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随着Android系统和智能设备的迅猛发展，Android已经成为全球范围内具有广泛影响力的操作系统。Android系统已经不仅仅是一款手机的操作系统，它越来越广泛地被应用于平板电脑、可佩戴设备、电视、数码相机等设备上，Android开发人才需求倍增，从长远上看，Android软件人才的需求也会越来越大。
从2007年11月5日谷歌公司正式向外界展示了这款名为Android的操作系统至今，Android已经经历了多个版本的更新，直到本书创作之初，最新的版本为Android 6.0 Marshmallow，代号“棉花糖”。
从Android 6.0开始，Android系统有了一个质的飞跃，本书将专注讲解Android 6.0及以上版本的开发。Android的各个版本之间大部分API都是向下兼容的，对于一些少部分的API，也提供了向下兼容包。
2003年10月，Andy Rubin等人创建了与Android系统同名的Android公司，并组建了Android开发团队，最初的Android系统是一款针对数码相机开发的智能操作系统，之后被Google公司收购，从此Android取得了长足的发展，迅速占领了智能手机的市场份额。
自Android系统首次发布至今，Android经历了很多次版本更新，表1-1列出了Android系统的不同版本的发布时间及对应的版本号。
表1-1 Android系统的版本号
从Android 1.5版本开始，Android系统已经成为一个智能操作系统，Google开始将Android系统的版本以甜品的名字命名。随着Android系统近年来的快速普及与发展，越来越多的厂商加入Android的阵营，根据Gartner2015年第四季的调查，Android在智能手机市场的占有率为80.7%，排名第2的苹果iOS为17.7%。
因为Android系统发展迅速，版本众多，搭载Android系统各个版本的设备在现如今的市场上，并没有得到很好的统一，均有一定的占有率。图1-3是Google公司公布的Android各个版本的市场占有率，如图1-3所示。
从图1-3可知，在市面上占有率最高的为Android 4.x，在构建Android应用时，采用新的版本和技术的同时，一定要考虑Android 4.x的兼容性问题。
Android系统是基于Linux的智能操作系统，2007年11月，Google与84家硬件制造商、软件开发商及电信运营商组建开发手机联盟，共同研发改良Android系统。随后Google以Apache开源许可证的授权方式，发布了Android的源代码。也就是说，Android系统是完全公开并且免费的，Android系统的快速发展，也与它的公开免费有很大关系。
图1-3 各版本市场占有率
Android分为5个层，从高层到低层分别是应用程序层(Applications)、应用程序框架层(Application Framework)、系统运行库层(Libraries)、运行环境层(Android Runtime)和Linux核心层(Linux Kernel)，如图1-4所示。
图1-4 Android基本架构
Applications 、Application Framework和Android Runtime的Core Libraries是Java程序，Android Runtime的Dalvik Virtual Machine代码为运行Java程序而实现的虚拟机，Libraries部分为C/C++语言编写的程序库，Linux Kernel部分为Linux内核和驱动。在Application Framework之下，由C/C++的程序库组成，通过JNI(Java Native Interface，Java本地调用)完成从Java到C的调用。
所有的应用程序都是使用Java语言编写的，每一个应用程序由一个或者多个活动组成，活动必须以Activity类为超类，活动类似于操作系统上的进程，但是活动比操作系统的进程要更为灵活，与进程类似的是，活动可以在多种状态之间进行切换。
利用Java的跨平台性质，基于Android框架开发的应用程序可以不用编译运行于任何一台安装有Android系统的平台，这一点正是Android的精髓所在。
应用程序的架构设计简化了组件的重用。任何一个应用程序都可以发布它的功能块，任何其他的应用程序都可以使用其所发布的功能块(不过得遵循框架的安全性限制)，帮助程序员快速地开发程序，并且该应用程序重用机制也使用户可以方便地替换程序组件。
隐藏在每个应用后面的是一系列的服务和系统，其中包括：
丰富而又可扩展的视图(Views)，可以用来构建应用程序，它包括列表(Lists)、网格(Grids)、文本框(Text Boxes)、按钮(Buttons)，还有可嵌入的Web浏览器；
内容提供器(Content Providers)，使得应用程序可以访问另一个应用程序的数据(如联系人数据库)，或者共享它们自己的数据；
资源管理器(Resource Manager)，提供非代码资源的访问，如本地字符串、图形和布局文件(Layout Files)；
通知管理器(Notification Manager)，使得应用程序可以在状态栏中显示自定义的提示信息；
活动管理器(Activity Manager)，用来管理应用程序生命周期并提供常用的导航回退功能。
