2011年10月 CSDN移动电子刊第三期发布

综观移动设备市场以及Android系统

作者 / 钟文昌

自从iPhone进入移动设备市场以来，手机市场的焦点就逐渐由非智能手机转向智 能手机。与传统的非智能手机相比，智能手机可以由用户通过自行安装软件的方式来 扩充其功能。iPhone的崛起造成了手机市场版块的移动，更使得智能手机市场大洗牌，iPhone和Android成为新崛起的两大阵营。

Android以"机海战术"迅速攻占智能手机市场，目前总体市场占有率已经超越 iPhone。但Apple的市场经营策略及商业模式着实令人敬佩，毕竟iPhone仅有一个模式， 若是以单一模式而言，Android完全不是iPhone的对手，而单一模式的好处是软硬件研发及维护成本都相对低廉。而"Android vs. iPhone"等同于"开放vs.封闭"，所以我个 人认为Android的后续发展潜力将超越iPhone。

市场规律表明并不是好产品就一定会大卖，因为市场生态牵涉的范围太广，包含 营销、区域性、产品上市时间等因素。若市场一旦成型，便需要花很大的力量才能扭 转，所以目前智能手机的态势已经非常明显，iPhone及Android将是未来智能手机市场 的领导者。

剖析Android的定位以及市场策略

2005年，Android还是一家新兴公司，它的目标是打造一个可以持续更新的移动设 备系统。而Google在独霸网页搜索服务之后，开始将触角延伸至移动设备市场，因为 掌上移动设备，或是简称"手机"，每年最少有9~12亿部的销售量，比计算机（泛指Desktop及Notebook）的销售量多至少三倍，如此庞大的商机让Google无法忽视掌上移 动设备的市场，于是买下Android，作为它进入手机产业的开路先锋。2007年，Google 成立Open Handset Alliance（OHA），开始推动一个开放源码的免费移动平台，希望各 家厂商共同合作开发Android，而OHA也由初期的Google、Qualcomm及HTC等厂商，扩大至今79家厂商。 现在无线通讯技术日趋成熟，简化了以往手机上网（Internet）所需的配套方案，技术成熟加上时间点的配合，造就了智能手机市场的快速崛起，也让iPhone及Android 各领风骚。

Google一直以来都是将自己定位在提供服务的角色上，而它的另一强项是Business 模式，也是造就Google成为全世界软件巨擘的原因之一。Google的商业模式让外人摸不 着头绪，但却为它带来了巨大财富。更简单地说，Google擅长提供服务，并推动一种配套的商业模式，接着就躺在家里，靠着这个商业模式赚钱，钱就像从天上掉下来一样， 而金额之大，让你我都无法想象。

Google对于Android的定位，也是提供用户服务，而制造手机硬件并非Google的发 展重点。Android开放原始代码的策略造就了现在的Android机海，眼前直接受益者是手机硬件及相关零组件制造商，但背后的深意却是有助于Google推动相关移动服务。因为 Android在智能手机市场上急速成长，一旦规模成型，大量用户将使用Google所提供的 服务，而Google也将循着以往的成功模式继续前进。

Google想要进入移动设备市场，并在短时间内占有一席之地，它使用的策略 是：站在巨人的肩膀上，并针对手机所需的功能加以开发及增强。因此Dalvik Virtual Machine、Application Framework及Application为Android的发展重点。以Google的财力、 人力等资源，绝对有能力从无到有打造一个全新的手机系统，但此举必定耗费大量的人 力及时间成本，并且无法预期最终的成败。从软件工程的角度来看，测试占整体开发周期的一半时间，而如果能以现成的软件作为基础，并针对产品的特定需求加以开发及 增强，势必能缩短开发周期，加快产品上市。因而Android选择站在巨人的肩膀上，大 量采用现有的开源技术，并特别挑选开源的License，将发展重点专注在手机的上层软件，也就是上层的应用开发。因为用户直接接触到的即是上层的应用软件，而简洁直观的操作方式将是吸引用户购买手机的一大因素，用户不会、甚至不想知道程序的运作 流程，也不会在意驱动写得好坏。只要驱动不会慢到严重影响用户操作的流畅度，用户 根本感受不到好的驱动能缩短数个毫秒的反应时间。用户的需求很简单，就是希望用最 简洁直观的方式来操作手机，但从开发者的角度来看，要达到此需求却不是一项容易的工作，其中包含大量的背景知识，例如人体工学、人类的行为模式、经验法则、软件工 程、操作系统等背景知识，因此设计简单易用的人机界面并非易事。

