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本科生毕业
论文（设计）题 目 Google
Android 手机嵌入式系统的研 究与开发学 院 计算机学院专 业 计算机科学与技术学生姓名学 号 年级指导教师 教务处制表本科毕业
论文 Google
Android 手机嵌入式系统的研究与开发 Google
Android 手机嵌入式系统的研究及开发 计算机科学与技术 学生 XX 指导教师 XX 摘要 随着手机的普及以及手机应用的深入人心，近几年“智能手机”成为了人们关注的话题。
在现今这个智能手机系统群雄纷争的时候，2008 年 Google 推出了一款名为
Android 的开源智能手机操作系统。
Android 凭借其开放性和良好的人机界面，受到广大手机生产商的重视，随着 3G 时代的到来，
Android 有可能会改变现在智能手机市场的格局。
Android 是由 Linux 操作系统、中间件以及核心应用程序组成的专门为移动终端设备开发的层次软件集。
在对
Android 学习中，主要做了以下的研究:首先，
Android 系统是一个层次的软件集，所以先从层次方面对
Android 进行系统研究，主要对其运行时环境层以及
Android 应用框架层的研究；其次，通过对
Android 平台上应用的开发，更进一步了解
Android这个系统，在开发中，尤其注重
Android 的 Intent 机制的使用。
主题词
Android；
Android 内核层；
Android 构架；
Android 应用；
Android SDK；
Android 开发本科毕业
论文 Google
Android 手机嵌入式系统的研究与开发The research and development of Google
Android embedded system Computer Science Abstract With the popularity of mobile phones “smart phone” become the subject of attention. Nowdays there are lots of companies who compete in the filed “Smart Phone System”. In 2008 Google releasedtheir opening source smart phone operating system which called
Android. Because of opening source and it’snice UI. More and more mobile phone manufacturers use
Android in their phones. With the becoming of 3G，
Android may change the field of smart phones.
Android compose of Linux kernel middleware and coreapplications. To study
Android there something to do: firstly
Android system is a hierarchical set system sowe should study it’s hiberarchy especially in
Android Runtime layer and
Android application framework layersecondly through
Android application development we can further understand the
Android the system indevelopment we will use the
Android Intent mechanism. Key Words
Android；
Android Kernel；
Android Truss；
Android Application；
Android SDK；
Android Development本科毕业
论文 Google
Android 手机嵌入式系统的研究与开发 目录1 绪论 ......................................................1 1.1 智能手机平台 .............................................. 1 1.2
Android 平台介绍 ......................................... 22
Android 的系统研究.........................................4 2.1
Android 构架 .............................................. 4 2.1.1
Android 的构架综述 ............................................. 4 2.1.2 内核层 ......................................................... 5 2.1.3
Android Runtime 和函数库层 ..................................... 5 2.1.4 Dalvik 虚拟机.................................................. 7 2.1.5
Android 的进程管理机制 ........................................ 10 2.1.6 应用程序框架层................................................ 11 2.1.7 应用程序层.................................................... 11 2.2
Android 的应用 ........................................... 11 2.2.1
