Android开发将来的出路何在

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，已经再也不像前几年前那么火爆。正如一种编程语言若是经历过盛极一时，那么必然有这样的一条曲线，像咱们学的正弦曲线先急速上升，而后到达顶点，而后再降低，最后再趋近一个平稳的值。
能够看到，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，不少大佬称之为互联网的下半场。若是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，相比以前以前面试只问Android四大组件，数据库，网络和项目经验不一样，如今面试Android岗位会设计各类原理（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。除此以外，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，因此说，Android的面试已经不可同日而语。

关于Android的面试，能够参考我以前的文章：
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的将来如何？

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延续着每一年发布新系统的频率。每一年Android都会带来不少的系特性，特别是最近几年，随着Android对底层系统的优化，Android和iOS的差距愈来愈小。

下面咱们来看一下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

无论是什么系统，必然会面临多个版本的迭代。做为目前最流行的移动操做系统之一，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每一个版本的更新状况。
图中是每一个大版本中最具表明性的特征标记在图中，并不表明着该版本所有特征，一样专项计划也不是只在某一个版本执行，好比续航和性能优化，每个版本都在持续改进中，Treble计划也一直在迭代至今。下面，咱们来看一下Android历个版本的更新状况。

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，但愿能像“黄油”同样顺滑。 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、翻页等操做更加一致与顺滑。

Android 4.4系统，Google开展了瘦身计划（Project Svelte），力求下降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可正常运行在全部Android手机，从而减小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），力求提高续航能力，这方面Google落后于业界厂商，厂商直面用户对续航尤其迫切，每每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，大幅提高运行效率。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，让用户可以更好地了解和控制权限；引入了Doze模式，进一步提高电池续航能力。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），从新架构Android，将安卓系统框架与Vendor层解耦，力求完全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。系统层面增强对后台服务、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作省电优化，继续强化Treble计划；文件系统(sdcardf/F2FS)持续提高；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辈子物识别身份验证界面。 UI设计上，新的手势导航，增强支持刘海屏，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）不容许厂商直接修改，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

无论Android系统如何升级，可是Android的总体架构是基本没有改变的，即从上到下能够分为应用程序层、 应用框架层、系统运行库层和Linux内核层，以下图所示。

1， 应用程序层

顶层中有全部的Android应用程序，包括通信录、浏览器等，你写的应用程序也被安装在这层；全部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类API，Android自带的一些核心应用就是使用这些API完成的，开发者也能够经过使用API来构建本身的应用程序。

• 活动管理者（Activity Manager）：控制应用程序生命周期和活动栈的全部方面
• 内容提供器（Content Providers）：容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）：容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，用于建立应用程序用户界面

3，系统运行库层

程序库

Android包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不一样的组件使用。他们经过Android应用程序框架为开发者提供服务，如下是一些核心库：

• 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; 该库支持多种经常使用的音频、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。H26四、MP三、AAC、AMR、JPG、PNG。
• Surface Manager：对显示子系统的管理，而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：一个对于全部应用程序可用，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。

每个Android应用程序都在它本身的进程中运行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟机实例。Dalvik被设计成一个设备能够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作了优化。同时虚拟机是基于寄存器的，全部的类都经由java编译器编译，而后经过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，好比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设备各类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缘由，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一直在努力从技术角度来解决碎片化问题。从Android 8.0提出Treble项目，从新架构系统将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一直在竭尽全力地持续完善Treble项目，力争加快系统升级速度。

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维护升级对厂商来讲成本是昂贵的，Ｇoogle感受到对Android系统掌控力度不足，要想完全改变，除非不让各大厂商定制化，这势必致使Android手机彻底同质化，手机厂商就无法玩了，等于自掘坟墓，Google确定不会这么干。因而，Google在Android 10.0提出了”Project Mainline“，将对隐私、安全、兼容性形成重大影响的少数模块独立成module，每一个module打包成APEX格式（一种相似于APK的新格式），由Google经过应用商店按期来升级，从而保证低版本的手机不会由于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但愿统一管控的机制，厂商但愿最大的自由定制空间，这是一场有趣的角逐，笔者跟团队一块儿跟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更新机制以下图。