Android原本就定位为可以不断更新的操作系统，因此Android在还没完全设计完 成，或是说大致系统架构完成雏形之时，就先行推出，才会造成推出之后部分架构上的 改动，例如HAL（Hardware Abstraction Layer）等；再者因为Android采用大量的开源来 建构其系统，并且熟知开源的特性，以开源的方式发布其代码，所以全世界的开发者不 断向Android贡献补丁及意见反馈，而开源在经过时间的考验下，其稳定性及精练程度 皆达到一定水平，也造就了Android系统的日趋完善。

Android作为开放源码的系统，拥有较低的成本优势，采用Android系统的厂商不用 支付版权费，相对于Windows系列的手机，每部手机至少便宜20~30美元。所以从手机 制造商的角度来看，Android智能手机无论软硬件的成本都比一般智能手机低廉。但我个人认为开发Android系统的智能手机，所花费的研发成本未必会比其他智能手机低， 原因有两个：一是就开发产品而言，开源仅有两个优点，即降低进入的门槛、增加对产 品的掌握度，开源不是万能的，也并非直接取用、稍加修改后就能够直接量产，开源距 离产品实际量产出货，还有一段漫长的研发过程；二是研发所需的人力成本，若是要达到产品差异化的目的，必定要投入相当多的研发人员，而这些都包含在研发成本中。

Android的市场优势已经从硬件转变为软件及用户，根据我过去的开发经验， Android 1.0可以在ARM10、200MHz这样的低端CPU上流畅地执行，但是目前的Android版本以在这些低端CPU上已经运行不起来了，再加上现在中央处理器的时钟频率已经到 达1GHz，所以以往Android可以在低端硬件平台上运行的优势已不复存在。Android的市 场优势已经逐渐转向丰富且多样化的软件服务以及庞大的用户市场。Android的用户市场已经成形，短时间内不会有太大改变，接下来Google将通过全球的用户市场来推动其 服务，并循着过去的商业模式大赚全世界的财富。

传统嵌入式Linux与Android的差异

Android的架构如图1所示。

一开始整个系统仅分为两大区块，即内核与用户空间的应用程序，而用户空间的不同应用程序可能使用到相同的函数调用，而此类相同函数被包装成函数库，至于内核则再细分为内核与驱动，如图2所示。

整体架构的差异

图1 Android的架构图

图2 Android系统分区

Google是一家软件公司，所以它从软件的角度来设计Android。Android的软件架构是分层式的设计，从宏观的角度来看，Android与传统嵌入式 Linux的软件架构相同。

Android从最底层的内核，到上层用户空间的函数库及应用程序，整体架构与传统的嵌入式Linux系统一样。下面从软件元件的角度来看传统嵌入式Linux系统与Android系

统，如图3所示。

图3 Android系统层次结构

果，因而软件的授权方式会影响厂商对该系统的支持程度。而Android选用的软件授权方式相较于其他系统更适合于商业化，因此吸引着越来越多的厂商加入。

由图3可以看出，Android是一套完整的操作系统，具备一套操作系统应有的软件元件，其中包含内核、函数库及用户空间的应用程序。但如果从框架的角度来看， Android是不完整的，因为整个Android系统只是一个框架，若是要将原生态的Android开发至产品化，甚至量产阶段，各家系统开发商及制造商皆要付出相当的人力及时间 成本，例如要让Android可以控制周边相关硬件，我们必须自行填补相关的程序代码，而这并不是一项简单的工作。至于优化的部份，涵盖的范围更是广泛，包含软件架构的设计，从最上层的Java、Dalvik虚拟机、C/C++、HAL，一直至底层的Linux驱动及内 核，所涵盖的程序语言包含Java、C/C++及汇编语言，而这也是各家开发Android系统的厂商在技术层面所面临的最大挑战，因为开发Android系统的团队必须同时具备广度及 深度，包含操作系统、系统程序等背景知识、大型软件的设计概念及经验，以及适用 于嵌入式系统的程序设计技巧等，而这些条件都增加了开发Android系统的难度。

