Android (operační systém)

LG Nexus 5 Samsung i9250 Galaxy Nexus LG Leon Android (stylizováno jako android, anglická výslovnost [ˈændroid]) je mobilní operační systém založený na jádře Linuxu, který je dostupný jako otevřený software (open source). Obvykle je doplněn o proprietární software, který poskytuje důležité služby. Je používán na smartphonech, tabletech, chytrých televizích a dalších zařízeních. Vývoj Androidu vede firma Google pod hlavičkou konsorcia firem Open Handset Alliance a výrobci různých zařízení mohou Android upravovat při dodržení stanovených podmínek. Název Android je často doplněn o název prostředí, které vyvíjí sám vývojář (například MIUI od Xiaomi, One UI od Samsungu), nebo je zcela vynechán, pokud jsou změny příliš velké (například systémy YunOS, Fire OS, OxygenOS, LineageOS).

Systém Android má největší zastoupení na světě mezi všemi operačními systémy. Na smartphonech je nejrozšířenější od roku 2011, na tabletech od roku 2013. +more V květnu 2021 měl Android celosvětově přes 3 miliardy aktivních uživatelů měsíčně.

Charakteristika

Vývoj Androidu vede firma Google pod hlavičkou Open Handset Alliance (sdružení 84 výrobců mobilních zařízení) v rámci projektu Android Open Source Project (AOSP). Cílem je rozvoj mobilních technologií, které budou mít výrazně nižší náklady na vývoj a distribuci, a zároveň spotřebitelům přinese inovativní uživatelsky přívětivé prostředí. +more Při vývoji systému je brána v úvahu omezení, kterými disponují klasická mobilní zařízení, jako výdrž baterie, menší výkonnost a málo dostupné paměti. Zároveň je systém navržen pro běh na různých hardwarových platformách, čipových sadách, velikosti i rozlišení displeje. Pro vývojáře aplikací poskytuje nástroje pro jejich vývoj - Android SDK.

AOSP zveřejňuje zdrojové kódy Androidu aby je mohl kdokoliv použít. Název Android je ochrannou známkou, a proto je toto označení možné používat jen při dodržení určitých podmínek (získání licence). +more Výrobce mobilního zařízení, který má od Google licenci, může vyměnit standardní uživatelské prostředí (tzv. launcher) za vlastní (například MIUI od Xiaomi, One UI od Samsungu). Pokud je systém upraven více nebo tvůrce nemá licenci od Google, musí být systém založený na AOSP prezentován pod jiným jménem (například HarmonyOS od Huawei, YunOS, Fire OS, OxygenOS od OnePlus, LineageOS atd. ).

Samotný Android (tak jak je vyvíjen v AOSP) zajišťuje jen základní běh systému. Pro další síťové služby, hry atd. +more je do AOSP potřeba dodat podpůrné programové vybavení, což je obvykle proprietární software, například:.

* Google -⁠ Mobilní služby Google a obchod s aplikacemi Google Play * Huawei -⁠ Huawei Mobile Services, obchod s aplikacemi Huawei AppGallery a nadstavba EMUI * Microsoft -⁠ Microsoft mobile services * Amazon -⁠ Amazon Appstore

Aktualizace

Android se skládá z operačního systému (jádro a systémové nástroje), podpůrných knihoven (framework, resp. Služby Google Play), uživatelského prostředí (grafická nadstavba, v Androidu tzv. +more launcher) a dalších aplikací. Aplikace jsou přednostně distribuovány přes obchod Google Play a jsou přes něj i aktualizovány.

Služby Google Play (knihovny a API pro běžné aplikace) jsou od Androidu 4. 4 aktualizovány společně s ostatními aplikacemi prostřednictvím obchodu s aplikacemi Google Play. +more To znamená, že i mobilní zařízení bez aktualizací samotného systému Android má k dispozici nejnovější verze podpůrných knihoven a mohou tak i na starším Androidu běžet nejnovější verze uživatelských aplikací (což je velký rozdíl proti iOS od Apple, který je nutné aktualizovat vcelku).

