Android (operační systém)

Architektura

+morejpg|náhled'>Android sochy před Googleplexem (nyní jsou rozprostřeny u nedaleké budovy Google B46), Mountain View v Silicon Valley 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.

Vývoj systému

Vývoj systému Google zastřešuje pod projekt AOSP (Android Open Source Project). Nové verze systému Android vycházejí ročně.

Vývoj aplikací

Oficiálně podporované vývojové prostředí pro aplikace Android je Eclipse. Do něj je možné nainstalovat ADT plugin, který ulehčuje práci s Android projektem. +more Vývojáři ovšem nejsou nuceni pracovat v tomto prostředí, ale mají možnost volby jiného IDE nebo jednoduchého textového editoru a kompilace aplikací pomocí příkazové řádky. V nedávné době (2014) Google odkoupil Android studio, které se začíná prosazovat jako hlavní vývojové prostředí.

Android Software Development Kit (SDK)

Nástroje pro vývoj aplikací pro platformu Android jsou obsaženy v SDK, který je dostupný pro všechny hlavní platformy operačních systémů GNU/Linux, Windows i macOS. Sada SDK je rozdělena na tři druhy: základní (nástroje nezbytné pro vývoj aplikací), doporučená a plná konfigurace vývojového prostředí.

Základní konfigurace SDK: * SDK Tools - Obsahuje nástroje pro debugging (ddms), testování aplikace, správu Android Virtual Devices (AVD), Android emulátor, analýzu grafického layoutu a další potřebné programy. * SDK Platform-tool - Obsahuje další důležité nástroje pro vývoj aplikací, které jsou závislé na verzi platformy a jsou aktualizovány při vydání nové verze SDK. +more Jeden z nástrojů je například Android Debug Bridge, umožňující nahrávat soubory do zařízení. * Android SDK platforms - Každá platforma SDK se skládá z knihoven, systémového obrazu, ukázkových kódů, skinů emulátoru a jiných zdrojů. Ke kompilaci aplikace a pro nastavení a běh AVD musí být přítomna alespoň jedna platforma.

Doporučená konfigurace SDK: * USB Driver - Komponenta, která je nutná pouze při ladění a testování aplikace nainstalované na zařízení. Potřebné pouze pro platformu Windows. +more * Příklady kódů - Obsahuje ukázkové kódy aplikací, které jsou aktuální pro každou platformu. * Dokumentace - Obsahuje lokální kopii dokumentace pro aktuální Android framework API. Tato dokumentace je také využita ve vývojovém prostředí Eclipse.

Plné konfigurace SDK: * Google API - Knihovny, zpřístupňující rozhraní Google Maps, které je možno použít v aplikacích. * Ostatní SDK platformy - To je například Market Licensing package, který obsahuje knihovnu ověřující licenci aplikace, zda se nejedná o nelegální kopii.

Emulátor

Emulátor operačního systému Android je obsažen v Android SDK. Umožňuje testovat vytvořené aplikace bez fyzického zařízení. +more Pomocí Android SDK a AVD Manageru je možné konfigurovat volbu síťového připojení, SD karty atd. a spouštět jednotlivá virtuální zařízení. Většina aplikací se chová v emulátoru stejně jako na fyzickém zařízení. Existují ovšem výjimečné situace, které se virtualizovat nedají nebo jen těžko, například přijímání hovorů, video/audio vstup, úroveň nabité baterie, funkce bluetooth atd.

Základní části aplikace Android

Základní stavební kameny v aplikacích Android jsou komponenty activity reprezentující obrazovku, service umožňující provádět akce na pozadí, content providers poskytující přístup k datům a broadcast reciever reagující na příchozí oznámení. Všechny tyto komponenty musí být definovány v souboru AndroidManifest. +morexml, uloženém v kořenovém adresáři projektu. Kromě content provideru mohou komponenty mezi sebou kooperovat pomocí zpráv, tzv. intentů.

Activity

Activity odpovídá jedné obrazovce. Obsahuje grafické uživatelské rozhraní pro interakci s uživatelem. +more Aplikace obsahuje obvykle více activit, mezi kterými je uživatel schopen přepínat a přitom si activity může předávat informace. Zahájení activity je poměrně náročná záležitost. Musí se vytvořit nový proces, alokovat paměť pro objekty uživatelských rozhraní, které se rozloží do layoutu obrazovky a na připravenou obrazovku vyvolat zobrazení. Aby nedocházelo ke zbytečnému plýtvání výpočetních prostředků např. při vzniku, zániku a opětovného vzniku activity - což se jednoduše může stát při stisku tlačítka zpět na zařízení - je zde Activity Manager, který zodpovídá za vytváření, rušení a celkovou správu životního cyklu activity. Activity Manager pracuje se zásobníkem, ve kterém jsou uchované informace o spuštěných activitách, a na vrcholu tohoto zásobníku je aktuálně zobrazované activity. Životní cyklus activity se může nacházet v těchto stavech: * Activity starts - Počátek, kdy je actvity inicializováno. * Activity is running - Activity je zobrazeno na displeji a může mít interakci s uživatelem. V jediném okamžiku může být právě jedna activity v tomto stavu. * Process is killed - Activity Manager zrušil activity z důvodu nedostatku paměti. K této akci může dojít, pokud activity není viditelné. Další možnost není tak obvyklá - activity je viditelné, ale uživatel s ní nemůže navázat interakci (nastává například při dialogových hláškách). * Activity is shut down - Activity Managerem ukončil activity a ta již nevyužívá žádnou paměť.

