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安卓教程网

发表于 2019-4-2 11:21:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
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引言
众所周知,android是谷歌开发的一款基于Linux的开源操作系统,每年迭代一次大版本升级。

小米、华为、OPPO、VIVO、三星等各大厂商对Android原生系统进行二次开发衍生出具有各家特色的系统(比如MIUI),为手机、电视、平板电脑、手表等数十亿设备提供平台支持,使得Android作为全球最受欢迎的移动操作系统。Android诞生至今已有10余年,这一路走来Android遇到哪些问题?大版本升级朝着什么方向演进?Android的未来如何?


1. 发展历程
先来看看Android系统的发展过程,从2008年发布Android 1.0系统,直到2019年即将发布Android 10.0系统,下面列举些重要的时间节点。

2003年10月,Andy Rubin团队创办Android公司;

2005年8月,谷歌收购Android公司,Andy Rubin担任谷歌工程部副总裁继续负责Android项目;

2008年9月,谷歌正式发布Android 1.0系统;

2011年1月,Android系统设备的用户总数达到了1.35亿,成为智能手机领域占有量第一的系统;

2011年8月,Android手机占据全球智能机市场48%份额,并在亚太地区市场占据统治地位,终结了Symbian系统的霸主地位,跃居全球第一;

2012年1月,谷歌Android Market已有10万开发者,推出超过40万应用;

2013年11月,Android 4.4正式发布,系统更智能、UI更现代;

2013年到2018年,这个阶段Android 进入飞速发展期,被升级的有摄像头、内存、机身、芯片等,原来的3.5寸小屏已退出历史舞台,全面屏、刘海屏、水滴屏已成为当下主流屏幕方案。


2. 系统演进
系统演进趋势:每个Android大版本的更新迭代前行,历经10余年,在用户体验、流畅性、续航、安全、隐私、机器学习等方面都取得较大的改进。



图中是每个大版本中最具代表性的特征标记在图中,并不代表着该版本全部特征,同样专项计划也不是只在某一个版本执行,比如续航和性能优化,每一个版本都在持续改进中,Treble计划也一直在迭代至今。

从Android 1.0发展到Android 4.0,系统各项功能和特性迭代到一个较完善的阶段;

Android 4.1系统,Google开展了黄油计划(Project Butter),为了让Android系统摆脱UI交互上的严重滞后感,希望能像“黄油”一样顺滑。 核心原理是系统框架中的渲染和动画统一采用垂直同步技术(VSYNC),以及三重缓冲技术(Triple Buffer),让滑动、翻页等操作更加一致与顺滑。

Android 4.4系统,Google开展了瘦身计划(Project Svelte),力求降低安卓系统的内存使用,解决低端机型升级难的问题,让Android 4.4可正常运行在所有Android手机,从而减少安卓系统继续碎片化。UI设计上,支持新的“沉浸式模式”,用户界面由过去的黑色与蓝色为主的色调转向带有透明度的浅色系,视觉语言变得更加明亮与现代化。

Android 5.0系统,Google开展了伏特计划(Project Volta),力求提升续航能力,这方面Google落后于业界厂商,厂商直面用户对续航尤为迫切,往往系统资源管控更为严格。另外,系统采用全新的ART,抛弃Dalvik虚拟机,大幅提升运行效率。UI设计上,使用全新的扁平化Material Design设计风格,更加清新与质感的设计,统一Android设备的外观和使用体验。

Android 6.0系统,Google引入新的运行时权限,让用户能够更好地了解和控制权限;引入了Doze模式,进一步提升电池续航能力。UI设计上,新增夜间模式,大幅改进通知栏,让通知更简洁。

Android 7.0系统,引入新的JIT编译器,对AOT编译器的补充,可节省存储空间和加快更新速度;进一步优化Doze唤醒机制;UI设计上,支持分屏功能;

Android 8.0系统,Google开展了计划(Project Treble),重新架构Android,将安卓系统框架与Vendor层解耦,力求彻底解决安卓碎片化这一老大难的问题,这是安卓系统架构最大的变化。系统层面加强对后台服务、广播、位置的管控限制。UI设计上,改进通知栏,智能文本选择和自动填充功能。

Android 9.0系统,引入神经网络API,采用机器学习的思路来预测用户使用习惯来做省电优化,继续强化Treble计划;文件系统(sdcardf/F2FS)持续提升;私有API的限制进一步规范化Android生态,强化隐私和安全,硬件安全性模块以及统一生物识别身份验证界面。 UI设计上,新的手势导航,加强支持刘海屏,UI搜索界面使用到机器学习,AI正在逐步强化Android系统。