Samotný systém Android je v mobilním zařízení aktualizován buď přes USB konektor z počítače nebo metodou OTA (Over-The-Air). Při metodě OTA výrobce poskytne ke stažení nový obraz systému, který je bezdrátově přenesen do mobilního zařízení a odtamtud je aktualizace do systému aplikována při restartu zařízení. +more Vydávání aktualizací zejména u levnějších zařízení vázne nebo není k dispozici vůbec. Google pro zjednodušení aktualizací systému (a tím i zkrácení čekání na nové aktualizace) spustil Project Treble, který implementoval do Androidu 8. 0 Oreo vydaném v roce 2017. Výsledkem bylo vzájemné oddělení jádra systému, ovladačů, frameworku, nadstaveb výrobců a hardware mobilního zařízení. Díky projektu Treble mohou výrobci přebírat přímo od Google aktualizace, které zasahují do jádra, grafického subsystému, systémových aplikací a podobně bez nutnosti úprav jejich vlastního software (nadstavby, aplikace pro fotoaparát a podobně). Bezpečnostní aktualizace Google vydává každý měsíc.

Licence

Android je celosvětová ochranná známka, takže nikdo na světě nemůže jiný systém pojmenovat stejně. Jakákoliv změna v systému Android proto podléhá schválení firmy Google, která tak zajišťuje, že cokoliv je označeno jako Android, dosahuje jím stanovené kvality. +more Stejné opatření se týká držitelů jiných ochranných známek (např. Firefox, Windows apod), protože pokud by firmy ochrannou známku takto nechránily, bylo by vlastnicví ochranné známky zrušeno. Základní podmínkou pro Android je zákaz forků, tedy vlastních systémů založených na AOSP (Android Open Source Project). Proto musí mít pozměněné systémy vycházející z AOSP odlišná jména (např. Fire OS od Amazonu nebo HarmonyOS od Huawei). Google dává podmínku "no forks" i do smluv s OEM partnery (firmy vyrábějící Android zařízení), na což si výrobci alternativních systémů stěžují. V EU je tato podmínka neplatná, celosvětově dosáhla v roce 2022 jistého průlomu firma Amazon, když uzavřela s firmou Google dohodu o umožnění výroby televizí se systémem Fire TV OS, podle které firmy TCL, Xiaomi a Hisense budou nabízet oba typy produktů.

Android není zcela otevřený systém, ale otevřená je jeho velká část: Linuxové jádro, knihovny, API i některé základní aplikace, která je šířena pod „business-friendly“ licencí (Apache/MIT). Výrobci tak mohou systém přizpůsobit různému hardware, případně ho jakkoliv jinak použít i pro své komerční produkty nebo lépe integrovat do systému své vlastní aplikace. +more Přestože jsou některé části uzavřenou technologii firmy Google, je jím systém prezentován jako open source. Android obsahuje i patentované softwarové technologie, které si musí výrobci mobilních telefonů licencovat. Licence umožňuje výrobci instalovat na zařízení Mobilní služby Google, ovšem výrobce musí splnit řadu podmínek.

Díky vydání produktu jako open source a nezávislosti na použitém hardwaru může být Android spuštěn na velkém počtu přístrojů. Tato skutečnost zapříčinila vznik velkého a ekonomicky úspěšného ekosystému tvořeného aplikacemi, vývojáři a uživateli.

Historie

Společnost Android Inc. byla založena v Kalifornii v říjnu 2003 Andym Rubinem, Richem Minerem, Nickem Searsem a Chrisem Whitem. +more Google Inc. v srpnu roku 2005 odkoupil v té době nepříliš známou startup společnost Android Inc. a udělal z ní svoji dceřinou společnost.

Po odkupu společnosti tým Googlu pod vedením Andyho Rubina vyvinul platformu založenou na Linuxovém jádře a v září roku 2007 Google získal několik patentů v oblasti mobilních technologií. Odborná veřejnost začala po akvizici spekulovat, že Google chce tímto krokem vstoupit na trh „chytrých“ mobilních telefonů a chystá vydání vlastního mobilu.

5. listopadu 2007 bylo vytvořeno uskupení Open Handset Alliance. +more Konsorcium, které zahrnovalo společnosti zabývající se výrobou mobilních telefonů, čipů nebo mobilních aplikací, např. Google, HTC, Intel, LG, Motorola, nVidia, Qualcomm, Samsung, Texas Instruments a dalších 25 společností. Cílem tohoto konsorcia bylo vyvinout otevřený standard pro mobilní zařízení. V ten samý den Open Handset Alliance ohlásil svůj první produkt, Android, otevřenou mobilní platformu postavenou na jádře Linux verze 2. 6. Eric Schmidt dal při této příležitosti ve svém projevu najevo, že má Google s platformou Android velké plány: „Dnešní oznámení je mnohem ambicióznější, než pouhý Google telefon, jak spekuloval tisk v posledních několika týdnech. Naší vizí je, že platforma, kterou představujeme, bude moci být použita na tisících rozdílných telefonních modelech. “ O týden později byl vydán první Android SDK pro vývojáře pod licencí open-source.