运作流程的差异

图4 Android的软件授权方式

软件授权方式的差异

Android的软件授权方式如图4所示。在软件授权方式上，Android系统与传统嵌入式Linux系统有很大的不同，因为Android所选用的套件都是经过特地挑选，从商业化的角度来选择软件授权方式，内核为Linux，采用GPL（General Public License）授权方 式，必须强制公开原始代码，其余大多采用Apache及BSD的授权方式，避免日后因为软件授权争议而影响商业化的行为。因此Android比较重视软件授权方式，所以相较于传统嵌入式Linux系统大多采用GPL或是类GPL的授权方式，Android更适合被应用于商业市场上。而各大厂商纷纷投入Android的行列，无非是因为Android大多采用Apache 及BSD的授权方式，此种授权方式无需公开原始代码，大大提高了厂商加入Android阵

Android系统的运作流程如图5所示。传统嵌入式Linux系统以C/C++语言作为主要 开发工具，而Android系统考虑便携性、可移植性以及整体架构的设计，以Java语言为

主要开发工具，并开发Dalvik虚拟机，使得Android的应用程序可以在Dalvik虚拟机上执行。因此Android系统的整体运作流程比传统嵌入式Linux系统复杂，需要透过JNI（Java Native Interface）的转换 来交换Java与Native code的信息，而不如传统嵌入式Linux系统来得直观。但由于 Android基于Linux之上，所以从C/C++往

营的意愿。因为原始代码等同于公司的智慧财产，公司一般不愿意公开自行研发的成

图5 Android系统的运作流程

下的运作流程与传统嵌入式Linux系统相

图6 Linux（GNOME）系统桌面截屏 图7 Android系统截屏

同，Android主要使用/sys及/dev为交换用户空间与内核信息的界面。

视窗系统的差异

Linux桌面系统不外乎是GNOME及KDE，GNOME以GTK为基础，GTK主要以C写成，KDE则是以Qt为基础，Qt主要以C++写成。一般Linux桌面系统可以同时开启许多 应用程序，在桌面上同时存在许多视窗，而Android的设计是一个视窗应用程序会占住整个手机的画面，Linux系统与Android系统的操作画面分别如图6和图7所示。

用户的差异

一部能够吸引消费者购买的手机，有三大要点：一是品牌；二是ID，也就是外 观、工业设计，设计要点在于轻、薄、时尚、个性化、独特性等；三是UI，一个简洁 且友善的操作界面将是吸引用户购买此产品的要点之一。因此Android的发展重点在上层的应用软件，因为用户直接接触到的就是上层的应用软件，也唯有上层的应用软件 才能够创造产品最大的附加价值。

Android对于程序员的挑战

Android作为一个开源的免费移动平台，从软件开发人员的角度来看，开源有三个 难点：一是没有文件；二是有文件，但是文件有误；三是有完整文件，但是原始代码 如此之庞大，以致让人不知从何下手。

一般大型软件的制作流程，一定是先有分析设计（OOAD），才有实现（OOP）， 所以我个人推测Android一定有一份整体架构的设计文件，或是所谓的UML Diagram，但Android并没有开放这份文件，这正是开源的特性之一，是开发上的困难点也是吸引 人之处。开源让人有一种挖宝的感觉，正所谓"源码之下，了无秘密"，原始代码摊 开在阳光下，大家都可以取得并修改，这也是开源改版快速的原因之一。

因此，开发Android的相关产品，需要一定的人力及时间成本，才能跟上Android不断改版的脚步，而这也正是Android对于程序员的挑战。