Proiect SOA Android Kit Katstst.elia.pub.ro/news/SOA/Teme_SOA_13_14/AndroidKitKat... · 2014. 1....

Proiect SOA

– Android Kit Kat –

Profesor coordonator: Student:

Stăncescu Ștefan Bajura George Andrei

Master IISC

Universitatea “Politehnica” din București Facultatea de Electronică, Telecomunicații și tehnologia informației

2

Contents

1. Prezentare Generală ................................................................................................................................. 3

1.1 Scurt istoric ......................................................................................................................................... 3

1.2 Caracteristici ale sistemului Android .................................................................................................. 4

1.3 SDK-ul oferit de Android ..................................................................................................................... 5

1.4 Versiuni Android ................................................................................................................................. 6

2. Arhitectura Android OS ............................................................................................................................. 7

2.1. Kernel, librarii ..................................................................................................................................... 7

2.1.1 Linux Kernel 2.6 .......................................................................................................................... 10

2.2. Procese, fire de executie (threads) .................................................................................................. 15

2.2.1. Executia proceselor ................................................................................................................... 15

2.2.2 Realizarea firelor de executie(threads) ...................................................................................... 17

2.3 Modalitatea de stocare a datelor ..................................................................................................... 18

2.3.1 Baza de date ............................................................................................................................... 19

2.3.2 Tipuri de fisiere si preferences ................................................................................................... 19

2.3.3 Network ..................................................................................................................................... 19

3. Avantajele/Imbunatatirile aduse de noua versiune ............................................................................... 20

3.1. Diminuarea cerintelor hardware ..................................................................................................... 20

3.2 Noi capabilitati NFC prin intermediul HCE (host card emulation) .................................................... 20

3.3 Framework pentru imprimare .......................................................................................................... 21

3.4 Framework pentru accesul la mediile de stocare ............................................................................. 22

3.5 Senzori de joasa putere..................................................................................................................... 22

3.5.1 Gruparea senzorilor ................................................................................................................... 22

3.5.2 Detectia si contorizarea pasilor ................................................................................................. 23

3.6 Noi capabilitati media ....................................................................................................................... 23

3.6.1 Inregistrarea continutului afisat pe ecran.................................................................................. 23

3.6.2 Monitorizare audio .................................................................................................................... 23

3.7 Capacitati de randare imbunatatite .................................................................................................. 24

3.7.1 Îmbunătățiri de performanță (live) ............................................................................................ 24

3.7.2 Accelerarea GPU ........................................................................................................................ 24

Bibliografie .................................................................................................................................................. 25


3

1. Prezentare Generală

1.1 Scurt istoric

Android este o platformă software și un sistem de operare pentru dispozitive și

telefoane mobile bazată pe nucleul Linux, dezvoltată inițial de Google, iar mai târziu de

consorțiul comercial Open Handset Alliance. Android permite dezvoltatorilor să scrie cod

gestionat în limbajul Java, controlând dispozitivul prin intermediul API-ului dezvoltat de Google.

Lansarea platformei Android la 5 noiembrie 2007 a fost anunțată prin fondarea Open

Handset Alliance, un consorțiu de 48 de companii de hardware, software și de telecomunicații,

consacrat dezvoltării de standarde deschise pentru dispozitive mobile. Google a lansat cea mai

mare parte a codului Android sub licența Apache, o licență de tip free-software și open source.

La 5 noiembrie 2007 a fost făcut public Open Handset Alliance, un consorțiu incluzând Google,

HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-Mobile, Sprint Nextel și Nvidia, cu scopul de a dezvolta

standarde deschise pentru dispozitive mobile. Odată cu formarea Open Handset Alliance, OHA

a dezvăluit de asemenea primul său produs, Android, o platformă pentru dispozitive mobile

construită pe nucleul Linux, versiunea 2.6.

La 9 decembrie 2008, a fost anunțat că 14 noi membri au aderat la proiectul Android, incluzând:

Sony Ericsson, Vodafone Group Plc, ARM Holdings Plc, Asustek Computer Inc, Toshiba Corp și

Garmin Ltd.

Începând cu 21 octombrie 2008, Android a fost disponibil ca Open Source. Google a

deschis întregul cod sursă (inclusiv suportul pentru rețea și telefonie), care anterior era

indisponibil, sub licența Apache. Sub licența Apache producătorii sunt liberi să adauge extensii

proprietare, fără a le face disponibile comunității open source. În timp ce contribuțiile Google la

această platformă se așteaptă să rămână open source, numărul versiunilor derivate ar putea

exploda, folosind o varietate de licențe.

Fiind un sistem de operare open source foarte flexibil si permisiv, ofera posibilitatea

unei distributii libere si totodata, a imbunatatirii lui , atat de catre utilizatori de telefoane

mobile inteligente, cat si de producatorii de astfel de device-uri(tablete, smartphone-uri).

Acesti factori au permis ca Android sa devina una dintre cele mai utilizate platforme

astazi, de catre smartphone-uri, fiind una dintre alegerile preferate in ceea ce priveste

software-ul, de companiile ce au nevoie de un sistem de operare low-cost , customizabil, si usor

de folosit pentru dispozitivele high-tech pe care acestea le dezvoltă.

Ca rezultat, în ciuda faptului că a fost proiectat că în primul rând pentru telefoane și

tablete , au fost dezvoltate aplicații suplimentare pe televizoare, console de jocuri și alte


4

electronice. Caracterul deschis al Android-ului a încurajat o mare comunitate de dezvoltatori sa

utilizeze codul sursă pentru a dezvolta proiecte, la care se adauga noi caracteristici pentru

utilizatorii avansați sau sa utilizeze Android pe dispozitive care au beneficiat initial de alte

sisteme de operare. [1]

1.2 Caracteristici ale sistemului Android

Configurații dispozitive: Platforma este adaptabilă la configurații mai mari, VGA, biblioteci grafice

2D, biblioteci grafice 3D bazate pe specificația OpenGL ES 1.0 și configurații

tradiționale smartphone.

Stocare de date Software-ul de baze de date SQLite este utilizat în scopul stocării datelor

Conectivitate Android suportă tehnologii de conectivitate incluzând GSM/EDGE, CDMA,

EV-DO, UMTS, Bluetooth și Wi-Fi.