V říjnu roku 2008 byl ve Spojených státech amerických uveden první komerční mobilní telefon T-Mobile G1 (HTC Dream) s operačním systémem Android (v České republice byl uveden v lednu 2009) a zároveň s tím bylo uvolněno SDK 1. +more V roce 2009 vzrostl počet zařízení používající Android na více než dvacet. Na konci roku 2010 se Android stal vedoucí platformou smartphonů, na počátku roku 2012 měl 59% podíl a v roce 2013 už jednoznačně dominoval trhu s podílem 80 %.

Verze operačního systému Android navržená pro chytré hodinky se jmenovala Android Wear a byla poprvé uvedena v 18. března 2014. +more V březnu 2018 byl Android Wear přejmenován na Wear OS. T-Mobile G1.

Architektura

Architektura operačního systému Android je rozdělena do 5 vrstev. Každá vrstva má svůj účel a nemusí být přímo oddělena od ostatních vrstev.

Nejnižší vrstva architektury je jádro operačního systému, které tvoří abstraktní vrstvu mezi používaným hardwarem a zbytkem softwaru ve vyšších vrstvách. Jádrem systému Android je modifikovaný Linux, firmy vyvíjející Android tak jsou předními přispěvateli linuxového jádra. +more V prvních verzích Androidu šlo o verze Linuxu 2. 6. x, pozdější verze využívají novější linuxová jádra. Je využito mnoha vlastností Linuxu, jako podpora správy paměti, správa sítí, zabudované ovladače nebo správy procesů, například souběžného běhu aplikací, které běží jako samostatné procesy s oprávněním stanoveným systémem. Tato vlastnost přispívá ke stabilitě a také ochraně systému. Naopak systém nepodporuje grafické uživatelské rozhraní X Window, init Systemd a ani úplnou sadu GNU knihoven. Důvodem použití jádra Linux byla také vlastnost poměrně snadného sestavení na různých zařízeních a tím zaručená přenositelnost.

Další vrstvou jsou knihovny, které jsou napsány v C nebo C++ kódu a využívají je různé komponenty systému. Tyto funkce jsou vývojářům poskytnuty prostřednictvím Android Application Framework. +more Zde jsou uvedeny pouze některé příklady knihoven: * Media Libraries - Knihovna podporuje přehrávání video a audio formátů, stejně obrazové soubory, např. MPEG4, H. 264, H. 265, MP3, AAC, AMR, JPG a PNG. * LibWebCore - Knihovna webového prohlížeče, který podporuje i vložené náhledy webových stránek. * Libc - Odvozená BSD standardní knihovna systému C vyladěná pro embedded zařízení. * SQLite - Odlehčená relační databázová knihovna. * OpenSSL - Secure sockets layer. * FreeType - Knihovna pro rendering bitmapových a vektorových fontů. * OpenGL ES - Knihovna na vykreslování 3D grafiky a akceleraci výpočtů (jako OpenGL a OpenCL na osobním počítači).

Android Runtime

Do verze 4.3

Obsahuje vrstvu obsahující aplikační virtuální stroj zvaný Dalvik, který byl vyvíjen od roku 2005 speciálně pro Android, týmem v Googlu pod vedením Dana Bornsteina. Nově se používá Dalvik Turbo od francouzsko-švýcarské firmy Myriad Group, který je výrazně rychlejší a úspornější, ale zachovává kompatibilitu s původním Dalvikem.

Vznik virtuálního stroje Dalvik byl při současné existenci JVM od Oraclu iniciován ze dvou důvodů. Prvním důvodem byla licenční práva, kde jazyk Java a jeho knihovny jsou volně šiřitelné, zatímco JVM není. +more Dalším důvodem byla optimalizace virtuálního stroje pro mobilní zařízení, a to především v oblasti poměru úspory energie a výkonu.