Service

Komponenta service neposkytuje uživatelské rozhraní, ale představuje pouze proces běžící na pozadí. Většinou se používá k vykonávání dlouho trvajících úkolů nebo k přístupu k vzdáleným zdrojům, kde není známá doba odezvy (jako je připojení k serveru). +more Service můžeme spustit dvěma způsoby a to pomocí metody startService. Potom se service může ukončit sama nebo ji může ukončit jiná komponenta. Další způsob spuštění je pomocí metody bindService, kterou vyvolá jiná komponenta, tzv. klient, v tomto případě service může ukončit pouze klient, který ji spustil. V jednom okamžiku může být k service navázáno pomocí metody bindService i více komponent, potom je service ukončena po odpojení všech klientů. Service se může nacházet ve třech stavech: * Component calls - Inicializace service pouhým zavoláním nebo navázáním komponenty na service. * Service is running - Service vykonává na pozadí svou funkci. * Service is shut down - Service byl ukončen sám nebo komponentou, záleží na formě spuštění service.

Content provider

Content provider je aplikační rozhraní pro sdílení dat mezi aplikacemi, ale i pro sdílení dat v aplikaci mezi jednotlivými activitami. Aplikace může uchovávat data v souborech, SQLite databázi nebo na webu, a přesto budou mít k těmto datům přístup - pokud je to povoleno - jiné aplikace. +more Content provider má relativně jednoduché rozhraní se standardními metodami (insert, update, delete a query), které mají stejnou funkci jako klasické databázové metody. Oddělení dat od uživatelského rozhraní nabízí možnost nahrazení výchozích aplikací novými. Například může jakákoliv aplikace využít uložených uživatelských kontaktů a nahradit tak výchozí aplikaci pro jejich zobrazování.

Broadcast receiver

Broadcast reciever je komponenta sloužící k „naslouchání“ oznámení. Podle určení na ně reaguje, například výpisem na stavový řádek nebo spuštěním jiné komponenty. +more Aplikace mohou využívat broadcasty systémové nebo vytvářet své vlastní. Podobně jako service ani broadcast receiver nemá uživatelské rozhraní. Příklad použití broadcast recieveru může být reakce na oznámení o nízkém stavu baterie, o zachycení fotografie, doručení SMS zprávy nebo stažení dat.

Android Developer Challenge

Aby společnost Google přilákala vývojáře pro tuto novou platformu, do soutěže Google Developer Challenge vložila v roce 2008 celých 10 milionů dolarů. Android Developer Challenge je soutěž vývojářů pořádaná společností Google. +more Do soutěže se přihlašují skupiny vývojářů či jednotlivci, kteří prezentují své aplikace pro mobilní telefony na platformě Android. Ti nejlepší se pak podle stanovených pravidel podělí o finanční odměny, z nichž mohou financovat další vývoj, a získat tak lepší šanci na úspěch v dalších kolech, ve kterých užší výběr usiluje o řádově hodnotnější finanční odměny.

První kolo začalo v květnu výběrem 50 projektů za pomoci odborné poroty, které obdržely každý 25 tisíc dolarů na další vývoj. Z těch pak bylo vybráno 10 vítězů (každý vítězný projekt dostal 275 tisíc $) a dalších deset týmů dostalo sto tisíc dolarů. +more Podobné druhé kolo soutěže se konalo následující rok.

Google Play a instalace aplikací obecně

Aplikace do zařízení s operačním systémem Android jsou primárně dostupné přes tzv. Google Play (do února 2012 Android Market), což je služba určená pro stahování aplikací a her, kterou provozuje přímo Google. +more Byla dostupná již s uvedením prvního mobilního telefonu a v květnu 2011 na ní bylo více než 290 000 aplikací, z nichž část je zcela zdarma a část je ke stažení zdarma a při spuštění zobrazuje reklamy. Zbylé aplikace jsou placené - ty lze zatím kupovat jen v omezené množině zemí, která se ovšem rozrůstá (toto omezení platí pouze pro placené aplikace).

V únoru 2011 byl Android Market rovněž zpřístupněn přes Internet. Uživatelé tak mohou ze svého PC procházet seznamy aplikací a rovněž si vybírat ty, které se automaticky nainstalují na jejich mobilní zařízení. +more Veškerá tato funkcionalita byla do té doby přístupná pouze z mobilního zařízení.

Kromě oficiálního repozitáře aplikací fungují i konkurenční a neoficiální repozitáře - např. Amazon Appstore nebo F-Droid, který obsahuje jen svobodné aplikace.

