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前言：Google提出Android手機軟體平台後，使手機軟體的標準化、低價化等議題受到比過往更高的關注，到底Android是否有能力打破多年以來的手機軟體門戶之見？此不僅要審視其策略，其軟體平台技術表現更不能忽視……
##ReadMore## Google發表名為Android的軟體平台，破除發表前的臆測，認為Google會以gPhone之名發表自有手機，同時所有資訊、網路產業者都高度關注，Android發表後將會對手機市場興起新的波瀾。
有關Android的用意及策略已有太多人觀察與分析，Android期望手機軟體架構能標準化、低價化，如此有助於推行Google的軟體及網路服務。所以，本文就不再對策略及影響等做討論，完全就技術本質的角度來瞭解Android。
嚴格來說，Android屬於資訊技術(Information Technology；IT)領域，而且是IT領域中的軟體技術、軟體工程，與電子工程(EE)有段距離，不過手機在硬體設計之外也無法迴避軟體方面的設計，因此仍有必要對其進行研究、探析。
架構
Android本身是一套軟體堆疊(Software Stack)，或稱為「軟體疊層架構」，疊層主要分成三層：作業系統、中介軟體(Middleware，大陸方面稱為：中間件)、應用程式。
若更進一步瞭解，作業系統用的是嵌入式Linux，應用程式方面則只提供主要常用的幾種應用程式，不可能各形各色的應用程式都以Android之名進行開發，否則就失去「以開放性的軟體平台吸引廣大軟體業者、程式設計師開發出支援Android平台的應用程式」的用意。而想開發可在Android平台執行的應用程式，也必須用Java程式語言撰寫才行。
接著是中介軟體，凡是介於作業系統與應用程式間的，多概稱為中介軟體，Android的中介軟體可再細分出兩層，底層為函式庫(Library)及虛擬機器(Virtual Machine；VM)，上層為應用程式框架(Application Framework)。
特點
架構是骨，而展現出來的功效特點則為血肉，Android雖然才剛起步，但已經具有如下的功效特點，未來隨著發展則會增入更多的特點：
◆應用程式框架－框架內已經具備多種基礎軟體元件，應用程式可直接呼用這些元件的功效服務，節省應用程式的開發心力及時間，同時程式的再用性、移植性也較高。
◆Dalvik虛擬機器－Android內不是使用標準的Java虛擬機器(Java Virtual Machine；JVM)，而是使用獨特的Dalvik虛擬機器，關於此以下將再進行深入的說明。
◆ 整合(網頁)瀏覽器－網頁瀏覽器就是所謂的「主要、常用的應用程式」，Android內建的瀏覽器是用WebKit的瀏覽引擎為基礎所開發成的，WebKit是一個開放原碼專案，許多瀏覽器也都是用WebKit引擎所開發成，如Apple的Safari、Nokia S60手機內的瀏覽器(Web Browser for S60)等。
◆最佳化的繪圖能力－繪圖分為2D與3D，2D方面Android是用一套特有的函式庫，而3D則是使用OpenGL ES 1.0(OpenGL for Embedded Systems)規範的函式庫。
◆SQLite資料庫－SQLite是一套開放原碼的關連式資料庫，其特點在於輕量性(僅500KB左右的容量)，適合手持式裝置運用，此外桌上型運算的應用程式也有使用，如OpenOffice.org 2.0版之後就有內建SQLite。
◆媒體支援能力－Android支援多種音訊、靜態視訊、動態視訊格式，如MPEG-4、H.264、MP3、AAC、AMR、JPG、PNG、GIF等。
◆GSM通話能力－GSM手機的通話能力其實必須在硬體電路層次實現，軟體層次無法實現，只是Android平台要求必須要有GSM通話能力，此項功效特點與其說是特點，不如說是訂立出最低的硬體要求規範。
◆藍牙(Bluetooth)、EDGE、3G、以及Wi-Fi－這些通訊能力一樣屬於硬體層次的功效要求。
◆攝影機(Camera)、GPS定位、羅盤、加速度感測器－這些同樣屬於硬體層次的功效，Android主要是在軟體層面提供支援，如硬體抽象層、應用程式介面等。
◆豐富的開發環境－Android平台強調已備有完善的程式開發環境，其開發環境包括裝置模擬器(Emulator)、除錯工具、程式執行所耗用記憶體、效能等評估功能，另還有一個可用於Eclipse IDE的外掛程式(Plug-in)。
應用程式、應用程式框架
如前所述，Android會內建一些常用的應用程式，且前面已提到一個：網頁瀏覽器，但除了網頁瀏覽器外還有：電子信件收發的用戶端程式、簡訊收發程式、日曆/行事曆、地圖、聯絡簿/通訊錄等。
不過，應用程式不是Android的重點，即便有應用程式也以基礎性、示範性用意為多，另外作業系統也不是重點，重點集中在中介軟體層方面，即是應用程式框架、函式庫、應用程式執行環境等。