Android应用开发演进

Android系统离不开各App来提供丰富的功能，下面再来讲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，都说明如今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，能够在最大程度上保证不一样平台、不一样设备的体验一致性，逻辑处理使用Dart语言，执行效率比JavaScript高。另外，Google内部正在开发的另外一个操做系统Fuchsia的UI layer采用的是Flutter，也就是说Flutter自然能够支持Android、IOS以及将来的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仍是更有优点。

跨平台相关的内容能够参考：移动跨平台技术方案总结

应用架构

所谓软件架构（Software Architecture），是指软件开发过程当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，前后提出了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不只要操做数据，并且要更新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，程序修补过程无需从新发版！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，好比Tinker，Andfix，Sophix等。
插件化则是为了减小模块耦合，可减小主程序的规模，可按需加载，好比DroidPlugin，OpenAtlas等。关于各个热修复与插件化的细节再也不展开，这里就说一点，Android 7.0对Native的NDK的调用限制是手铐，尤为是Android 9.0对Java层SDK的调用限制就是脚铐，那么对于Android应用想再搞插件化之类的黑科技即是带着脚手铐跳舞，能跳但舞姿可能不太美观。

关于热修复能够参考：
Android热修复技术总结
Android 热修复框架比较

关于插件化则能够参考：
深刻理解Android插件化技术
Android插件化常见冲突解决
Android 插件化的Hook方案
携程Android App的插件化和动态加载技术剖析
蘑菇街Android组件化与插件化
Android 插件化之ClassLoader详解

App动态化框架

随着应用不断演讲，功能愈来愈复杂，且应用针对不一样屏幕设备、不一样国家语言资源都打包在同一个App，致使应用包不断增大，据统计自2012年以来应用包大小增加5倍。虽然如今手机的存储空间愈来愈大，但用户照片、视频等媒体文件品质在逐渐提高，致使设备可用空间逐渐紧缩。为此Google在去年Google I/O大会讲述Android引入新的App动态化框架（即Android App Bundle，缩写为AAB）。利用Split Apk完成动态加载，使用AAB动态下发方式，可显著缩小应用体积，减小对存储空间的占用。

App Bundle相关的内容能够参考：
Android动态化框架App Bundles简介

Kotlin

Kotlin是Google推荐的官方静态编程语言，与Java互通，可相互转换。Kotlin编译成Java字节码，也能够编译成JavaScript，运行在没有JVM的设备上，简洁安全。使用Kotlin更快速地编写Android应用，能够提升开发者的工做效率，少编写样板代码，被称之为 Android 世界的Swift。
谷歌开发者社区作过一个问卷调查，大概有50%的Android开发者已使用过Kotlin。这里并不是鼓励你们必定都要使用Kotlin，学习新语言就像一次投资，要权衡团队成本与收益之间的利弊。若是你是一位原生Android开发，那么掌握Kotlin将是你必须掌握的技能。做为一名移动开发老兵，笔者在2018年出版了一本《Kotlin入门与实战》，Kotlin简洁的语法至今令我印象深入。

Fuchsia

Fuchsia，是由Google公司开发的继Android和Chrome OS以后的第三个系统，已在Github中公开的部分源码能够得知。不一样于安卓使用的Linux内核，Fuchsia采用的比较新的Zircon的内核。该系统与当下Android相比，不管是存储器仍是内存之类的硬件要求都大幅下降，能够看出这是一款面向物联网的家用电器用的系统。据悉Flutter引擎+Dart语言将颇有可能成为Fuchsia系统主要的UI开发框架。谷歌Fuchsia选择Flutter做为UI并不使人意外，毕竟Dart语言由谷歌亲生，一方面不用担忧被人起诉，另外当Fuchsia有须要时，也能灵活地在Dart虚拟机作出针对性的改变。