Protože Android je však otevřenou platformou, aplikace na ni je možné nahrávat i přímo např. z počítače (postupy jsou zdokumentované a podporuje je i samotné Android SDK).

Pro ty, kteří by chtěli modifikovat i samotné vlastnosti operačního systému, existují postupy, jak získat oprávnění administrátora v zařízení (administrátor se nazývá v Linuxu root [ruːt], proto se těmto postupům říká rooting [ˈruːtiŋ]). Je potřeba podotknout, že takové změny nejsou oficiálně podporované a mohou porušit některá obchodní ustanovení a vést např. +more ke ztrátě záruky a podpory zařízení.

Zastoupení na trhu

Společnost Canalys odhadovala, že ve druhém čtvrtletí 2009 měl Android 2,9 % na trhu tzv. chytrých mobilních telefonů, ve třetím čtvrtletí to bylo 3,5 %. +more * V květnu 2010 již ale Android zřejmě předběhl v USA iPhone co do počtu prodaných telefonů svým podílem 28 % na trhu v USA. * V červenci 2011 Google oznámil, že je aktivováno každý den 550 tisíc zařízení se systémem Android. * V druhém čtvrtletí roku 2011 je android na 48 % prodaných mobilů. * V letech 2012-2016 už Android jednoznačně dominoval trhu s podílem okolo 80 %. * V roce 2018 Android dosáhl 86% tržního podílu. * V roce 2022 dosáhl Android 76% tržního podílu. * V roce 2023 dosáhl Android 81% tržního podílu.

Bezpečnost a firemní nasazení

Podle informací webu Gizmodo nasazení přístrojů s Androidem ve firmách postupně zpomalovalo. Na vině jsou chybějící funkce pro podnikové nasazení spojené zejména s dostatečným zabezpečením a správou. +more Podle kritiků Androidu chybí zejména podpora šifrování dat, včetně enkrypce SD karet a také lepší systém ochrany proti malwaru, který se v poslední době na přístroje s Androidem zaměřuje ve velkém. Dále OS Android potřebuje snadný systém pro možnost vymazávání dat administrátory na dálku a také pokročilou schopnost sledování přístroje při ztrátě či odcizení.

Androidu příliš neprospěla ani šokující skutečnost, na kterou v květnu 2011 upozornil web The Register, že totiž 99 % mobilů používajících platformu Android obsahuje chyby dovolující například reklamním společnostem krádež přihlašovacích údajů používaných k přístupu ke kalendářům, kontaktům a dalším citlivým údajům. Poté, co uživatel odešle přihlašovací údaje k nějaké webové službě, dostane zpátky tzv. +more přihlašovací token, kterým si webová služba nadále ověřuje identitu uživatele aniž by po něm znovu vyžadovala heslo a který je pak možné k přihlášení použít další dva týdny. Tento token je navíc odesílán nešifrovaný a tak každý, kdo jej získá, může jednoduše webovou službu přesvědčit, že je oprávněn k přístupu na účet daného uživatele. Tato bezpečnostní díra byla částečně opravena v Androidu verze 2. 3. 4, přesto však i tato verze stále umožňuje podobný útok například při synchronizaci se službou Picasa.

Podle webu ICT manažer pak Google prý není schopný sám Android přeměnit v platformu, která by odpovídala požadavkům korporátních uživatelů a zůstane tak spíše orientovaný na koncové uživatele. Android je sice možné využívat ve firmách, ale jen v omezené míře, pokud jej uživatelé nebudou používat pro práci s informacemi.

V listopadu 2017 server The Hacker News informoval o tom, že přes 700 milionů telefonů s Androidem obsahuje backdoor společnosti Shanghai AdUps Technology, který získává data uživatelů a posílá je do Číny. Backdoor prohledává obsah SMS, seznam kontaktů, seznam volání, lokační údaje a další osobní informace a posílá je každých 72 hodin. +more Backdoor byl objeven v systémových aplikacích com. adups. fota. sysoper a com. adups. fota, z nichjž ani jedna nemůže být zakázána nebo odinstalována uživatelem.

Česká Android komunita

V Česku se zvedl zájem o operační systém Android již v době, kdy se na trhu začal prodávat první mobilní telefon s tímto systémem, tedy T-Mobile G1. Od +more_září'>23. září 2008 začalo fungovat české fórum o Androidu [url=https://androidforum. cz]AndroidForum[/url], které založil Martin Vorel a kolem něhož i v současnosti existuje velká komunita s více než 91 000 členy (k 3. listopadu 2020).

O velkou oblibu se pravděpodobně zasloužila nízká pořizovací cena zařízení běžících na Androidu.

Odkazy

Poznámky

Reference

Související články

Mobilní telefon * Smartphone * Stagefright * YunOS * Vestavěný Linux

Externí odkazy

[url=http://www.svetandroida.cz]Svět Androida[/url], svetandroida.cz

Kategorie:Operační systémy pro mobilní zařízení Kategorie:Počítačové platformy Kategorie:Linuxové distribuce Kategorie:Open Handset Alliance Kategorie:Software Googlu