Android 应用的组成 ............................................ 11 2.2.2 Activity...................................................... 12 2.2.3 Intent Receiver............................................... 12 2.2.4 Service....................................................... 12 2.2.5 Content Provider.............................................. 13 2.2.6 AndroidManifest.xml........................................... 13 2.3
Android 文件系统 ........................................ 15 2.3.1 系统文件夹分析................................................ 15 2.3.2 系统构架与系统文件的对应...................................... 163
Android 的开发............................................17 3.1
Android 开发工具 ......................................... 17 3.2
Android 开发平台的搭建 ................................... 17 3.3 简单短信功能软件（miniSMS）的开发 ........................ 17 3.3.1 miniSMS 工程建立及分析 ........................................ 18 3.3.2 AndroidManifest.xml 设计 ...................................... 19 3.3.3 UI 设计 ....................................................... 20 3.3.4 短信发送功能的实现............................................ 22 3.3.5 短信息的接收功能 .............................................. 24 3.3.6 虚拟机中运行.................................................. 28总结 .......................................................29参考文献 ...................................................30声 明 .....................................................31致 谢 .....................................................32附录 ....................................... 错误！未定义书签。
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Android 手机嵌入式系统的研究与开发1 绪论1.1 智能手机平台 说起手机，没有一个人会感到陌生。
近几年来一个名词一直影响着许许多多的手机用户，它就是智能手机。
智能手机凭借其强大的功能吸引住了许多用户的眼球，因为有了广大的用户基础，智能手机也风靡一时。
说起智能手机，除了他有一颗强大的CPU 和其他一些较高配置的硬件外，其真正的智能还要归功于其不可缺少的智能操作系统。
当今，智能手机所搭载的智能手机操作系统平台大致如下： （1）Symbian OS。
搭载在具有广泛群众基础的 Nokia 手机上，并以此占据了智能手机的半壁江山，其主要的智能平台为大部分诺基亚手机搭载的的 S60 系列和索尼爱立信手机搭载的 UIQ 系列； （2）Windows Mobile。
Microsoft 在桌面系统获得成功之后，觊觎手机的巨大市场开发的智能手机系统，因其界面和桌面 windows 系统较为接近和其强大的微软后台，成为国内市场占有率紧跟 Symbian 之后成为国人比较喜欢的操作系统； （3）Mac OS X（iPhone OS）。
苹果一直都是个性和时尚的代名词，受广大中高层次手机用户的喜欢。
iPhone，以其酷炫的 UI 和独特的操作方式，给传统手机带来一场革命，同时也给 Symbian 和 Windows Mobile 带来巨大冲击的； （4）Blackberry。
以商务应用为主，在国外尤其是欧美等地，受到商务人士欢迎的 Black Barry 占据了近一半的无线商务电子邮件业务市场，就连美国总统奥巴马也使用该品牌的手机。
但是在国内还是受到一些基础设施的制约，所以在国内市场不是太好； （5）Palm OS。
专门为 PDA 开发，一度占据了 90的 PDA 市场的份额，虽然其并不专门针对于手机设计，但是以其优秀性和对移动设备的支持同样使其能够成为一个优秀的手机操作系统。
（6）Linux。
对于 Linux 系统，想必很多人都不会太陌生，桌面系统中以其开源的特性，赢得了不少用户的喜爱。
智能手机平台的 Linux 同样具有源代码开放、软件授权费用低、应用开发人才资源丰富等优点，便于开发个人和行业应用。
但是因为其平台上的应用少而不被国人所接受。
（7）Google
Android。
自 2007 年推出，2008 年第一部搭载
Android 系统的 G1上市至今不到短短三年时间，他已被许多人接受并且认可及欢迎。
虽然如今的智能手机系统市场仍被 Symbian、Windows Mobile 的占领，但是 iPhone的革命以后，以及后起之秀
Android 的推出，在将来，智能手机市场将发生翻天覆地的变化。
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论文 Google