Fuchsia会是Android的终结者吗? 笔者认为至少将来三五年内不太可能取代Android。当年为了和苹果iOS抗衡，Android系统研发做为Google重中之重，在这种状况下，Android诞生依然花费了Google 3年时间。而Fuchsia只是公司目前的实验项目，且Fuchsia并不是基于业界成熟Linux内核，而是采用全新Zircon内核，项目工程路还很远。下面是Fuchsia的整个技术架构图。
从Fuchsia技术架构来看，内核层zircon的基础LK是专为嵌入式应用中小型系统设计的内核，代码简洁，适合嵌入式设备和高性能设备，好比IOT、移动可穿戴设备等，目前这些领域标准化级别的垄断者。以及在框架层中有着语音交互、云端以及智能化等模块，由此笔者揣测将来Fuchsia率先应用在音控等智能设备。

Fuchsia基于功能的模块化操做系统，应该会使各组件模块能独立升级更新能力，保证体验一致性。Fuchsia在IOT领域占据必定份额后，加之其良好的跨平台，能够再逐步渗透到移动手机、笔记本电脑等设备，进而三位一体，打造手机、电脑与IOT完美的互联互通的统一平台体验，让多端设备都离不开Fuchsia。在2018年10月，在“蓝牙特别兴趣小组（Bluetooth SIG）”举办的UnPlugFest（UPF）测试大会上，Google再展现了Fuchsia与Android设备的互联性，能够窥见一斑。Fuchsia的定位是物联网，相信随着5G时代的到来，Fuchsia将可能一统江湖。不过，目前来看，Fuchsia还有至关长的路要走。

Android开发的将来

移动操做系统的演变过程，从按键交互的塞班功能机到触摸屏交互的Android/IOS智能机，从小屏幕手机到全面屏、刘海屏、水滴屏。总结一下，任何系统无非干两件事：输入和输出，接收到外部输入信号后通过操做系统处理后输出信息。

Android发展至今，已成为全球用户量最普遍的移动操做系统，手机行业竞争异常激烈，通过几番洗牌，国内手机厂商主要是华米OV四大公司，而且随着移动互联网增加见顶，国内Android开发的需求也愈来愈少，那么Android的将来在哪里呢？

目前，Android在应用层次的发展已经见顶，将来的发展主要集中在人工智能和5G结合的产业，智能汽车、智能家居、IOT都将是Android发展的广阔市场。但就目前人工智能的奇点还没到来，技术还处于前期阶段，一旦奇点来临将会爆炸式发展，或将从新定义生活方式。汽车的智能化和互联网化是将来一大趋势，Google这两年确实在汽车领域发力，Android Auto在过去一年的用户增加250％。天生的移动特性加上愈来愈多的互联网服务需求，汽车须要一个具有多种感知能力的系统，或将成为是继手机、电视后Android的下一重点开拓领域。

对于Android开发人员来讲，我有如下几点建议：

• 在Android领域深耕，作到极致，努力成为这个方向的专家，提高工程架构思惟和能力，由于软件工程思想都是相通的。只要一个领域作到极致，即使Android被淘汰了，换新领域面试官依然会相信你也能作到极致。
• 在有深度的状况下，适当拓宽本身的广度，在每完成一个项目后就进行总结，并可以熟知整个系统的总体架构，对核心有深入的认知。

关于做者：做为一名移动开发老兵，我从11年开始从事移动开发，从业的时间基本见证了Android的诞生、成长、成熟到如今的稳定。而且，从16年开始，我更多的时间是专一在移动跨平台和移动架构上，也出版了诸如《React Native移动开发实战》、《Kotlin入门与实战》，《Weex跨平台开发实战》和《React Native开发进阶》等移动开发的书籍。将来我还将深耕在移动开发中，不过更多的是关注移动开发的效率和质量方面，由于移动开发须要的是沉淀。