Android实例仿真之一

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零 开局三问

第一问：为什么要有这一章？

第二问：Android算不算是一个嵌入式系统？

第三问：用什么方法来分析Android这个大系统？

一 讨论Android的流行

二 深入浅出Android

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零 开局三问

在正式开始这一部分之前，我们有三问需要回答。

第一问：为什么要有这一章？

因为Android有许多优点（其实我觉得最大的优点是可玩性），还有一定的复杂性和难度（从它的目标出发，可知这是必然的），并且是开源的（这是最关键的一点），所以是一个很好的学习例子，学习架构设计和软件开发的例子，值得分析。

第二问：Android算不算是一个嵌入式系统？

我认为答案是肯定的。嵌入式系统整体上看，可以分为三类（https://blog.csdn.net/wwwyue1985/article/details/119428234?spm=1001.2014.3001.5502）：一类是基础级的。主要特点是不使用操作系统（纯裸机程序跑）或者只使用简单的带任务调度的操作系统，无通用驱动、网络及图形界面支持。这类系统承载的业务大多是专用的，或者说是专门为某一特定用途或功能或用户群体而定制设计的。第二类是中等级的。主要特点是使用像Linux这类通用操作系统，有图形界面支持，具备一定的通用性，但主要还是为某些复杂功能或通用类用途而设计，包含实时系统和非实时系统。这一类系统对第三方扩展开发的支持有限。第三类是高等级的。主要特点是采用比较完善的通用操作系统，支持各类应用开发，被称为智能系统。像Android就属于这一类。显然，第三类是最庞杂（注意，博主这里用了庞杂，而非复杂）、最通用的，所以其架构灵活度也是最大的，值得学习。

第三问：用什么方法来分析Android这个大系统？

这里可以仿照《深入浅出MFC》一书（侯捷著），对Android框架也做个抽丝剥茧的手术，去掉各种外包装，留下主要骨架（就像龙门客栈里展示的庖丁解牛术），并仿照其骨架进行一个仿真。如此，则能去其繁杂，学其精髓，值得尝试。

  

一 讨论Android的流行

   不知读者有没有思考过，当我们准备开发一款应用时，需要考虑哪些基本的东西？

   现思考也来得及，至少能想出来如下三点吧：

   1 语言选择：选项很多，但是，用C++还是JAVA亦或其他语言，这是个不小的问题，需要综合考虑。有时候，选项太多，也会是个麻烦事。

   2 平台选择：基于操作系统，目前主流的有Linux、Windows、Android、iOS。这块根据目标用户，业务场景等，相对好选择一些。对于移动端的开发，其实Android和iOS都是需要的。

   3 开发环境：1和2选好了，这块也基本就能够确定了。采用成熟流行的IDE，还是能够提升不少开发效率的。至少像拼写这种低级错误，能够避免不少。

   俗话说，工欲善其事必先利其器。除了上面三个大问题外，编辑、设计、编译、调试、配置管理等等工具，也是必须要准备好的。专业的事不仅要交给专业的人，还需要交给专业的工具。在软件开发中，尤其如此。

   当然，我们可以把问题再拓展一下。比如这样问，假设你是一个平台供应商（比如是Google和Apple），如何为开发者提供应用开发的一条龙服务？此时考虑的东西就多了，我们在之前关于Android技术生态构成的讨论中提到过这些内容（https://blog.csdn.net/wwwyue1985/article/details/128759826）。平台搭建就好比是盖楼，要完成大部分看不见的工作，像是地基、管线等，然后留给开发者所见即所得的房屋装饰和配置工作。这有点像SaaS，通用的事情都由平台完成了。回到问题本身，具体来说，除了前面提到的工具外，至少还要包括了基础库、编译器、连接器、SDK、文档、示例、模拟器、开发模型及规范、构建工具、发布平台等等。

   我们的生活已经离不开各种各样的软件和工具，也就是大家俗称的各种应用。苹果公司的产品之所以畅销，不仅仅是他优秀的软硬件一体化融合设计，更是各种丰富的应用，吸引了开发者、投资者，最终也吸引了用户。Windows当年打天下，正是依赖其上的应用越来越丰富，用户已经形成了一种依赖，对平台的依赖。