Android 10.0系统,Google开展了主线计划(Project Mainline),相关模块(Modules)不允许厂商直接修改,只能由Google应用商店来更新升级,强化用户隐私、系统安全与兼容性。支持脸部生物识别。

系统不断演进,但整体架构基本没有改变,如下图所示。


3. 碎片化
Android历经10余年的迭代,在流畅性、内存、续航、安全、隐私等方面都取得很大的进步,但Android系统的碎片化一直是痛点问题,带来不一致的用户体验。Android的开放性,是其长久发展的主要原因,让大多数的厂商都选择Android系统,但开放性的背后是碎片化,从Android诞生至今问题就一直存在,Google一直在努力从技术角度来解决碎片化问题。


从Android 8.0提出Treble项目,重新架构系统将system与vendor解耦合,用于加快Android新版本的适配,效果并不明显,Google继续在后续的Android P以及Android Q一直在不遗余力地持续完善Treble项目,力争加快系统升级速度。

如下图,目标是希望在保持Vendor不变的情况下,可以独立升级System模块。

Android系统碎片化,让安全、隐私问题存在风险,且存在体验不一致性问题,但老版本手机的OTA维护升级对厂商来说成本是昂贵的,Google感觉到对Android系统掌控力度不足,要想彻底改变,除非不让各大厂商定制化,这势必导致Android手机完全同质化,手机厂商就没法玩了,等于自掘坟墓,Google肯定不会这么干。

于是,Google在Android 10.0提出了”Project Mainline“,将对隐私、安全、兼容性造成重大影响的少数模块独立成module,每个module打包成APEX格式(一种类似于APK的新格式),由Google通过应用商店定期来升级,从而保证低版本的手机不会因为碎片化而得不到隐私、安全与兼容性的更新。

这些module是由Google维护的主线,各大厂商只能跟Google沟通并将代码upstream到AOSP主线。Google花费了大量的人力在努力完善并推行Mainline,Google希望统一管控的机制,厂商希望最大的自由定制空间,这是一场有趣的角逐,笔者跟团队一起跟Google协商落地module的落地计划,最终将某些module影响较大模块争取Android 11再上线,Mainline更新机制如下图。


4. 应用演进

Android系统离不开各App来提供丰富的功能,下面再来简单说一说应用的一些技术演进。

移动端跨平台技术:从最开始以Cordova为基础(依赖于WebView)的Hybrid混合开发技术,到React Native的桥接(将JS转为Native)的技术,再到最新的Flutter技术。

Flutter是Google发布的全新的移动跨平台UI框架,渲染引擎依靠跨平台的Skia图形库来实现,依赖系统的只有图形绘制相关的接口,可以在最大程度上保证不同平台、不同设备的体验一致性,逻辑处理使用Dart语言,执行效率比javaScript高。
另外,Google内部正在开发的另一个操作系统Fuchsia的UI layer采用的是Flutter,也就是说Flutter天然可以支持Android、IOS以及未来的Fuchsia。在大前端方向,对于跨平台开发中一直在不断迭代中寻找更好、更优的解决方案,目前来看Flutter还是更有优势。

应用架构:MVC模式(Model–view–controller)但Activity类过于臃肿,为解决这个问题,有了MVP(Model–view–presenter),presenter不仅要操作数据,而且要更新view;再到MVVM(Model-View-ViewModel)解决了MVP大量的手动View和Model同步的问题,提供双向绑定机制。

热修复与插件化技术:热修复的主要应用场景是为了让用户无感得修复线上缺陷,比如Tinker,Andfix,Sophix等。插件化是为了减少模块耦合,可减少主程序的规模,可按需加载,比如DroidPlugin,OpenAtlas等。

关于各个热修复与插件化的细节不再展开,这里就说一点,Android 7.0对Native的NDK的调用限制是手铐,尤其是Android 9.0对Java层SDK的调用限制就是脚铐,那么对于Android应用想再搞插件化之类的黑科技便是带着脚手铐跳舞,能跳但舞姿可能不太美观。

App Bundle:随着应用不断演讲,功能越来越复杂,且应用针对不同屏幕设备、不同国家语言资源都打包在同一个App,导致应用包不断增大,据统计自2012年以来应用包大小增长5倍。虽然现在手机的存储空间越来越大,但用户照片、视频等媒体文件品质在逐渐提升,导致设备可用空间逐渐紧缩。

为此Google在去年Google I/O大会讲述Android引入新的App动态化框架(即Android App Bundle,缩写为AAB)。利用Split Apk完成动态加载,使用AAB动态下发方式,可显著缩小应用体积,减少对存储空间的占用。