先說明應用程式框架，Android本身已在框架中提供許多軟體元件，不過這並不表示所有的應用程式一定要呼用(Call，呼叫、呼用，大陸方面稱為：調用)Android所提供的元件，程式設計師在開發Android平台所用的應用程式時，也可以順帶開發新的軟體元件，並將該軟體元件放入Android 的應用程式框架中。
如此，除了原撰寫的應用程式可以呼用該軟體元件(或稱：應用程式介面，API)外，也可以讓其他的應用程式來呼用該元件。另外，新增、新撰寫的軟體元件並不一定要是新的功效，也可以用來取代或暫代Android原有就具備的軟體元件。
雖然新元件可以取代或暫代舊元件，但不是所有的元件都可以取代，例如安全(Security)方面的功能，就強迫只能用Android平台現有元件，不能被替換成軟體公司、程式設計師自己開發的。此外，軟體元件替換，不僅可由應用程式來決定，也允許使用者自行決定。
框架內的軟體功效元件
若更進一步瞭解，Android在應用程式框架中的軟體元件主要有10個，如Activity Manager(活動管理員)、Window Manager(視窗管理員)、Resource Manager(資源管理員)等，在此無法詳述每個元件的功效，因此以下挑數個重點元件來說明。
舉例來說，Content Providers(內容管理員)負責應用程式與應用程式間的資料存取傳遞，例如某一個應用程式可以去存取通訊錄應用程式內的聯絡人資料。或者呼用 Resource Manager可存取的非程式碼資源，例如：當地性設定(該地貨幣、語言、時間格式)、圖像...等。
再者，應用程式若呼用Notification Manager(通知管理員)，則可以在狀態列(Status Bar)的地方設計出應用程式自有的警示(Alert)訊息。至於Activity Manager則提供應用程式的生命週期管理。
函式庫
應用程式框架是貼近於應用程式的軟體元件服務，而更底層則是Android的函式庫，以下列出並說明主要的核心函式庫：
◆System C函式庫(System C Library)－Android具有一套以BSD衍生方式所打造成的「標準C語言系統函式庫，libc」，然後再針對嵌入式Linux裝置的需求進行若干調校。
◆媒體函式庫(Media Libraries)－Android的媒體函式庫是以PacketVideo公司的OpenCORE為基礎所發展成，該函式庫可以播放、錄製多種普遍常見的影音格式。
◆外觀管理員(Surface Manager)－在同時執行多個應用程式時，外觀管理員會負責管理「顯示」與「存取操作」間的對應、互動，另外也負責將「2D繪圖」與「3D繪圖」進行顯示上的合成、疊合動作。
◆LibWebCore－一套網頁瀏覽器的軟體引擎，即是前述WebKit的一部份，該引擎的功效不僅可供Android內建的網頁瀏覽器所呼用，也可以提供具內嵌性網頁呈現效果。
◆SGL－Android在2D繪圖方面的繪圖引擎。
◆3D函式庫(3D libraries)－Android是依據OpenGL ES 1.0 API標準來實做其3D繪圖函式庫，該函式庫可以用軟體方式執行也可以用硬體加速方式執行，其中「3D軟體光柵處理」方面已進行高度最佳化(大陸方面稱為：優化)。
◆FreeType－提供點陣字、向量字的描繪顯示。
◆SQLite－如前所述，SQLite是一套輕量性的資料庫引擎，可供其他應用程式呼用。
Android的執行環境
老實說，Android雖然用Java程式語言來開發、撰寫應用程式，但卻不使用Java Runtime來執行Java程式，而是用Android自有的Android Runtime來執行。而Android Runtime內有兩個重要元件，一是Core Libraries(核心函式庫)，另一則是Dalvik Virtual Machine(Dalvik虛擬機器)。
首先是核心函式庫，核心函式庫裡頭已經包含了絕大多數Java程式語言所需要呼用的功效函式，接著每一個Android應用程式都會以自屬的行程(Process，大陸方面稱為：進程)來執行，而且Android不是用一個Dalvik虛擬機器來同時執行多個Android應用程式，而是每個Android應用程式都用一個自屬的Dalvik虛擬機器來執行。
更簡單說，專屬於每一個 Android應用程式的Dalvik虛擬機器等於是一個執行個體(Instance)。事實上Dalvik虛擬機器本身在開發時，就已經是以「能夠同時執行多個虛擬機器」的設想來撰寫。因此：即便同時開設與執行多組VM個體，在硬體資源的運用上與執行流暢性上也都能維持一定的水準表現。
進一步探析Dalvik虛擬機器
接下來我們要更仔細討論Dalvik虛擬機器，甚至從最起頭開始談。
Dalvik虛擬機器是一種暫存器型態的虛擬機器，最初是由Dan Bornstein所發創，另外也有一些Google的工程師參與撰寫。Dalvik在撰寫開發時就已經設想用最少的記憶體資源來執行，以及前述的「同時可執行多個VM個體」。
