Android开发的现状

目前，移动开发已经处于饱和的阶段，Android开发也不如当年盛况，已经不再像前几年前那么火爆。正如一种编程语言如果经历过盛极一时，那么必然有这样的一条曲线，像我们学的正弦曲线先急速上升，然后到达顶点，然后再下降，最后再趋近一个平稳的值。
可以看到，从2016年的下半年开始，移动互联网基本处于缓慢发展的阶段，很多大佬称之为互联网的下半场。如果移动互联网的前半场是粗放式的强地盘阶段，那么下半场就是守地盘的阶段，这一阶段，会出现众多的寡头。
在技术上，相比之前之前面试只问Android四大组件，数据库，网络和项目经验不同，现在面试Android岗位会设计各种原理（包括系统的一些原理以及第三方库的原理及流程）、Android优化以及与Android相关的跨平台技术。除此之外，稍微大点的公司还会对App的用户体验、流畅度等等提出要求，所以说，Android的面试已经不可同日而语。

关于Android的面试，可以参考我之前的文章：
Android开发初级中级高级怎么划分
史上最全的Android面试题集锦

从Android 1.0版本诞生至今，Android已经走过了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？

Android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，到2019年发布的Android 10.0系统，Android延续着每年发布新系统的频率。每年Android都会带来很多的系特性，特别是最近几年，随着Android对底层系统的优化，Android和iOS的差距越来越小。

下面我们来看一下Android发布重要时间节点。

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，这个阶段安卓进入飞速发展期，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。

系统演进

不管是什么系统，必然会面临多个版本的迭代。作为目前最流行的移动操作系统之一，Android系统也历经10余年的迭代和更新，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。下图演示了Android每个版本的更新情况。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SICpqSWw-1638079235395)(https://segmentfault.com/img/remote/1460000021664263)]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。下面，我们来看一下Android历个版本的更新情况。

Android 1.0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。

Android系统架构

不管Android系统如何升级，但是Android的整体架构是基本没有改变的，即从上到下可以分为应用程序层、应用框架层、系统运行库层和Linux内核层，如下图所示。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-xuzwo3km-1638079235396)(https://segmentfault.com/img/remote/1460000021664262)]

1，应用程序层

顶层中有所有的Android应用程序，包括通讯录、浏览器等，你写的应用程序也被安装在这层；所有的的应用程序都是使用Java语言编写的。

2，应用框架层

这一层主要提供构建应用程序是可能用到的各种API，Android自带的一些核心应用就是使用这些API完成的，开发者也可以通过使用API来构建自己的应用程序。

活动管理者（Activity Manager）：控制应用程序生命周期和活动栈的所有方面
内容提供器（Content Providers）：允许程序之间发布和分享数据。
资源管理器（Resource Manager）：提供对非代码嵌入资源的访问，如字符串、颜色设置和用户界面布局。
通知管理器（Notification Manager）：允许应用程序显示对话框或者通知给用户
视图系统（View System）：一个可拓展的视图集合，用于创建应用程序用户界面

3，系统运行库层

程序库

Android包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。他们通过Android应用程序框架为开发者提供服务，以下是一些核心库：

系统C库（libc）:一个从BSD继承来的标准C系统函数库，他是专门为基于embedded linux的设备定制的媒体库（Media Framework）：基于Packet Video opencore; 该库支持多种常用的音频、视频格式回放和录制，同时支持静态图像文件。编码格式包括 MPEG4。H264、MP3、AAC、AMR、JPG、PNG。
Surface Manager：对显示子系统的管理，并且为多个应用程序提供了2D和3D图层的无缝融合。
SGL：底层的2D图形引擎。
3D libraries：基于OpenFLES1.0 APLs实现，该库可以使用硬件3D加速或者使用高度优化3D软加速。
FreeType：位图（bitmap）和矢量（vector）字体显示。
SQLite：一个对于所有应用程序可用，功能强劲的轻型关系型数据库引擎。

Android运行库

Android包括了一个核心库，该核心库提供了Java编程语言核心库的大多数功能。

每一个Android应用程序都在它自己的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。Dalvik被设计成一个设备可以同时高效地运行多个虚拟系统。Dalvik虚拟机执行（.dex）的Dalvik可执行文件，该个税文件针对小内存使用做了优化。同时虚拟机是基于寄存器的，所有的类都经由java编译器编译，然后通过SDK中的”dx”工具转化成 .dex格式由虚拟机执行

Dalvik虚拟机依赖于linux内核的一些功能，比如线程机制和底层内存管理机制。

4，Linux内核层

Android系统基于Linux2.6内核，这一层为Android设备各种硬件提供了底层驱动，如显示驱动，音频驱动，照相机驱动，蓝牙驱动，WIFI驱动，电源管理等

Android系统碎片化

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

《Android学习笔记总结+最新移动架构视频+大厂安卓面试真题+项目实战源码讲义》

【docs.qq.com/doc/DSkNLaERkbnFoS0ZF】完整内容开源分享

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。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-M0EN4Z77-1638079235397)(https://segmentfault.com/img/remote/1460000021664264)]
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。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-D0YYbF1J-1638079235399)(https://segmentfault.com/img/remote/1460000021664265)]

Android应用开发演进

Android系统离不开各App来提供丰富的功能，下面再来说一说应用开发涉及的一些技术演进。

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，都说明现在移动端在多端开发中的尝试。
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。

跨平台相关的内容可以参考：移动跨平台技术方案总结

应用架构

所谓软件架构（Software Architecture），是指软件开发过程中涉及的一系列抽象模式，用于指导大型软件系统各个方面的设计，软件架构是构建计算机软件系统的理论基础。在Android开发中，先后提出了MVC、MVP和MVVM等软件架构模式，这些软件架构模式为Android项目开发提供了理论基础。

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

所谓热修复，指的是为了修复线上问题而提出的修补方案，程序修补过程无需重新发版！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。
手动View和Model同步的问题，提供双向绑定机制。

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所谓热修复，指的是为了修复线上问题而提出的修补方案，程序修补过程无需重新发版！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。

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2，应用框架层

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