Kotlin:是Google推荐的官方静态编程语言,与Java互通,可相互转换。Kotlin编译成Java字节码,也可以编译成JavaScript,运行在没有JVM的设备上,简洁安全。使用Kotlin更快速地编写Android应用,可以提高开发者的工作效率,少编写样板代码,被称之为 Android 世界的Swift。

谷歌开发者社区做过一个问卷调查,大概有40%的android开发者已使用过Kotlin。这里并非鼓励大家一定都要使用Kotlin,学习新语言就像一次投资,要权衡团队成本与收益之间的利弊。


5. Fuchsia
2016年开始,Google有一群超过百人的工程师团队秘密研发一款名为Fuchsia的新系统,该团队很豪华,有来自Android、iPhone、WebOS、Chrome、Flutter等核心工程师,这么多优秀的人在一起研发这个项目,的确值得期待。

Fuchsia的内核采用Zircon,UI层采用Flutter框架,底层渲染Escher,支持Vulkan作为底层Graphics API。

提到Vulkan,顺便说一下,去年笔者在美国跟Android团队讨论到并问及Vulkan未来的规划,Google表示未来几年会大力推广Vulkan技术,Vulkan是一种跨平台的高性能低开销的图形接口,在移动设备上比OpenGL ES有着更出色的表现。

Vulkan将会是未来Android平台的一个发展方向,尤其是游戏领域,比如王者荣耀Vulkan版本。

在2017年5月,Google的Android工程副总裁Dave Burke称Fuchsia是早期实验项目,而在谷歌内部有很多这类实验项目,存在很大未知变数。2017年11月,Google研发人员表示Fuchsia支持Swift,足见打造统一操作系统的野心。

在过去的Google I/O大会只字未提及Fuchsia,Google官方回应不清楚Fuchsia会在出现在什么设备。

Fuchsia会是Android的终结者吗? 笔者认为至少未来五年内不太可能取代Android。当年为了和苹果iOS抗衡,Android系统研发作为Google重中之重,在这种情况下,Android诞生依然花费了Google 3年时间。

而Fuchsia只是公司目前的实验项目,且Fuchsia并非基于业界成熟Linux内核,而是采用全新Zircon内核,项目工程路还很远。

笔者简单研究了一下Fuchsia系统源码,总结了一下Fuchsia的整个技术架构图如下所示。


从Fuchsia技术架构来看,内核层zircon的基础LK是专为嵌入式应用中小型系统设计的内核,代码简洁,适合嵌入式设备和高性能设备,比如IOT、移动可穿戴设备等,目前这些领域标准化级别的垄断者。

以及在框架层中有着语音交互、云端以及智能化等模块,由此笔者揣测未来Fuchsia率先应用在音控等智能设备。

Fuchsia基于功能的模块化操作系统,应该会使各组件模块能独立升级更新能力,保证体验一致性。Fuchsia在IOT领域占据一定份额后,加之其良好的跨平台,可以再逐步渗透到移动手机、笔记本电脑等设备,进而三位一体,打造手机、电脑与IOT完美的互联互通的统一平台体验,让多端设备都离不开Fuchsia。


在2018年10月,在“蓝牙特别兴趣小组(Bluetooth SIG)”举办的UnPlugFest(UPF)测试大会上,Google再展示了Fuchsia与Android设备的互联性,可以窥见一斑。

Fuchsia的定位更是物联网,再是一统江湖,但路途漫长,至少要5年甚至更远。未来不可知,当然说不定Fuchsia作为实验项目,一直待在实验室,不过这种可能性比较小,做不到一统江湖,在IOT领域发光发亮还是大有可为的。


6. 展望未来


操作系统
移动操作系统的演变过程,从按键交互的塞班功能机到触摸屏交互的Android/IOS智能机,从小屏幕手机到全面屏、刘海屏、水滴屏。任何系统无非干两件事:输入和输出,接收到外部输入信号后经过操作系统处理后输出信息。

从按键式交互到触屏式交互,伴随着塞班系统到Android系统的转变。未来的交互方式一定会更加生物智能化,当下的触屏交互可以理解成人类的触觉输入方式,未来将朝着人们更常见的听觉输入(语音)和视觉输入(身体姿势、表情等),甚至嗅觉输入(气味变化),也会伴随着新的操作系统的诞生。需要更加无缝地切入生活,而不是“安静,你吵到我的TNT”方式。

屏幕从小尺寸到大尺寸,并没有引发操作系统变革,因为技术创新是非连续性,非连续性才会引发第二曲线,诞生新技术。从1960年大型机,到1990年个人笔记本,再到现在的智能手机,设备本身越来越小。未来的设备如果发展非连续变革,可能不再需要实体硬件,随处可输出,一张白纸、一面墙,到那时操作系统的UI架构必然全新的变化。