Mesagerie instant SMS și MMS sunt formele de mesagerie instant disponibile, inclusiv

conversații de mesaje text.

Navigatorul de web Navigatorul de web disponibil în Android este bazat pe platforma de

aplicații open source WebKit.

Mașina virtuală Dalvik Software-ul scris în Java poate fi compilat în cod mașină Dalvik și executat

de mașina virtuală Dalvik, care este o implementare specializată de mașină

virtuală concepută pentru utilizarea în dispozitivele mobile, deși teoretic nu

este o Mașină Virtuală Java standard.

Suport media Android acceptă următoarele formate media audio/video/imagine: MPEG-

4, H.264, MP3, AAC, OGG, AMR, JPEG, PNG, GIF.

Suport hardware

adițional

Android poate utiliza camere video/foto, touchscreen, GPS, accelerometru,

și grafică accelerată 3D.

Mediu de dezvoltare Include un emulator de dispozitive, unelte de depanare, profilare de

memorie și de performanță, un plug-in pentru mediul de dezvoltare Eclipse.

Piața Android Similar cu App Store-ul de pe iPhone, Piața Android este un catalog de

aplicații care pot fi descărcate și instalate pe hardware-ul țintă prin

comunicație fără fir, fără a se utiliza un PC. Inițial au fost acceptate doar


5

aplicații gratuite. Aplicații contra cost sunt disponibile pe Piața Android

începând cu 19 februarie 2009

Multi-touch Android are suport nativ pentru multi-touch, dar această funcționalitate

este dezactivată (posibil pentru a se evita încălcarea brevetelor Apple pe

tehnologia touch-screen).O modificare neoficială, care permite multi-touch

a fost dezvoltată

1.3 SDK-ul oferit de Android

SDK-ul Android include un set complet de instrumente de dezvoltare. Acestea includ un

program de depanare, biblioteci, un emulator de dispozitiv , documentație, mostre de cod și

tutoriale. Platformele de dezvoltare sprijinite în prezent includ calculatoare bazate pe x86 care

rulează Linux (orice distribuție Linux desktop modernă), Mac OS X 10.4.8 sau mai recent,

Windows XP ,Vista, 7 sau 8. Cerințele includ, de asemenea, Java Development Kit, Apache Ant,

și Python 2.2 sau o versiune ulterioară.

Mediul de dezvoltare (IDE) suportat oficial este Eclipse (3.2 sau mai recent), utilizând

plug-in-ul Android Development Tools (ADT), deși dezvoltatorii pot folosi orice editor de text

pentru a edita fișiere XML și Java și apoi să utilizeze unelte din linia de comandă pentru a crea,

să construi și depana aplicații Android.

La 18 august 2008, a fost lansat Android SDK 0.9 beta. Această versiune oferă un API

actualizată și extinsă, instrumente de dezvoltare îmbunătățite și un design actualizat pentru

ecranul de bază. Instrucțiuni detaliate pentru actualizare sunt disponibile pentru cei care

lucrează deja cu o versiune anterioară.

La 23 septembrie 2008 a fost lansat SDK-ul Android 1.0 . Conform documentației de

lansare, includea "în principal remedii pentru probleme, deși au fost adaugate unele capabilități

mai puțin semnificative". Includea, de asemenea, câteva modificări ale API-ului față de

versiunea 0.9. 5

Pe 9 martie 2009, Google a lansat versiunea 1.1 pentru telefonul Android Dev. Deși

există câteva actualizări estetice, câteva actualizări cruciale includ suport pentru "căutare prin

voce, aplicații contra cost, remedii pentru ceasul cu alarmă, remediu pentru blocarea la

trimiterea gmail, notificări de poștă electronică și intervale de împrospătare, iar acum hartile

afișează evaluări de firme". Un alt update important este că telefoanele Dev pot acum accesa

aplicații plătite și dezvoltatorii le pot vedea acum pe Piața Android.


6

1.4 Versiuni Android

Versiunile Android in ordine cronologica inversă:

Versiune Pseudonim Data lansarii Nivel API Rata de utilizare

4.4 KitKat October 31, 2013 19 1.1%

4.3.x

Jelly Bean

July 24, 2013 18 4.2%

4.2.x November 13, 2012 17 12.9%

4.1.x July 9, 2012 16 37.4%

4.0.3–4.0.4 Ice Cream Sandwich December 16, 2011 15 18.6%

3.2 Honeycomb July 15, 2011 13 0.1%

2.3.3–2.3.7 Gingerbread February 9, 2011 10 24.1%

2.2 Froyo May 20, 2010 8 1.6%

http://en.wikipedia.org/wiki/Application_programming_interface

http://en.wikipedia.org/wiki/KitKat_(operating_system)

http://en.wikipedia.org/wiki/KitKat_(operating_system)

http://en.wikipedia.org/wiki/Jelly_Bean_(operating_system)




http://en.wikipedia.org/wiki/Ice_Cream_Sandwich_(operating_system)

http://en.wikipedia.org/wiki/Ice_Cream_Sandwich_(operating_system)

http://en.wikipedia.org/wiki/Honeycomb_(operating_system)

http://en.wikipedia.org/wiki/Honeycomb_(operating_system)

http://en.wikipedia.org/wiki/Android_2.3

http://en.wikipedia.org/wiki/Android_2.3

http://en.wikipedia.org/wiki/Android_Froyo

http://en.wikipedia.org/wiki/Android_Froyo


7

2. Arhitectura Android OS

2.1. Kernel, librarii

Arhitectura Android poate fi observata in figura urmatoare:

Cand vorbim de arhitectura Android OS , ne gandim la faptul ca acest sistem de operare

este o stiva software de layere(straturi),unde fiecare layer este un grup alcatuit din mai multe

componente de program.Pentru a intelege mai bine aceasta arhitectura,ea trebuie parcursa de

la baza catre varf.[2]

Practic,arhitecura cuprinde urmatoarele straturi:

Applications layer(aplicații scrise în Java, executate în Dalvik)

Framework services and libraries layer(scris cea mai mare parte în Java)

Applications and most framework code executed in a virtual machine layer

Native libraries, daemons and services layer(scrise în C sau C + +)


8

Kernel-ul Linux, care include drivere pentru hardware, retea, accesul la de fișierul de

sistem și comunicarea inter-proces.[2]

Kernel

Android constă dintr-un strat ce are ca baza kernel-ul Linux 2.6 și Linux Kernel 3.x ( pt

varianta Android 4.0 ), cu middleware, biblioteci și API-uri scrise în C și aplicații software ce

rulează pe un application framework, care include biblioteci Java bazate pe Apache Harmony.