V této vrstvě jsou také obsaženy základní knihovny programovacího jazyka Java. Knihovny se svým obsahem blíží platformě Java Standard Edition. +more Hlavní rozdíl je v nepřítomnosti knihoven pro uživatelské rozhraní (Abstract Window Toolkit a Swing), které byly nahrazeny knihovnami uživatelského rozhraní pro Android nebo přidání knihovny Apache pro práci se sítí.

Překlad aplikace napsané pro Android verze starší než 4. 4 probíhá zkompilováním zdrojového javového kódu do Java byte kódu pomocí stejného kompilátoru, jako je používán v případě překladu Java aplikací. +more Poté se překompiluje Java byte kód pomocí kompilátoru Dalvik a výsledný Dalvik byte kód je spuštěn na DVM. Každá spuštěná androidová aplikace běží ve svém vlastním procesu, s vlastní instancí DVM.

Od verze 4.4 včetně (ART)

Od verze Androidu 4. 4 (a Android 5. +more0) včetně se používá (ART - Android RunTime) dopředná kompilace (AOT - Ahead-of-time compilation). Důvodem jsou úspory energie a další výrazné zrychlení aplikací.

Dopředná kompilace v Androidu 4. 4+ funguje tak, že se aplikace napsaná ve zdrojovém kódu Javy přeloží pomocí kompilátoru do Java byte kódu, a následně se přeloží do byte kódu Dalviku (. +moreDEX). Při instalaci do Androidu se jednou pro vždy zkompiluje do nativního kódu (procesoru) zařízení.

Výsledkem je až dvakrát výkonnější smartphone, který má cca o 36 % delší výdrž. Zpomalení se týká jen instalace aplikace, při které se provádí její finální optimalizace.

Pro zachování kompatibility je původní kompilátor (JIT - Just-in-time compilation) Dalvik prozatím přítomen.

Od verze 6.0 (Marshmallow)

Společnost Google zřejmě přichází se značnou změnou v oblasti řízení oprávnění pro aplikace v nadcházejícím systému Android.

V současné době systém Android umožňuje aplikaci buď nainstalovat a spouštět se všemi právy, nebo instalaci aplikace zcela odmítnout. To se teď mění; ona změna spočívá v rozšíření možností uživatele Androidu tak, aby aplikace získala jen skupiny práv, které nezbytně potřebuje, tedy které jí uživatel dovolí používat. +more Aplikace sice bude moci požádat o dodatečná práva při svém běhu, ale i tehdy jí uživatel bude moci práva odepřít. Bude tedy možné například zamezit aplikaci přístup k mikrofonu, fotoaparátu, souborům a nebo třeba k telefonnímu seznamu. Nová verze Androidu má také propracovanější správu energie.

Application framework

Vrstva Application framework je pro vývojáře nejdůležitější. Poskytuje přístup k velkému počtu služeb, které mohou být použity přímo v aplikacích. +more Tyto služby mohou zpřístupňovat data v jiných aplikacích, prvky uživatelského rozhraní, upozorňovací stavový řádek, aplikace běžící na pozadí, hardware používaného zařízení a mnoho dalších služeb a funkcí. Základní sada služeb zahrnuje především: * Sada prvků View - Tyto prvky (widgety) jsou použity pro sestavení uživatelského rozhraní jako seznamy, textové pole, tlačítka, checkboxy a jiné. * Content providers - Umožňuje přístup k obsahu (např. kontakty) jiných aplikací. * Resource manager - Poskytuje přístup „nekódovým“ zdrojům, jako jsou řetězce, grafika, přidané soubory. * Notification manager - Umožňuje všem aplikacím zobrazit vlastní upozornění ve stavovém řádku. * Activity manager - Řídí životní cyklus aplikací a poskytuje orientaci v zásobníku s aplikacemi.

Nejvyšší vrstvu systému tvoří základní aplikace, které využívají běžní uživatelé. Může jít o aplikace předinstalované nebo dodatečně stažené z Android Marketu. +more Například e-mailový klient, SMS program, kalendář, mapy, prohlížeč, kontakty a další aplikace i od „třetích“ stran.

Historie verzí

Od první verze bylo vydáno několik aktualizací, které opravují chyby a přidávají nové funkce. Jednotlivé verze systému se jmenují abecedně podle sladkostí (Cupcake, Donut, Eclair, Froyo, Gingerbread, Honeycomb, Ice Cream Sandwich, Jelly Bean, KitKat, Lollipop, Marshmallow, Nougat, Oreo a Pie). +more