Android的基本世界观——系统简介，组件逻辑及其他

Android的基本世界观——系统简介，组件逻辑及其他

前言

作为一个有半年余Android Developing折腾经验的Android Developer（为什么不说“开发经验”呢？因为我仔细想了想，我还没有独立地做出一个完善美观且有使用价值的应用。），要系统地学习安卓平台的基本开发技能，那么第一步，了解并熟识Android的基本世界观，应该就是十分必要的了。以前这方面的知识体系不成系统，比较破碎零散，故借此文稍作整理。

我认为在进入任何一个比较复杂的知识技能体系之前，都需要先用基本世界观来热热身。对于高中物理而言，初中数学物理知识就形成了基本世界观；对于近体诗写作而言，平水韵和对仗的修辞手法就是基本世界观；而对于Android，基本世界观则包括了Android系统的简介、四大组件的含义、以及其他一些基本的开发逻辑。

Android系统

历史与现状

Android(Android System)，是一个基于Linux内核的开源移动操作系统，由Google旗下的Open Handset Alliance（OHA，开放手持设备联盟）持续领导与开发，主要设计用于触屏移动设备，如智能手机和平板电脑等。Android 1.0 beta于2007年11月5日问世，至于世界上第一部真正意义上使用Android操作系统的设备，则是2008年10月22日发布的HTC Dream。Android系统采用Linux宏内核，系统核心语言是C和C++，主要的编程开发语言是Java。截止2016年初，Android的最新版本是Android 6.0“Marshmallow”（棉花糖）。

系统与系统架构

Android系统执行于Linux kernel之上，但并不是GNU/Linux。实际上，Android大都并不支持GNU/Linux的一些功能。除了基于Linux的核心之外，则是中介层、数据库元和用C/C++编写的API以及应用程序框架。Android的系统架构如下图所示——

可见，系统架构大致分为四层：Linux内核层，核心库层（以及运行环境），应用框架层和应用层。

Linux内核层比较底层，通常也是对Developer隐藏的。

Android Runtime与Libraries层:
Android的应用程序通常以Java为基础编写，运行程序时，应用程序的代码会被即时转变为Dalvik dex-code（Dalvik Executable），然后Android操作系统通过使用即时编译的Dalvik虚拟机来将其运行。也就是说，Android应用程序是运行在Dalvik虚拟机里面的，并且每一个应用程序对应有一个单独的Dalvik虚拟机实例（这也保证了如果一个Android应用程序进程意外中止，将不会影响到其它应用程序进程的正常运行。）。Dalvik Virtual Machine在某种角度上很像是JVM（至少我感觉如此），但实际上它们还是有不小的差异的。JVM是堆栈机器（基于Stack），但Dalvik VM是寄存器架构的机器。JVM执行class格式文件，而Dalvik VM执行dex格式文件。 Dalvik VM会通过执行dex码文件来完成堆栈管理、线程管理、安全异常管理、垃圾回收等重要功能，这些也和JVM很像。
Android系统还会通过一些C/C++库来支持我们使用的各个组件（包括OpenGL，SQLite，WebKit等一大堆神奇的引擎和库），这些功能通过应用程序框架提供给开发者，这就是Libraries层。

Application Framework（应用框架）层： 应用框架层的意义在于，Android提供给开发者一个框架开发平台，开发者在遵循框架原则和逻辑的基础上，对框架进行扩展从而开发出各式各样的app应用。开发时也是通过这一层与底层进行交互，并构建更上一级的应用层。这一层包括了各式各样的系统API，同时也可以应用JNI等技术。应用框架包括了Activity Manager，Window Manager，Content Provider，View System等重要组成部分，可以理解为开发者的一个工具箱。