Întregul sistem de operare Android este construit deasupra stratului de bazaLinux Kernel 2.6, cu

unele modificări suplimentare arhitecturale efectuate de către Google.[3]

Nucleul Linux include multitasking real, memorie virtuală, biblioteci partajate, demand

loading, executabile partajate copy-on-write, gestiunea memoriei corectă, și rețele TCP/IP.

Astăzi, Linux este un nucleu monolitic cu încărcare de module. Device drivere și extensii de

nucleu rulează tipic în inelul 0, cu acces total la hardware, deși unele rulează în spațiul utilizator.

Spre deosebire de nucleele monolitice standard, device driver-ele se configurează ușor ca

module, și se încarcă sau se descarcă în timpul rulării sistemului. Tot spre deosebire de nucleele

monolitice standard, device driver-ele pot fi pre-empted în anumite condiții. Acest din urmă

feature a fost adăugat pentru a trata întreruperile hardware corect, și pentru a îmbunătăți

suportul pentru multiprocesare simetrică. Procesul de pre-empty ameliorează latența, crescând

viteza de răspuns și făcând Linux mai potrivit pentru aplicații de timp real.[3]

Acest OS folosește mașina virtuală Dalvik ce beneficiaza de compilator just-in-time,

pentru a rula Dalvik DEX-cod (Dalvik executabil), care este de obicei tradus din Java

bytecode.[3]

Principala platforma hardware utilizata de Android este arhitectura ARM.

Cea mai noua varianta 3.3 este prezenta pe device-urile ce folosesc Android 4.0, respectiv 4.1,

kernelul fiind imbunatatit in principal pentru bug-fixing.Cele mai importante schimbari fata de

versiunile anterioare sunt:

Btrfs

Suport pentru restriping între diferite niveluri RAID, echilibrarea îmbunătățită și instrumente de

depanare.


9

Open vSwitch

Implementarea avansata a unui switch de rețea, cu suport specializat complet, pentru mediul

virtual.

Teaming network interface

Inlocuirea bonding-driverului, ce oferă conexiune de rețea rapidă și stabilă.

Byte Queue Limits and Per-cgroup TCP buffer limits

Limitele configurabile pentru buffere pentru a preveni problemele de latență excesive.

Network priority control group

Interfata Administrator pentru stabilirea priorității traficului in aplicații.

Enhanced ext4 online resizing

Redimensionarea Ioctl mai rapidă și mai flexibilă, astefl incat Kernelul poate efectua toate

activitățile de resizing.

Support for Texas Instruments C6X architecture

Suport pentru cele mai recente multi-core-uri DSP Texas Instruments.

EFI boot support

Stub-ul de boot poate fi acum executate direct de către EFI firmware-ul.

Librarii

In materie de librarii, Android include un set de biblioteci C / C + + utilizate de diferitele

componente ale sistemului. Acestea sunt expuse dezvoltatorilor prin intermediul application

framework-ului.Acest layer(al librariilor) permite device-ului echipat cu Android OS sa lucreze

cu diferite tipuri de date.

Cele mai inportante librarii sunt:

System C library - BSD-derivata din standardul C(libc) ,a fost imbunatatita pentru embedded

Linux-based devices

Media Libraries – bazata pe PacketVideo's OpenCORE; librariile suporta playback si

inregistrarea formatelor audio si videa cunoscute,dar si a formatelor de imagine, incluzand

MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, and PNG

Surface Manager - gestionează accesul la subsistemul de afișare și straturile 2D și 3D din mai

multe aplicații

LibWebCore – un engine web browser modern,ce aduce impreuna Android browser si

embeddable web view

SGL – engine pentru support grafic 2D

3D libraries – implementare bazata pe OpenGL ES 1.0 APIs; librariile fie utilizeaza hardware

3D acceleration,fie 3D software rasterizer

FreeType - bitmap si vector de redare font

SQLite- un motor de baze de date relaționale disponibil pentru toate aplicațiile


10

2.1.1 Linux Kernel 2.6

In martie 2001, si mai apoi, in iunie 2002, dezvoltatorii core-ului kernel s-a reunit la Summit-ul

Kernel. Scopul principal al Kernel-ului 2.5 era sa faca update-ul layer-ului block (layer

responsabil de dispozitivele bloc, precum hard-drive-urile). Alte teme aduse in discutie au fost:

scalabilitatea, raspunsul sistemului si memoria virtuala. Lista update-urilor este urmatoarea:

- Process scheduler

- Kernel preventiv

- Imbunatatiri ale timpului de raspuns

- Redesign-ul layer-ului bloc

- Imbunatatirea subsistemului `memorie virtuala`

- Imbunatatirea suportului firelor de executie

- Layer de sunet nou.

Process scheduler

Process scheduler-ul este subsistemul kernelului responsabil cu alocarea timpului de procesor.

El este cel care decide ce proces este rulat, si cand. De multe ori, aceasta nu este o sarcina

usoara. Acesta trebuie sa se asigura ca din toata lista proceselor, cel mai important va fi mereu

cel care ruleaza. Imbunatatirile ce se doreau a fi aduse aduse la nivelul organizatorului au fost

urmatoarele:

- Organizare O(1) completa. Fiecare algoritm din cadrul organizatorului ar trebuie sa se

execute intr-o perioada de timp constanta, indiferent de numarul de procese care

ruleaza.

- Scalabilitate SMP perfecta. Ideal ar fi ca fiecare procesor ar trebuie sa aiba propria lista

de procese rulabile din care organizatorul sa aleaga (runque).

- Imbunatatirea afinitatii SMP. Ar trebui sa tinda natural sa grupeze task-urile pe un CPU

anume si sa le ruleze acolo. Migrarea task-urilor de la un CPU la altul ar trebui sa fie

facuta doar in cazul rezolvarii unor distributii neuniforme in ceea ce priveste lungimea

listelor runque.