   在一个系统中，应用可以看做是一个具有一定功能的模块，可以完成一个具体的任务，为用户使用系统资源提供便利。

   我们前面说了，平台搭建好比是盖楼，那开发一款应用，就类似于装修一个房子。首先要有目标用途，是商铺还是自住。如果是商铺，那饭店和修理店的装修需求显然是不一样的，这就需要收集需求，做设计，画图纸，进行完善的规划。前期工作准备充分了，再开始具体施工。开发一款应用也是类似，同样也需要有图纸，进行前期的架构设计，进度计划等。之后才由IT民工将设计转换成代码。只不过软件应用的开发，很多工作都是思维逻辑性的，不需要水泥、沙子、石灰，且复制成本极低。

   还有一点，你会发现二者在基础依赖这方面也很像。对于房屋装修来讲，如果开发商没有提供部分管道，装修时想要实现，那就比较麻烦了。比如早期的楼，没有考虑到网络入口，后续就只能在走廊过道等地方拉线。同样，如果软件平台没有提供某些基础功能支持，想在应用里实现，同样很难。比如，应用想要一个1毫秒的定时器，而底层只能提供精度为10毫秒的定时器，那这个1毫秒定时器就无法实现了。

   前面提到了，软件的复制成本极低，这是软件不同于其他行业的一个最明显特点。所以，我们开发的应用，就需要运行在流行的平台上，这样应用才能为更多的用户所接触和使用，产生最大的价值。这就产生了一个新的问题，如何提供流行的平台？

   Android从出生开始，就迅速流行了起来，所以Android的流行值得我们思考。这里我提几点供大家参考：一是Google使用了Java作为应用的开发语言，降低了开发者的学习成本；二是Google开源了系统，迅速吸引了硬件和设备厂商；三是Google大量使用了开源软件，在最短的时间内完成并推出了基本系统，使得用户得以尽早利用这个平台。俗话说“一步先步步先”，先人一步，在软件领域的重要性不需要多言，微信就是最好的例子。

   之后，Google在不影响整个应用生态基础的前提下，不断优化系统底层。可见，Google在最开始把好钢用在了刀刃上，先提供并优先保证应用API的可用性。后期在迭代过程中保持稳定性，最终在整个智能手机浪潮中占得最重要的领域：操作系统；并在操作系统领域占得最重要的元素：先机。现在我们可以看到，Google已经优化或者替换了大量底层的开源组件。如果Google一开始就从底向上自己从头设计系统，那么在移动平台这个赛道的竞争中不见得能够取胜。现在Google不仅在替换许多开源基础组件，甚至要替换Linux内核，并已经替换了上层的Java语言，这些都是利用垄断优势才可以做到的。

   先有再优，Google正是凭借这一点，让Android流行并壮大起来。关于有优的思想原则，另一个典型的例子就是Windows NT之父大卫卡特勒。在NT开发期间，其也是坚持先开发功能再优化性能。这世界上本就没有多少最佳方案，更多的是合适不合适。

二 深入浅出Android

   前面提到，可以参考侯捷的《深入浅出MFC》来分析Android大系统。那具体怎么做呢？可以从最简单的进程间通信开始，搭建一个基础模型，一步一步丰富功能，到接近一个Android系统。这就有点类似核心主干的仿真了。可以在丰富内容的过程中，添加嵌入式系统领域积累的知识，比如背后的本质东西等。像进程间通信、消息队列、消息循环等。通过深入浅出的了解，最终当作一个标准组件。这就如理解计算机工作的过程，最后就是概念不断积累，细节不断隐藏，认识不断升华的过程。比如组成原理中的CPU、内存、磁盘、网络等，深入的话，有一堆细节；浅出的话，就是一个一个的模块；放在一起的话，就成了一个拥有特异功能的神奇机器。

   还有一种方式，就是按照从上到下的方式进行分析，从应用到硬件，逐层递进。这是我们常规的学习方法。具体展开时，可以灵活把握，比如采用发散的树形方式，总的Android系统，到大的模块，再到小的模块，再到细节。这也是一种方法。

   关于Android的框架，不是简单介绍有哪些类，画个类图，然后介绍到进程通信就完了。关键是要介绍背后工作的机理原理，而非简单的接口罗列，这些才是重点。通过进程通信，获取服务，启动Activity，暂停Activity等等，这些方面的介绍已经很多了，但是服务怎么启动，怎么暂停的，怎么涉及到底层的，这些核心的东西并没有挖掘出来，特别是有哪些进程，负责了哪些服务，如果能够通过图示将这些展示出来，这样才算是更完整的剖析了设计者的思想。

   要完成这部分的工作，或者说达到通透的目的，就必须进行真正的仿真，并记录过程。不过，这是一个庞大的工作，一下子搞定是有点难度的。下面几节我们围绕这个目的，先尝试按这种思路，开个头，做一部分分析工作。