应用层：这一层就是最为形象，和用户直接接触的层次了，包括电话，短信，邮件和各式各样的实用APP、游戏等。

其他特征

开发完成后，Android SDK 工具将代码以及所有数据和资源文件一起编译到一个APK： Android 软件包，即 .apk 格式的存档文件中。一个 APK 文件包含 Android 应用的所有内容。 默认情况下，每个应用都在自己的 Linux 进程内运行。Android 会在需要执行任何应用组件时启动该进程，然后在不再需要该进程或系统必须为其他应用恢复内存时关闭该进程。 默认情况下，每个应用都只能访问执行其工作所需的组件，而不能访问其他组件。 在这样的安全环境中，应用无法访问系统中其未获得权限的部分，但仍然可以通过一些特定的途径与其他应用共享数据以及访问系统服务。 应用可以请求访问设备数据（如用户的联系人、短信、可装入存储装置 [SD 卡]、相机、蓝牙等）的权限。所有应用权限都必须由用户在安装时授予。这也就是安装时会列出的“需要的权限”信息。

Android四大组件

Activities

活动一般就是一个单独的用户界面的屏幕。例如，一个电子邮件应用中可能具有一个显示新邮件列表的 Activity、一个用于撰写新邮件的 Activity 以及一个用于阅读邮件具体内容的 Activity。应用中的多个活动通过协作和聚合的方式形成一种有机的整体，完善用户体验，但每个活动都是独立于其他活动而存在的。在这个逻辑上而言，其他某个应用将可以启动电子邮件应用中的某一个活动，比如在相机应用在拍照后启动撰写新邮件的活动。

一个应用通常由多个彼此松散联系的 Activity 组成。 一般会指定应用中的某个 Activity 为“主” Activity，即首次启动应用时呈现给用户的那个 Activity。Activity之间通过Intent组件进行通信。在开发时，每一个Activity都必须要在AndroidManifest.xml配置文件（即清单文件）中声明，否则将无法识别也不执行该Activity。

关于Activity的生命周期：Activity 基本上以三种状态存在，已继续（运行中）、已暂停和已停止。关于活动的七种方法和生命周期详解，可见下图：

Activity的基本方法：

public class ExampleActivity extends Activity {
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        // The activity is being created.
    }
    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();
        // The activity is about to become visible.
    }
    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();
        // The activity has become visible (it is now "resumed").
    }
    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        // Another activity is taking focus (this activity is about to be "paused").
    }
    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        // The activity is no longer visible (it is now "stopped")
    }
    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        // The activity is about to be destroyed.
    }
}

这些方法共同定义 Activity 的整个生命周期——可以通过实现这些方法监控 Activity 生命周期中的三个嵌套循环：

Activity 的整个生命周期发生在 onCreate() 调用与 onDestroy() 调用之间。 Activity 的可见生命周期发生在 onStart() 调用与 onStop() 调用之间。 Activity 的前台生命周期发生在 onResume() 调用与 onPause() 调用之间。

Services

服务是一种在后台运行的组件，用于执行长时间运行的操作或为远程进程执行作业。服务不提供用户界面。服务不影响其他活动与用户的交互，如用户在浏览器中阅读网页时，另外一个程序的服务可以在后台播放歌曲。活动等其他组件可以启动服务，让其运行或与其绑定以便与其进行交互。

服务有两种，启动和绑定：

started：当应用组件（如 Activity）通过调用 startService() 启动服务时，服务即处于“启动”状态。一旦启动，服务即可在后台无限期运行，即使启动服务的组件已被销毁也不受影响。可见，当服务是started状态时，其生命周期与启动它的组件无关。 bound：当应用组件通过调用 bindService() 绑定到服务时，服务即处于“绑定”状态。绑定服务提供了一个客户端-服务器接口， 仅当与另一个应用组件绑定时，绑定服务才会运行。 调用者（如一个Activity）与服务绑定在了一起，调用者一旦退出，服务也就终止。多个组件可以同时绑定到该服务，但全部取消绑定后，该服务即会被销毁。

需要注意的是，服务也可以以两种方式同时存在——问题的关键在于回调方法的具体实现。另外，和Activity一样，在程序清单中需要声明所有服务。

服务的生命周期较为简单：