Noul organizator respecta cerintele descrise mai sus. Prima cerinta, organizarea O(1) completa

se refera timpul de procesare al algoritmului folosit pentru selectia task-ului primordial.

Indiferent de dimensiunea listei de procese eligibile pentru a rulare, timpul in care acest

algoritm este rulat trebuie sa fie mereu acelasi (constant). In vechiul organizator, algoritmul

putea fi sintetizat astfel:


11

for (each runnable process on the system) {

find worthiness of this process

if (this is the worthiest process yet) {

remember it

}

}

run the most worthy process

In noua varianta, este verificata eligibilitatea fiecarui proces. Asta presupune ca algoritmul sa

cicleze de n ori pentru n procese. Mai mult, acesta este un algoritm de ordin O(n) – scaleaza

linear cu numarul proceselor. Acesta ar putea fi descris de urmatoarea secventa de pseudocod:

get the highest priority level that has processes

get first process in the list at that priority level

run this process

O alta imbunatatire adusa de noul organiator este accesul rapid la cel mai prioritar proces si la

primult proces din lista. Acesta tine o tabela cu toate aceste procese, putand astfel doar sa

selecteze procesul dorit, fata de a-l cauta, cum facea pana la 2.6.

A doua cerinta se refera la scalabilitatea perfecta SMP. Asta implica ca , in cazul in case se

adauga procesoare la un sistem dat, performantele organizatorului la nivel de procesor raman

neschimbate. Acest lucru nu era valabil in vechea versiune, odata cu cresterea numarului de

procesoare, scazand performantele organizatorului per procesor. Exista un overhead

considerabil dat de acest update, tocmai pentru asta introducandu-se un blocaj pe fiecare

runque, la un moment dat, doar un singur procesor putand avea acces concurent la organizator.

Noul organizator imparte lista ‘runque’ globala in liste individuale per procesor.

Fig 1. Runqueue 2.4 Runqueue 2.5/2.6


12

Preemtive kernel

Actualizarea este valabila de la versiunea 2.5.4. Pana la acest moment, procesele se executau

consecutiv. Aceasta modificarea ridica probleme de securitate la nivelul datelor impartasite de

procese. Sistemul SMP (multiprocesare simetrica) se ocupa de acesta problema de securitate.

Mecanismele folosite de acest sistem pentru protectia in conditii de multiprocesare simetrica,

au fost usor de adaptat pentru a oferi securitate in contextul unui kernel preventiv.

Imbunatatiri ale timpului de raspuns

Kernelul preventiv atrage dupa sine imbunatatirea timpului de raspuns, sistemul putand

detecta acu urmatorul `bottleneck`. Dezvoltatorii si-au concentrat atentia asupra algoritmilor in

ideea micsorarii latentei. Pentru asta, au avut in vedere memoria virtuala(VM - `virtual

memory`) si sistemul de fisiere virtual (VFS - `virtual file system`), si, consecutiv, reducand

durata de `lock`.

Redesign al layer-ului bloc

Incepand cu versiunea 2.5.1, cea mai importanta modificare a constat in creearea unei structuri

generice si flexibile pentru a reprezenta request-urile bloc I/O, eliminarea bufferelor de bounce

si suportul I/O direct in memoria inalta, transformand lock-ul io_request_lock per queue, si

realizarea unui nou organizator I/O.

Pana la versiunea 2.5, layerul bloc folosea o structura `buffer-head` pentru reprezentarea

request-urilor I/O. Aceasta metoda era ineficienta din multiple motive, principalul fiind cel ca

layer-ul bloc trebuia sa divida structurile de date in bucati mai mici , doar pentru a le reconstrui

mai apoi in organizatorul I/O. In versiunea 2.5, kernel-ul foloseste o structura de date noua,

struct `bio`, pentru repprezentarea request-urilor I/O. Aceasta este o structura simplificata,

potrivita pentru request-urile I/O raw dau din buffer, lucreaza cu memoria inalta iar datele pot

fi impartite si reconstruite cu usurinta. Rezulta un cod mai curat si mai eficient.

In aceasta versiune a kernel-ului s-a renuntat la hop-ul extra necesar pana acum (low memory)

pentru transferul datelor de pe un dispozitiv de tip bloc in memoria de nivel inalt.


13

Fig. 2 Hop-ul intermediar(low memory) pentru accesul datelor

de pe dispozitivele de tip bloc

(buffer-ul bounce)

S-a trecut de la lista globala de procese la liste individuale de procese per procesor, fiecare lista

cu lock-ul ei.

Fig 3. Kernel-ul 2.5 introduce un lock per lista de request-uri (in asteptare)

O imbunatatire majora este structura cozii de request-uri,structura arbore, fata de structura

lineara, folosita pana la versiunea 2.5, imbunatatind astfel timpul de raspuns al sistemului.

Subsistemul VM(virtual memory) imbunatatit

Pana la aceasta versiune, mereu au existat probleme legate de managementul memoriei

virtuale. In versiunea 2.6 apar trei schimbari majore:

- Mapare inversa a VM (rmap)


14

- Redesign al algoritmilor – mai simplii si mai inteligenti

- Integrare stransa cu layer-ul VFS

Aceste schimbari au dus la imbunatatirea performantelor in majoritatea cazurilor. In continuare

vom analiza fiecare din cele trei schimbari majore.

Fiecare sistem de memorie virtuala contine atat adrese fizice (adresele paginilor din

cipurile RAM) si adrese virtuale (adresele virtuale disponibile aplicatiilor). Arhitecturile cu

unitate de management al memoriei (MMU) permit un lookup convenabil al adresei fizice

pornind de la adresa virtuala. Acest lucru este de dorit deoarece aplicatiile acceseaza memoria

virtuala in mod constant, sistemul trebuind sa faca conversia din adresa virtuala in cea fizica.

Accesul invers (de la cea fizica la virtuala) nu este la fel de facil. Pentru asta, kernel-ul trebuie sa

scaneze fiecare pagina a memoriei fizice si sa caute adresa dorita, un proces mare consumator

de timp. O mapare inversa a memoriei virtuale ofera o lista de corespondente intre adresa

virtuala si cea fizica. Cu alte cuvinte, in loc de

memoria virtuala cu rmap trebuie doar sa caute in lista corespondenta dorita. Acesta este un

proces mult mai rapid, acest lucru putand fi observat mai ales cand memoria virtuala este

foarte solicitata. In figura 4 se poate observa acest proces de rmap.