前面提到Fuchsia系统,笔者认为至少未来五年内不太可能取代Android,但未来可期。新操作系统的崛起源于降维打击,直线超车很难,需要有非连续变革,如果只是某种程度上的改进,很难突破用户习惯、厂商以及生态圈的阻碍。

Fuchsia需要降维打击,比如Fuchsia在IOT领域以及新的交互方式都很出色,加上万物无缝式的互联互通的平台,拥有跨平台型特性的Fuchsia有机会成为超级平台。

Android发展至今,已成为全球用户量最广泛的移动操作系统,手机行业竞争异常激烈,经过几番洗牌,国内手机厂商主要是华米OV四大公司,笔者预测在未来五年内国内手机厂商可能只有TOP3,那么Android的未来在哪里呢?

Google在2014年发布Android Wear智能手表系统、Android TV系统以及Android Auto汽车系统,在2016年发布的Android Things智能设备,这些全方位构建安卓的生态圈。在未来在人工智能和5G的赋能下,智能汽车、智能家居、IOT都将会有广阔的市场前景。

但就目前人工智能的奇点还没到来,技术还处于前期阶段,一旦奇点来临将会爆炸式发展,或将重新定义生活方式。

汽车的智能化和互联网化是未来一大趋势,Google这两年确实在汽车领域发力,Android Auto在过去一年的用户增长250%。天生的移动特性加上越来越多的互联网服务需求,汽车需要一个具备多种感知能力的系统,或将成为是继手机、电视后Android的下一重点开拓领域。

受到驾驶安全的限制,车载场景正好需要将以往的触屏按钮的交互方式,转向语音交互和生物感知,车舱内是天然的语音交互场景,而不再是“安静,你吵到我的TNT”,语音和图像识别、人工智能等技术或许会在车载领域得到更大的发展。

职业发展
随着Android的发展,有些人对Android未来感到茫然,经常收到读者私信问,“前辈,从事Android是不是没有前途,找工作困难,希望能给点建议?”。早在2010年市场上有大量Android招聘,基本懂一点Java基础的就可以搞Android,当时是移动互联网创业的高峰期,号称只要做个App就可以创业。“风来了猪都能找到工作,风停了最先摔死的都是猪”,如果你觉得找工作难,那一定是你在混日子,Android中高级以上的人才一直都非常稀缺。

只要在Android领域深耕,做到极致,努力成为这个方向的专家,有精力再提升工程架构思维,软件工程思想都是相通的,境界会得到提升,即便再学习新东西也会非常快。只要一个领域做到极致,即便Android被淘汰了,换新领域面试官依然会相信你也能做到极致。千万不能用一年的工作能力混十年工作经历,否则你的市场价格连一年都不如,成为工作困难户。

Android
Android系统迭代更新10余年,在用户体验、性能、功耗、安全、隐私等方面都取得很大的进步,后续版本会持续在内存、文件系统、虚拟机、图形图像等方向优化。

随着Android系统功能越来越多,系统架构中有些模块未来可能会被重构,某些服务大锁制约性能,比如Android 8.0优化过binder大锁让性能显著提升。关于图形方面,Vulkan将会是未来Android平台的一个发展方向,尤其是游戏领域。

人工智能在Android系统上目前效果不太显著,Google未来应该还会持续投入,比如在AI预测用户行为加上相应后台管控策略用于提升手机续航。碎片化仍是当下最主要的问题,碎片化也导致用户隐私、安全和体验一致性方面得不到保障,Google专门成立团队致力于Android Mainline,从Android Q开始规划Mainline,未来的版本都将逐步迭代更新。

最后说一点,App兼容性问题比较严重,据Google实验统计Android Q系统在全球Top 1000应用的兼容性不达标率4.3%,而中国Top 1000应用的兼容性不达标率17.6%,可见国内Android生态圈更为严峻得多,Google对隐藏API的限制就是一步长远之棋,短期内导致应用不兼容加剧,长期来看生态圈会逐步健康,最理想的情况就是Android系统大版本升级而App兼容性问题不再有,后续Google应和厂商会加强跟主流应用协作规范应用,搭建良好健康的Android生态圈。

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发表于 2019-4-2 11:21:24 | 显示全部楼层
安卓,我来了

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发表于 2019-4-3 17:27:08 | 显示全部楼层
好,很好,非常好!

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专业抢沙发的!哈哈

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顶起顶起顶起

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前排支持下
发表于 2019-4-10 16:01:21 | 显示全部楼层
路过 帮顶 嘿嘿

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发表于 2019-4-30 09:38:49 | 显示全部楼层
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发表于 2019-4-30 16:13:08 | 显示全部楼层
大人,此事必有蹊跷!
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