Android 手机嵌入式系统的研究与开发1.2
Android 平台介绍
Android 从诞生到现在也不过 3 年的时间，但是也就是在这短短的 3 年内
Android创造了一个迅速被人们知晓并追捧的奇迹。
2007 年 11 月 5 日，Google 与其他 33 家手机制造商包含摩托罗拉、宏达电、三星、LG、手机晶片供应商、软硬体供应商、电 信 业 者 所 联 合 组 成 的 开 放 手 持 装 置 联 盟 Open Handset Alliance， 发 布 了 名 为
Android 的开放手机软硬体平台。
该联盟的成员宣布日后都会在
Android 平台上开发他们的新的业务。
不久之后的 2008 年 9 月 24 日，T-Mobile 公司首度公布第一台
Android 手机G1的细节，同日 Google 也放出了
Android SDK 1.0 rc1。
这样
Android进入了人们的视线。
Android 以其特有的开放性优势越来越受到人们和智能手机厂商的关注。
对于第三放软件开发商来说，
Android 是一个真正意义上的开放性移动设备综合平台，
Android 系统是免费向开发人员提供的，这样就避免了开发中专利权的障碍。
因此，就能够为第三方软件开发商省下大笔资金。
对于设备制造商来说，
Android 是一个免费的平台。
当设备制造商每制造一台手机时，那些支付给手机系统制造商的费用也省去了，这样也降低了每台手机的生产费用，同时就降低了手机的价格，这样在市场上也提高了竞争力。
对硬体开发厂商来说，
Android 也是个开放的平台。
使用
Android 平台的厂商可以更具自己的需求以及能力为
Android 开发具有该厂商特色的功能，但是这样的增加完全不用考虑版权的问题。
同时
Android 平台支持各种先进的网络、绘图、3D 处理能力，可以用来提供更好的使用者体验。
Google
Android 系统作为一个完全开源的操作系统，是由操作系统Linux、中间件以及核心应用程序组成的软件栈software stack。
通过
android SDK 提供的API 以及相应的开发工具， 程序员可以很方便的开发
android 平台上的应用程序。
其整个系统由应用程序（Application），应用程序框架（Application Framework），应用程序库（Libraries），
Android 运行库（
Android Runtime），Linux 内核（LinuxKernel）五个部分组成。
Android 操作系统内置了一部分应用程序， 包括电子邮件客户端、SMS 程序、日历、地图、浏览器、通讯录以及其他的程序，值得一提的是这些所有的程序都是用 java 编写的。
因为应用程序框架使得组件更易于重用，所以开发者的应用程序可以很容易的调用 API 函数实现我们想要的功能。
在遵守应用程序框架的安全机制约束的前提下，开发者开发的一个应用程序可以使用其他程序所开发的功能。
虽然
Android 的应用程序是用 Java 语言开发的，但是
Android 给应用程序开发者提供了一系列的 C/C 程序库，通过
Android 的一些特殊的设计，我们开发者可以使用这些库，这在后面的叙述中将看到。
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Android 手机嵌入式系统的研究与开发 现今，
Android 操作系统已成为许多手机制造商的宠儿，其中包括 HTC、索尼爱立信、Samsung、摩托罗拉以及国内的联想、华为、海尔、华禹等。
其中值得一提的是摩托罗拉公司，就在 2009 年 11 月凭借其一款搭载
Android 平台的 Droid 手机，两个月内就突破百万台，击败了苹果的 iPhone 3GS，被《时代》杂志评选为“年度最佳科技产品”。
因此告别了两年多的低迷态势，走出了泥潭。
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Android 手机嵌入式系统的研究与开发2
Android 的系统研究2.1
Android 构架2.1.1
Android 的构架综述
Android 是一个包括操作系统，中间件以及一些重要应用程序的专门针对移动设 1备的层次结构的软件集 。
作为一个层次结构的软件集，一定有一个层次的系统构架，下图为
Android 的构架图： 图 2-1
Android 系统构架 从图 2-1 中明显的可以看出该系统从下到上包括 Linux 内核层、Libraries 和运行时环境层、应用程序框架层、应用程序层四层结构。
在
Android 的最下层的操作系统基于 Linux2.6 内核，往上的中间件包括 Libraries 和运行时环境层和应用程序框架层两个层次，最上层则是应用程序层。
在
Android 构架中，可以很明显的看到，底层的 Linux 内核则采用的是 C 语言，libraries 采用 C 或者 C，但是应用程序层、应用程序框架层和运行时环境中的
Android 核心库采用 Java 语言编写，也就是说
Android 虽然底层用的是 C 或者 C但是应用程序的开发则用的是 Java。
Google 采用这样的模式可能是因为相对于 C 或者 C，Java 的开发周期更短的缘故，这样的话就能在短时间内为
Android 提供大量 4本科毕业
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Android 手机嵌入式系统的研究与开发的应用软件。
我们知道，作为一个智能手机平台，只有拥有了大量的源源不断的应用程序作为支持，才能受人们的欢迎，从而才能占领市场。
之前 Nokia 的 s60 第三版就是一个很好的例子，因此 Nokia S60v3 的系统才被世人所熟知，并且曾经在智能手机行业占有很大的市场。
而另一个例子就是 Linux 系统，在所有操作系统中，稳定性和性能上能够和 Linux 抗衡的系统不多吧，但是在智能手机市场上为什么 Linux 却可以说是一败涂地，其原因也和其第三方应用少是脱不了关系的。
2.1.2 内核层 Google