Fig.4 Maparea inversa face legatura intre o pagina din memoria fizica si una sau mai

multe pagini din memoria virtuala.

In continuare, algoritmii au fost reproiectati astfel incat sa fie simplificati si mai stabili.

In final, integrarea intre VM si VFS a fost mult imbunatatita. Metodele `write-back` si `read-

ahead` pentru fisiere si pagini, impreuna cu management-ul buffer-ului au fost simplificate.

`bdflush kernel thred` a fost inlocuit de `pdflush`. Noile fire de executie (thred) sunt capabile de

o mai buna saturatie a discului.[5]


15

2.2. Procese, fire de executie (threads)

2.2.1. Executia proceselor

Executia unei componente anume a unei aplicatii, este controlata de fisierul

manifest.Elementele componente — <activity>, <service>, <receiver>, and <provider> au cate

un atribut de proces care specifica procesul in cazul in care o componenta a aplicatiei trebuie sa

ruleze. Aceste atribute pot fi setate astfel încât fiecare componentă se fie executată în propriul

proces, sau mai multe componente sa imparta acelasi proces.Pot fi de asemenea setate astfel

incat aceleasi componente sa ruleze in acelasi process, dar pentru aplicatii diferite. Elementul

<application> de exemplu, are un atribut de proces, ce stabileste o valoare implicită aplicabila

tutror componentelor.

Toate componentele sunt instanțiate în firul principal al procesului specificat, și apelurile de

sistemului pentru acea componentă sunt expediate de la aceast thread. Nu sunt create

threaduri separate pentru fiecare instanță. În consecință, metodele care răspund la aceste

apeluri - metode, cum ar fi View.onKeyDown ce raporteaza acțiunile utilizatorului si notificările

despre ciclul de viață se execută întotdeauna în firul principal al procesului.[4]

Sistemul de operare poate sa decida oprirea unui proces la un moment dat, atunci cand

memoria este scazuta si ceruta de alte procese vitale pentru utilizator.Astfel, un proces este

reluat in momentul in care, este nevoie din nou de anumite componete ale aplicatiei.

Inainte de a decide ce proces sa opreasca, Android ia in calcul ce proces este mai important

pentru utilizator, astfel ca , este mai usor sa inchida un proces care nu e vizibil pe ecran , decat

unul existent acolo.

Sistemul Android încearcă să mențină un proces pentru o anumita aplicatie cat mai mult

timp posibil, dar elimina procesele aflate prea mult timp in executie , recuperand astfel

memoria pentru procese noi sau pentru procesele mai importante. Pentru a determina ce

procese sa păstreze in executie, si pe care sa le opreasca, sistemul de operare face o ierarhizare

a lor, in functie de compenentele implicate in process si de starea acestora.

Astfel, procesele cu cea mai mica importanță sunt eliminate primele, apoi cele cu următoarea in

ordinea importantei, și așa mai departe, după cum este necesar , pentru a recupera resursele

sistemului.

Exista o ierarhie a importantei proceselor pe 5 niveluri:


16

Foreground process:

Un proces aflat in derulare pentru o aplicatie curenta.Acesta e considerat va fiind in foreground

daca indeplineste una din urmatoarele conditii:

-gazduieste o Activity cu care userul interactioneaza;

-gazduieste un Service legat de Activity-ul cu care interactioneaza userul;

-gazduieste un Service care ruleaza in foreground-acest serviciu este apelat prin metoda

startForeground() ;

-gazduieste un Service care executa una dintre lifecycle callbacks (onCreate(), onStart(), sau

onDestroy()).

-Gazduieste un BroadcastReceiver executat prin metoda onReceive()

Visible Proces

Un proces care nu are nici o componenta in foreground, dar poate afecta ceea ce utilizatorul

vede pe ecran. Un proces este considerat a fi vizibil daca oricare dintre urmatoarele condiții

sunt adevarate:

- găzduiește o Activity care nu se află în foreground, dar este încă vizibila pentru utilizator

(apelata de metoda onPause () ). Acest lucru s-ar putea să apară, de exemplu, în cazul în care

activitatea de foreground a început un dialog, care permite ca activitatea anterioară sa fie

văzuta în spatele ei.

- găzduiește un Service care este legat in foreground de Activity.

Un proces vizibil este considerat extrem de important și nu va fi oprit decat dacă acest lucru

este necesar pentru a menține toate procesele din foreground in executie.

Service process

Este un proces ce execută un serviciu care a fost apelat cu metoda Startservice () și nu se

încadrează în nici una dintre cele două categorii superioare. Deși procesele de servicii nu sunt

direct legate cu orice vede utilizatorul acestea realizeaza în general, lucruri de care utilizatorul

este interesat (cum ar fi redarea de muzică în fundal sau descărcarea de date pe rețea), astfel

încât sistemul le păstrează în funcțiune cu excepția cazului în care nu exista suficientă memorie

pentru a le menține împreună cu toate informațiile generate de procesele vizibile si cele de

foreground .

Background process

Un proces ce deține o activitate care nu este vizibila pentru utilizator (apelata prin metoda

onStop ()). Aceste procese au un impact direct asupra experienței utilizatorului, iar sistemul le

poate opri in orice moment pentru a recupera memorie pentru procesele foreground, cele

vizibile, sau procesul de servicii. De obicei, există mai multe procese de background in executie,


17

astfel ca, acestea sunt păstrate într-o lista LRU (cel mai recent utilizate)pentru ca sistemul de

operare sa se asigure că procesul care a fost cel mai recent utilizat de user este ultimul care

urmează să fie oprit. Dacă o activitate isi implementeaza metodele pentru lifecycle corect, și

salvează starea curenta, oprirea procesului ei nu va avea un efect vizibil asupra experienței

utilizatorului, pentru că atunci când utilizatorul navighează înapoi la activitate, aceasta isi

restabilește starea.

Empty process

Este un proces care nu deține componente active ale aplicației.Singurul motiv pentru a menține

acest tip de proces în viață este pentru scopuri de cache, pentru a imbunatati timpul de pornire

data viitoare cand o componentă trebuie să ruleze.Sistemul opreste de multe ori aceste

procese, în scopul de a echilibra resursele generale ale sistemului de cache între proces și

cache-ul subadiacent al kernel-ului.

