компаниям, и тогда на проект обратили внимание ребята из Google. Они купили компанию, и разработчики Android, включая Энди Рубина, стали работать над системой уже под крылом Google.

Когда была создана ОС Android?

Энди Рубин — создатель Android

В 2005 году Google купила компанию Android, сумма сделки составила 130 миллионов долларов. Спустя два года Google запустила альянс OHA и анонсировала открытую платформу Android. С 2007 года разработчикам предоставили доступ к SDK и эмулятору Android. 23 сентября 2008 года вышла первая версия системы. С этого момента и началась эпоха Android-телефонов.

Когда Android стал популярным?

В 2007 году балом правил iPhone. Лишь с выходом Droid от Motorola, который технически был мощнее и функциональнее iPhone, Google удалось немного изменить ситуацию. Примерно с 2009 года люди стали всерьез относиться к Android — в ней начали видеть главного конкурента смартфонам Apple. И если бы не политика распространения системы, как открытой OS, вряд ли сегодня она бы занимала 80% рынка.

Android работает на ядре Linux

Что такое ядро Linux?

Android работает на ядре Linux, создателем которого является Линус Торвальдз. Работу над ядром он начал еще в 1991 году. Код ядра Linux написан на языках Си и ассемблер. Ядро Linux в настоящее время используется не только в Android-телефонах, но еще и в операционных системах семейства Linux (Ubuntu, Fedora, Debian, Red Hat и так далее).

Что такое ядро в операционной системе?

Ядро — это главный компонент операционной системы. Ядро отвечает за взаимодействие операционной системы с процессором, памятью. Оно предоставляет файловые и сетевые сервисы. Ядро — это самый низкий уровень операционной системы в вопросе взаимодействия с аппаратным обеспечением.

Список всех версий Android

• Android 1 «Apple Pie» (дата выхода 2010 год)
• Android 4.0 Ice Cream Sandwich (дата выхода 2011 год)
• Android 4.1 Jelly Bean (дата выхода 2012 год)
• Android 4.2 (дата выхода 2012 год)
• Android 4.3 (дата выхода 2013 год)
• Android 4.4 KitKat (дата выхода 2013 год)
• Android 5.0 Lollipop (дата выхода 2014 год)
• Android 5.1 (дата выхода 2015 год)
• Android 6.0 Marshmallow (дата выхода 2016 год)
• Android 7.0 Nougat (дата выхода 2016 год)
• Android 7.1 (дата выхода 2016 год)
• Android 8.0 Oreo (дата выхода 2017 год)
• Android 8.1 (дата выхода 2017 год)
• Android 9.0 Pie (дата выхода 2018 год)
• Android 10 (дата выхода 2019 год, список телефонов, которые получили Android 10, что нового в Android 10)
• Android 11 (дата выхода 2020 год, Android 11 — список нововведений)

Можно заметить, что в последнее время Google выпускает не так много обновлений. Вероятно, причина в том, что Android уже доведен до ума. Скорее всего, в последние 3 года компания усердно работает над новой операционной системой Fushia. И именно поэтому Android сейчас находится в стадии не очень активных обновлений.

Операционная система Fuchsia

Fushia — операционная система нового поколения

Это новая система от Google, которая должна стать заменой Android. Наступает век систем на микроядре с модульной архитектурой, это позволит разработчикам использовать систему как в умных лампочках и автомобилях, так и в смартфонах и компьютерах. В настоящее время подобную систему разрабатывает компания Huawei.

Harmony OS — операционная система от Huawei

Harmony OS — операционная система от Huawei

Это первая операционная система нового поколения на микроядре и с модульной архитектурой для смартфонов. Китайцы создали её в качестве конкурента Android. Вместе с Harmony OS Huawei будет предлагать потребителям сервисы Huawei Mobile Services с собственным магазином приложений AppGallery.

В данном материале мы рассмотрели что же такое Android, изучили историю, версии а также рассмотрели главного конкурента от Huawei. Остались вопросы? Задайте их в нашем Телеграм-чате, можете подписаться на наши новости в Яндекс Дзен.

Новости, статьи и анонсы публикаций

Свободное общение и обсуждение материалов

Как вы наверняка знаете, покупка флагманского смартфона от любой компании — это почти всегда выбор топовых характеристик за самую высокую цену. Последние годы даже компания Xiaomi, особенно это касается стоимости их смартфонов в России, стала играть на одном уровне с Apple и Samsung. Но что делать, если вы не готовы тратить большие суммы на телефон, а приобрести что-то требуется? У большинства производителей в линейках есть на выбор более дешевые модели с некоторыми компромиссами в части характеристик.

Когда мы приходим в магазин за покупкой нового смартфона, то помимо внешнего вида устройства обращаем внимание на его характеристики. Как правило, они кратко указаны на ценнике, где вы можете наблюдать количество встроенной и оперативной памяти, процессор, тип и диагональ экрана, емкость аккумулятора, а также разрешение камеры. Именно последний параметр является определяющим для тех, кто ищет телефон, который фотографирует лучше всех.

Как бы вы ни относились к компании Apple, она часто задает тренды, которые становятся востребованы в том числе на рынке Android-устройств. Вспомните iPhone X и, как в 2018 году каждый второй смартфон на Андроид имел вырез в виде челки. Возможно, нечто похожее нас ждет в ближайшие месяцы, поскольку у iPhone 14 Pro появилась новая характерная фишка — овальный вырез Dynamic Island. И, хотя смартфон еще даже не поступил в продажу, китайцы придумали софт, позволяющий сделать вырез на Андроид в стиле динамического острова. Я протестировал несколько приложений и теперь предлагаю вам узнать, что из этого вышло.

>Список всех версий Android

тут список далеко не ВСЕХ версий Андроид.
Почему-то забыли про версии 1.1, 1.5, 1.6, 2.0, 2.1, 2.2, 3.0, 3.1, 3.2, не говоря уже о версиях третьего порядка…

Умилило «В 2007 году балом правил iPhone. »
Да уж. Только «балерина» была хромой. В iOS даже Copy-Paste «забыли» встроить.Не говоря уже об убогости (по сути) первого iPhone 2S. iPod с функцией «звонилкм».
В 2007-м бал правил Windows Mobile в смартфонах. А уж iOS только потом развился и вытеснил Microsoft полностью.

Источник https://compsch.com/obzor/chto-takoe-android-i-ego-funkcii.html

Источник https://habr.com/ru/company/solarsecurity/blog/334796/

Источник https://androidinsider.ru/smartfony/chto-takoe-android.html