Android 作为一个开源的操作系统其内核采用了同样开源的被业界认为是 相 当 稳 定 的 Linux 作 为 其 内 核 ， 其 中 Linux 内 核 包 括 以 下 功 能 模 块 ： 安 全Security、存储器管理Memory Management、进程管理Process Management、网络堆栈Network Stack、驱动程序模型Driver Model等，另外也在给其上层的软件和下层硬件间建立起一个抽象层Abstraction Layer。
同时
Android 在 Linux2.6 的内核上进行了一些增加和删改，使 Linux 更加适应 ARM 平台。
⑴增加了一个基于 ARM 构架的 GoldFish 平台作为虚拟机的虚拟 CPU。
⑵增加了 YAFFS2 FLASH 系统文件，因此增加了对 NANDFLASH 支持。
⑶增加了
Android 相关的驱动。
例如
Android 的 IPC（进程间通信机制）binder，使用这个能使运行的进程为其他进程提供服务；
Android 的日志系统（Logger）和内存控制台（Ram_console）；同时 Google 还重写了电源管理（Power） ⑷增加了新的共享方式 Ashmem（匿名共享内存），多个应用程序可以这种方式共享内存获取信息，为进程间提供大量共享内存，同时为内核提供回收和管理这个内存的机制。
2.1.3
Android Runtime 和函数库层2.1.3.1 函数库
Android 包含一些 C/C库，
Android 系统中的各种不同组件都能够使用这些库函数。
这些库函数通过
Android 应用程序框架为开发者提供服务。
以下列举了一些库函数 2： （ ①系统 C 库-一个专门为 Embedded Linux 设备定制的从 BSD Berkeley SoftwareDistribution 伯克利软件套件）继承来的标准 C 系统函数库。
②媒体库 - 基于 PacketVideo 公司的 OpenCORE 开发设计的。
该库支持 MPEG4H.264 MP3 AAC AMR JPG PNG 多种常用的音频、视频格式的回放和录制，同时支持静态图像文件。
③Surface 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，提供如同类似 iPhone 的界面管理功能。
5本科毕业
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Android 手机嵌入式系统的研究与开发 ④LibWebCore - 一个支持
Android 浏览器和一个可嵌入的 web 视图的最新的 web浏览器引擎。
⑤3D libraries - 基于 OpenGL ES 1.0 APIs 实现该库可以使用硬件 3D 加速如果可用或者使用高度优化的 3D 软加速。
⑥SQLite - 一个功能强劲的轻型关系型数据库引擎，
Android 中所有应用程序都可以调用它。
⑦FreeType -位图bitmap和矢量vector字体显示。
⑧SGL - 底层的 2D 图形引擎。
2.1.3.2
Android Runtime 前面说到
Android 采用 Java 作为应用程序的开发语言，但是虽然使用的是 Java语言，但是 Google 却没使用传统的 Java Runtime 来执行应用程序而是采用
Android 从自己特有的
Android Runtime。
Android 的系统构架图中可以清楚的看到，AndroidRuntime 由
Android 函数库（
Android Libraries）和 Dalvik 虚拟机组成 3。
Android 函数库中里包含了大部分 Java 程序语言所需要调用的函数库，如 datastructure network utilities file system 等，其中很多代码是源于 2005 年的Apache Harmony 项目。
这样做的话能够使
Android 的虚拟机的类库与 Java SE 的类库有非常大的相似性，进而提高了 Java SE 类库的兼容性，最大限度的降低了一个程序员从 Java 平台开发到 Andorid 平台开发的难度，这样就降低了对
Android 开发的准备时间以及前期培训的费用，从而降低了
Android 应用程序开发的周期以及开发费用，这样的话短时间内就能让 Google
Android 系统能够拥有大量的可执行的应用程序。
另外，使用 Apache Harmony 类库还能完全摆脱 Sun 的束缚而走上完全开源的 Java之路，这样也奉行了 Google 对
Android 完全开源的原则。
我们知道，对一个应用程序而言，都采用一个属于该应用程序的进程作为执行的载体，同样，对于
Android 也是，一个应用程序也是有一个属于它的进程。
之前说过
Android 采用 Java 作为开发语言，在进程执行时应该会有一个 Java 虚拟机来为进程提供服务。
在
Android 构架图中可以看到， 该系统采用的是一个叫做 Dalvik 的虚拟机。
在前面的研究中我们了解到 Dalvik 虚拟机是一个 Java 虚拟机，但是又和 Java虚拟机有所不同。
Dalvik 虚拟机和传统的 Java 虚拟机所不同之处的是传统的 Java 而虚拟机是一个虚拟机来为不同应用程序提供服务， Google 自己开发的 Dalvik 虚拟机则是每一个
Android 应用程序都拥有一个其自身的 Dalvik 虚拟机，换句话说就是专属于每一个应用程序对应着一个 Dalvik 虚拟机而这个 Dalvik 虚拟机相当于一个执行个体。
有关 Dalvik 虚拟机的内容将在下一个部分详细说明。
Android 函数库和 Dalvik 虚拟机组成了
Android 的运行时环境。
从图中可以看到，
Android Runtime 和 Libraries 在同一层，建立在 Linux Kernel 层之上，与 LinuxKernel 没有交集，而是直接嵌套到 libraries 中。
我们之前说过，我们开发者可以 6本科毕业
论文 Google
Android 手机嵌入式系统的研究与开发调用 C 和 C的一些类库。
其实就是这样
Android Runtime 与 Libraries 在同一层的设计并同时让 An.
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2013-9-18