2.2.2 Realizarea firelor de executie(threads)

Desi exista posibilitatea rularii unui singur proces pentru o anumita aplicatie, la un moment dat,

va exista in background un thread in executie pentru aplicatia respectiva.Tinand cont ca ,

pentru dispozitivele touch actuale este important ca interfata cu userul trebuie sa raspunda

rapid la actiunile acestuia,threadul care gazduieste o anumita activitate, trebuie sa nu raspunda

in acelasi timp si de o aplicatie consumatoare de timp , cum ar fi downloadul.

De aceea, orice activitate de acest gen trebuie transferata catre un alt thread.[4]

Threadurile sunt create in cod folosind standard Java Threads objects. Android oferă o serie de

clase pentru gestionarea firelor de executie - Looper pentru a rula o buclă într-un

thread,Handler –utilizat pentru prelucrarea mesajelor, și HandlerThread pentru înființarea unui

thread, cu o buclă.

Metode pentru Thread-safe

Când un apel la o metodă implementată într-un obiect IBinder provine din același proces ca și

IBinder, metoda este executata în threadul apelantului.

Totusi,atunci cand apelul provine de la un alt proces,metoda este executata intr-un thread ales

dintr-un pool de threaduri pe care sistemul de operare il mentine in acelasi process cu IBinder,

nefiind executat in firul principal al procesului.

De exemplu,in timp ce metoda de servicii onBind() va fi apelata din threadul principal al

procesului servicii,metodele implementate in obiectul pe care onBind() il returneaza vor fi

apelate din threadurile existente in pool.Tinand cont ca un serviciu poate avea mai mult de un


18

client, mai multe threaduri pot “angaja” aceeasi metoda IBinder in acelasi timp.Deci , aceste

metode trebuie sa fie implementate astfel incat sa fie thread-safe.

In mod similar,un content provider, poate primi cereri de date ce provin din procese diferite.

Desi clasele ContentResolver si ContentProvider ascund detaliile despre cum interprocesul de

comunicare este realizat, metodele content provider ce raspund la aceste cereri- metodele

query(), insert(), delete(), update(), and getType() sunt apelate dintr-un pool de threaduri in

procesul content providerului, nu in threadul principal.De asemenea, aceste metode trebuie sa

fie implementate astfel incat sa fie thread-safe.

Comunicarea interproces

Android oferă un mecanism pentru inter-comunicare (IPC), folosind Remote Procedure Calls

(RPC), în care o metodă este apelata de către o activitate sau o componentă a unei aplicații, dar

executata la distanță (într-un alt proces), returnand orice rezultat înapoi la apelant.

Aceasta presupune descompunerea unei metode de apelare și a datelor sale la un nivel pe care

sistemul de operare il poate înțelege, transmitand apelul de la procesul și spațiul de adrese

local la procesul și spațiul de adrese de la distanță , apoi reasambland apoi apelul acolo. Valorile

returnate sunt apoi transmise în direcția opusă. Android oferă tot codul pentru a efectua aceste

operațiuni IPC.Pentru a efectua IPC, cererea trebuie să fie legata de un serviciu, folosind

bindService ().

2.3 Modalitatea de stocare a datelor

Comparativ cu alte sisteme de operare , Android OS are o modalitate diferita de stocare a

datelor:fiecare tip de data, inclusiv fisierele, sunt destinate fiecarei aplicatii in parte.

Beneficiaza totusi, si o modalitate prin care datele corespunzatoare unei aplicatii specifice pot si

expuse si celorlalte aplicatii-prin intermediul content providerului.

Un content provider este o componentă opțională a unei aplicatii, care permite accesul pentru

operatiile de citire/scriere pentru datele aplicatie datele aplicației. Content providerii

implementeaza o sintaxa standard pentru solicitarea și modificarea datelor, precum și un

mecanism standard pentru citirea datelor returnate. Android furnizează un număr de content

provideri pentru tipurile de date standard, cum ar fi imagine, audio, și fișiere video și informații

de contact personale.

Indiferent dacă se doreste sau nu exportarea datele aplicației pentru alte aplicatii, este

necesara o modalitate de stocare. Android oferă următoarele patru mecanisme pentru stocarea

și regăsirea datelor: Preferences, Fișiere, Baze de date, Network,Internal storage, external

storage.


19

2.3.1 Baza de date

API-ul Android contine suport pentru crearea și utilizarea bazelor de date SQLite. Fiecare

bază de date este asociata aplicației care o creează.Obiectul SQLiteDatabase reprezintă o bază

de date ce contine metode pentru a interacționa cu acesta - de interogări și gestionarea a

datelor. Pentru crearea unei baza de date, se apeleaza rutina SQLiteDatabase.create () și, de

asemenea, subclasa SQLiteOpenHelper.

In ceea ce priveste suportul pentru sistemul de baze de date SQLite, Android dispune de funcții

de gestionare al bazei de date ce permit să stocare de colecții complexe de date arhivate în

obiecte. De exemplu, Android definește un tip de date pentru informațiile de contact; aceasta

este alcătuită din mai multe campuri, inclusiv un nume și prenume (siruri de caractere), o

adresă și numere de telefon (de asemenea, siruri de caractere), o fotografie (imagine bitmap),

precum și alte informații.

Android permite navigarea in baza de baze de date cu ajutorul tool-ului SQLite3 , ce permite să

răsfoiți conținutului, executarea de comenzi SQL, precum și alte funcții utile privind bazele de

date SQLite.

Toate bazele de date, SQLite și altele, sunt stocate pe dispozitiv folosind pathul / date / date /

nume_pachet / baze de date.[4]

2.3.2 Tipuri de fisiere si preferences

Ca modaliate de stocare, datele pot fi retinute direct pe dispozitivul mobil sau pe un

dispozitiv removable. In mod implicit, alte aplicații nu pot accesa aceste fișiere.

Pentru a citi date dintr-un fișier, se apeleaza Context.openFileInput () și se trece numele și

pathul fișierului. Returnează un obiect standard Java FileInputStream.