不過，上述的特性需要Linux作業系統的協助才能實現，例如行程間的隔離、執行緒(大陸方面稱為：線緒)的支援、低階記憶體(大陸方面稱為：內存)管理等。事實上不僅Dalvik虛擬機器如此，Java虛擬機器也一樣有作業系統相依性，不同的作業系統需要不同的Java虛擬機器，各虛擬機器會針對其支援的作業系統再進行各項調整，以便能最佳化執行。
Dalvik虛擬機器有許多地方是參考Java虛擬機器設計，Dalvik虛擬機器所執行的中介碼並非是Java虛擬機器所執行的Java Bytecode，同時也不直接執行Java的類別檔(Java Class File)，而是執行一種特有的檔案格式，稱為.dex，Java的類別檔要先透過一套叫dx的編譯工具(功效上等同於Java編譯器)轉換成.dex檔後，才能讓Dalvik虛擬機器執行。
值得一提的是：Dan Bornstein為何將這套虛擬機器軟體取名為Dalvik？Dalvik其實是指冰島北方Eyjafjörður峽灣中的一個釣魚村落，Dan Bornstein的祖先曾在該村落生活過。
作業系統
Android 平台的作業系統用的是Linux，其核心版本為2.6版，Android所用的Linux核心，其包含的功效包括：安全(Security)、記憶體管理 (Memory Management)、行程管理(Process Management)、網路堆疊(Network Stack，大陸方面稱為：網絡堆棧)、驅動程式模型(Driver Model)等，另外也在前述的軟體堆疊與硬體間建立起一個抽象層(Abstraction Layer)。
建構高度開放、高效能運行平台
最後，筆者整個檢視了Android平台，此平台的設計很合乎Google過往以來的風格，Google講究功效單純但功效必須相當強悍，Google的搜尋引擎即是如此，搜尋頁面永遠就是一個文字輸入欄，但搜尋結果相當精準、豐富。同樣的，Android平台與今日一般智慧型手機的軟體平台相比，其功效豐富性並不如一般智慧型手機，甚至只要32MB的記憶體用量就能夠執行。
很明顯的，Google Android的重點在於最低硬體使用量、最開放標準的軟體架構及平台、及讓手機內各項基礎軟體的總花費成本能降至最低，所追求的是最小但也最一致的共通點。
一旦手機有了最小的一致共通點，Google的網路服務及軟體就能大幅發揮，Google除了Internet服務外也力推各種輕量性軟體，由於輕量特性，所以其軟體可以快速移轉到Android手機上執行，並與其Internet服務相呼應。
當然，Android不僅對Google有利，對應用程式開發商、手機消費者、手機服務營運商...等，也同樣呈現利多，一旦Android成為極廣泛通行的手機軟體平台，應用程式業者就可以有新的軟體銷售舞台，且依據Apache v2授權方式，即便應用程式業者以Android平台為基礎撰寫程式，其程式的原始程式碼也不用公開，保證其商業權益。
另Android更有助於降低手機軟體成本，現有智慧型手機內的各類軟體都要收費，如作業系統、文件閱讀器、媒體播放器...等，而Android也具備這些基本功能，重點是分毫不取，如此，將帶給持續收取手機隨附軟體授權費的業者降價壓力。
不過，即便降價也很難因應壓力，軟體業者相互間有門戶之見，而Android的另一項特點是軟體平台的標準化，雖然各軟體業者多少也發展出自有的手機軟體平台，但多半還是要付費，且標準號召性不如Android。
既然手機軟體成本降低，消費者就可以買到更便宜的手機，而手機通訊服務的營運商(如：遠傳電信、中華電信等)自然也能提供更低廉的綁約方案，所以Android對手機基礎軟體業者的傷害最大，但卻對絕大多數人有利。
圖說：Google Android平台是由OHA(Open Handset Alliance)來負責發展及管理，此圖表示OHA、Google Android將能實現各種手機應用及服務。（www.OpenHandsetAlliance.com）
圖說：Google Android的標誌圖案，Android一字的原意就是「機器人」。（www.Google.com）
圖說：Google Android的架構圖。（www.code.google.com/android）
圖說：Nokia S60手機內建的網頁瀏覽器之架構圖，圖中可見WebKit、WebCore的使用。（www.opensource.nokia.com）
圖說：Google Android的軟體開發套件(Software Development Kit；SDK)程式畫面，開發套件使用Eclipse(日蝕)的整合開發環境，圖片右下則是Google Android的模擬程式(Emulator)。（www.OpenHandsetAlliance.com）
圖說：台灣宏達電子(HTC)構想出名為「Dream，夢幻」的概念手機，該手機即支援呼應Google Android平台。（www.pocketinfo.nl）