Pentru a scrie într-un fișier, se apeleaza Context.openFileOutput () cu numele și pathul

fisierului. Returnează un obiect FileOutputStream. Apelarea acestor metode nu funcționeaza

decat pentru fișierele locale.

Preferences reprezinta un mecanism pentru a stoca și a prelua perechi de tipuri de date

primitive de tip key-value. Acesta este de obicei folosit pentru a stoca preferințele in aplicații,

cum ar fi un mesaj de salut implicit sau un font de text care urmează să fie încărcate atunci când

o aplicatie este pornita. Se poate apela Context.getSharedPreferences () pentru a citi și a scrie

valori. Se pot atribui pentru setul de preferințe, sau partaja cu alte componente în aceeași

aplicație, cu Activity.getPreferences .[4]

2.3.3 Network

Stocarea datelor pe web se poate face folosind network serverul propriu.Android ofera o

modalitate de expunere a datelor private, altor aplicatii prin intermediul content

providerului.Astfel, se poate folosi reteaua pentru a stoca si prelua date folosind propriile

servicii web.Pentru a face operatiuni de retea se folosesc urmatoarele clase: java.net.* ,

android.net.*.[4]


20

3. Avantajele/Imbunatatirile aduse de noua versiune

3.1. Diminuarea cerintelor hardware

Android 4.4 este proiectat sa ruleze pe o gama mult mai larga de dispozitive mobile, cu

capacitati harware reduse, chiar si pe dispozitive cu memorie de doar 512MB.

Optimizari precum ajustari ale cache-ului codului ale lui Dalvik JIT, KSM (kernel

samepage merging) sau trecerea de la swap la zRAM, toate au condus la un management al

memoriei imbunatatit.

In cadrul noii versiuni intalnim un control foarte strict al consumului de memorie. Astfel in cazul

in care mai multe servicii trebuie sa porneasca in acelasi timp (ex: cazul in care dispozitivul

mobil se conecteaza la o alta retea), Android lanseaza in executie pachete de servicii, in serie si

nu toate odata, in paralel, pentru a evita peak-uri de cerere de memorie.

Tot in acest sens, a fost introdus un nou API, ActivityManager.isLowRamDevice(), ce permite

dezvoltatorilor sa programeze un comportament al aplicatiei in functie de resursele harware ale

dispozitivului. Au fost introduse noi ustensile pentru analiza traficului la nivel de memorie,

procstats tool, meminfo tool.

3.2 Noi capabilitati NFC prin intermediul HCE (host card emulation)

Android 4.4 introduce noua platformă de suport pentru

tranzacții securizate pe bază de NFC prin Emulare Card

Gazdă (HCE – host card emulation), pentru plăți, programe

de loialitate, carduri de acces, permise de trecere, si alte

servicii personalizate. Cu HCE, orice aplicatie de pe un

dispozitiv Android poate emula un smart card NFC,

permițând utilizatorilor ca prin atingere sa inițieze tranzacții

cu o aplicație la alegerea lor – nefiind nevoie de nici un

element de siguranta (SE) în dispozitiv. Aplicatiile pot utiliza, de asemenea, un nou Mod Reader pentru

a acționa ca cititoare de carduri HCE și alte tranzacții bazate pe NFC.

HCE Android emulează carduri inteligente bazate pe protocolul ISO / IEC 7816, care utilizează protocol

de transmisie contactless ISO / IEC 14443-4 (ISO-DEP). Aceste carduri sunt utilizate de mai multe

sisteme de astăzi, inclusiv de infrastructura de plată EMVCO NFC existente. Android folosește

identificatoare de aplicatii (AIDs), asa cum sunt definite în ISO / IEC 7816-4 ca bază pentru rutare a

tranzacțiilor catre aplicațiile Android corecte.

Aplicatiile declara AID-urile în fișierele lor manifest, împreună cu un identificator de categorie care indică

tipul de suport disponibil (de exemplu, "plăți"). În cazurile în care mai multe aplicații acceptă același AID


21

în aceeași categorie, Android afișează un fereastra dialog care permite utilizatorului să aleagă care

aplicatia pe care doreste sa o utilizeze.

Atunci când utilizatorul apasa să plătească la un terminal POS, sistemul extrage AID dorit și ruteaza

tranzacția la aplicarea corectă. Aplicația citește datele tranzacției și poate folosi orice servicii locale sau

din rețea pentru a verifica și apoi finaliza tranzacția.

HCE Android necesită un controler NFC în dispozitiv. Suport pentru HCE este deja disponibil pe scară

largă în cele mai multe controlere NFC, care oferă suport dinamic, atât pentru HCE și tranzacțiile SE.

Dispozitivele Android 4.4 care acceptă NFC vor include si `Tap & Pay` pentru plati facile, folosind HCE.

3.3 Framework pentru imprimare Aplicațiile Android au acum posibilitatea de a imprima orice tip de conținut prin Wi-Fi sau de servicii

găzduite-cloud, cum ar fi Google Cloud Print. În aplicații ce au activata optiunea de imprimare,

utilizatorii pot descoperi imprimantele disponibile, schimba dimensiuni de hârtie, alege anumite pagini

pentru a imprima, și imprima aproape orice tip de document, imagine, sau un fișier.

Android 4.4 introduce suport nativ pentru imprimare, împreună cu API-uri pentru gestionarea imprimarii

și adăugarea de noi tipuri de suport de imprimantă. Platforma oferă un manager de imprimare care

mediază între aplicațiile ce solicita imprimare și servicii de tipărire instalate care se ocupa de cererile de

imprimare.Managerul de imprimare oferă servicii partajate și un sistem UI(interfata utilizator) pentru

imprimare, oferind utilizatorilor un control constant în imprimarea de pe orice aplicatie. Managerul de

imprimare asigură, de asemenea, securitatea de conținut, deoarece a trecut peste procese, de la o

aplicație la un serviciu de imprimare.

Producătorii de imprimante pot folosi noi

API-uri pentru dezvoltarea de servicii de

imprimare proprii - componente

conectabile care se adaugă servicii

specifice furnizorului, pentru

comunicarea cu anumite tipuri de

imprimante. Producatorii pot construi

servicii de imprimare și le pot distribui

prin Google Play, oferind un acces facil

pentru utilizatori să găsească și să le

instaleze pe dispozitivele lor.

Aplicațiile destinate clientilor pot utiliza noi API-uri pentru a adăuga capacități de imprimare în aplicațiile

lor, cu modificări minime de cod. În cele mai multe cazuri, trebuie să adăugați o acțiune de imprimare in

Action Bar și o interfață pentru a alegerea elementului destinat imprimarii.

Pentru o mai larga compatibilitate, Android folosește PDF ca format de fișier primar pentru imprimare.

Înainte de imprimare, aplicația trebuie sa genereze o versiune PDF paginata a conținutului de imprimat.

Pentru comoditate, API-ul de imprimare oferă clase helper native și WebView pentru a vă permite să


22

creați PDF-uri care folosesc API-uri de desen standard Android. Dacă aplicația utilizatorului știe cum să

deseneze conținutul, se poate crea rapid un PDF pentru tipărire.

Cele mai multe dispozitive care rulează Android 4.4 vor include Google Cloud Print pre-instalat ca un

serviciu de imprimare, precum și mai multe aplicații Google care acceptă imprimarea, inclusiv Chrome,

Drive, Gallery, și QuickOffice.

3.4 Framework pentru accesul la mediile de stocare

Un nou framework pentru accesul la mediile de stocare face ofera utilizatorilor o navigare si deschidere

facila pentru document, imagini și alte fișiere de pe toate lor de mediile lor de stocare preferate. O

interfata UI standard, ușor de utilizat, permite utilizatorilor cautarea si accesarea fișiere recente într-un

mod consecvent în aplicații și furnizori.

Cloud sau de servicii de stocare locale pot participa la

acest ecosistem prin implementarea unui noi clase

`furnizor de documente` care încapsulează serviciile

lor. Clasa furnizor include toate API-urile necesare

pentru înregistrarea furnizorului cu sistemul și de a

gestiona navigarea, citirea, precum și scrierea

documentelor. Furnizorul de document poate oferi

utilizatorilor acces la orice date de la distanță sau

local, care pot fi reprezentate ca fișiere - de la text,

fotografii și imagini de fundal pentru video, audio, și

nu numai.

3.5 Senzori de joasa putere

3.5.1 Gruparea senzorilor

Android 4.4 introduce suport pentru gruparea senzorilor hardware, un nou de optimizare , care poate

reduce semnificativ consumul de energie consumată de senzori in cadrul activităților în curs de

desfășurare .

Prin gruparea senzorilor, Android lucrează cu hardware-ul dispozitivului pentru a colecta și livra

evenimente senzor eficient în loturi , mai degrabă decât individual, pe masura ce acestea sunt detectate

. Acest lucru permite procesorului aplicației să rămână într-o stare de repaus (implica consum redus de

putere) până ce loturile sunt livrate . Se pot solicita evenimente grupate de la orice senzor folosind un

ascultător standard de eveniment, și puteți controla intervalul la care veți primi loturile . Puteți solicita ,

de asemenea, livrare imediata a evenimentelor între ciclurile de lot uri.


23

Gruparea senzorilor este ideala pentru un consum redus de energie , utilizare de lungă durată, cum ar fi

sala de fitness , localizare , monitorizare , și altele.

3.5.2 Detectia si contorizarea pasilor

Android 4.4 de asemenea, adaugă suport pentru doi

senzori noi - detector pas și contor pas - care permit

aplicatiei sa inregistreze activitatea utilizatorului - mersul

pe jos, alergatul, sau urcatul scarilor. Acesti noi senzori

sunt implementati pentru un consum redus de energie.

Detectorul pas analizează intrare accelerometru pentru a

recunoaște atunci când utilizatorul a făcut un pas, apoi

declanșează un eveniment cu fiecare pas. Contorul pas

urmărește numărul total de pasi de la ultima repornire a

dispozitivului și declanșează un eveniment cu fiecare

schimbare a numărului de pasi.

3.6 Noi capabilitati media

3.6.1 Inregistrarea continutului afisat pe ecran

Android 4.4 adauga suport pentru înregistrare ecranului și oferă un utilitar de înregistrare ecran care vă

permite pornirea/oprirea înregistrarii pe un dispozitiv care este conectat la mediul dumneavoastră

Android SDK pe USB . Este o modalitate foarte bună de a crea walkthroughs și tutoriale pentru aplicația

dvs. , materialele de testare , clipuri video de marketing , și altele.

Fisierul video va fi salvat in format MP4.

În cazul în care aplicația redă clipuri video sau alt conținut protejat care nu doriți să fie capturat de către

recorder de ecran , puteți folosi SurfaceView.setSecure ( ), pentru a marca conținutul ca sigur .

Puteți accesa ecranul de înregistrare prin intermediul instrumentului ADB inclus în SDK-ul Android ,

folosind comanda ADB shell screenrecord . De asemenea, puteți lansa prin intermediul panoului de

DDMS în Android Studio .

3.6.2 Monitorizare audio

Aplicatiile pot utiliza noi instrumente de monitorizare în

efectul Visualizer pentru a obține actualizări de pe vârf

și nivelul de RMS pentru orice fisier audio în curs de

redare pe dispozitiv.


24

3.7 Capacitati de randare imbunatatite

3.7.1 Îmbunătățiri de performanță (live)

Când aplicațiile vor folosi RenderScript, vor beneficia

de reglare performanță live în runtime0ul

RenderScript, fără a fi nevoie de recompilare.

Graficul din dreapta arată câștiguri de performanță

în Android 4.4 pe două chipset-uri populare.

3.7.2 Accelerarea GPU

Orice aplicație ce foloseste RenderScript beneficiaza de accelerare GPU, fără modificări de cod sau

recompilare.


25

Bibliografie

1. http://developer.android.com/about/versions/kitkat.html

2. http://www.android-app-market.com/android-architecture.html

3. http://elinux.org/Android_Architecture#Overview_presentations-

4. http://developer.android.com/guide/storage

5. http://www.linuxjournal.com/article/6530

http://developer.android.com/guide/storage

Proiect SOA Android Kit Katstst.elia.pub.ro/news/SOA/Teme_SOA_13_14/AndroidKitKat... · 2014. 1....

Documents

Transcript of Proiect SOA Android Kit Katstst.elia.pub.ro/news/SOA/Teme_SOA_13_14/AndroidKitKat... · 2014. 1....