(1)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。它们通过Android应用程序框架为开发者提供服务。
核心库主要包括基本的C库及多媒体库，以支持各种多媒体格式、位图和矢量字体、2D和3D图形引擎、浏览器、数据库支持。
此外包括一个硬件抽象层，Android并非所有的设备驱动都放在Linux内核里面，有一部分在用户空间实现。这么做的主要原因是可以避开Linux所遵循的GPL协议，一般情况下，如果要将Android移植到其他硬件去运行，只需要实现这部分代码即可，包括显示器驱动、声卡、相机、GPS、GSM等。
(2)Android运行库
Android包括一个核心库，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)的是Dalvik可执行文件，该格式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。
Android应用程序编写主要使用Java语言，而Java语言要想运行，需要一个虚拟机。
Android的核心系统服务依赖于Linux 2.6内核，如安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型。
Linux内核也同时作为硬件和软件栈之间的抽象层。另外，Linux内核还对其做了部分修改，主要涉及以下两部分修改。
(1)Binder
IPC(Inter Process Communication)：提供有效的进程间通信，虽然Linux内核本身已经提供了这些功能，但Android系统很多服务都需要用到该功能，所以对进程间通信进行了重装封装。
(2)电源管理
为手持设备节省能耗。
Android应用开发主要关注应用程序层的开发，使用Java语言编写Android应用，一般包含3个部分，如表1-2所示。
表1-2 Java语言编写Android应用的部分
Android是以Linux操作系统为核心，并针对手机进行了专门的优化，例如电源管理、进程调度等。Linux提供了操作系统最基本的功能。
Android系统中有著名的4大组件：Activity 、Service、BroadcastReceiver 、ContentProvider。一个商业的Android应用程序，通常由多个基本的组件联合组成。这4大组件在使用时候均需要在清单文件AndroidManifest.xml中进行注册，否则不予使用。本节将对这些组件进行简单的介绍，使读者对Android应用开发的内容有一个大致的认识，详细内容请参看本书2.5节。
Activity是Android应用中最直接与用户接触的组件，它负责加载View组件，使其展现给用户，并保持与用户的交互。所有的Activity组件均需要继承Activity类，这是一个Content的间接子类，包装了一些Activity的基本特性。
View组件是所有UI组件、容器组件的基类，也就是说，它可以是一个布局容器，也可以是一个布局容器内的基本UI组件。View组件一般通过XML布局资源文件定义，同时Android系统也对这些View组件提供了对应的实现类。如果需要通过某个Activity把指定的View组件显示出来，调用Activity的 setContentView()方法即可，它具有多个重载方法，可以传递一个XML资源ID或者View对象。
例如：
LinearLayout layout=new LinearLayout(this);
setContentView(layout);
或者：
setContentView(R.layout.main);
Activity为Android应用提供了一个用户界面，当一个Activity被开启之后，它具有自己的生命周期。Activity类也对这些生命周期提供了对应的方法，如果需要对Activity各个不同的生命周期作出响应，可以重写这些生命周期方法实现。对于大多数商业应用而言，整个系统中包含了多个Activity，在应用中逐步导航跳转开启这些Activity之后，会形成Activity的回退栈，当前显示并获得焦点的Activity位于这个回退栈的栈顶。
Service主要用于在后台完成一些无须向用户展示界面的功能实现。通常位于系统后台运行，它一般不需要与用户进行交互，因此Service组件没有用户界面展示给用户。Service主要用于完成一些类似于下载文件、播放音乐等无须用户界面与用户进行交互的功能。
与Activity组件需要继承Activity类相似，Service组件同样需要继承Service类，Service类也是Context的间接子类，其中包装了一些Service的专有特性。一个Service被运行起来之后，它将具有自己独立的生命周期，Service类中对其各个不同的生命周期提供了对应的方法，开发人员可以通过在Service中重写Service类中这些生命周期方法，来响应Service各个生命周期的功能实现。
BroadcastReceiver同样也是Android系统中的一个重要组件，BroadcastReceiver代表了一个广播接收器，用于接收系统中其他组件发送的广播，并对其进行响应或是拦截广播的继续传播。
广播是一个系统级的消息，当系统环境发生改变时会发送一些广播供对应的程序进行接收响应，例如：接收到一条短信、开机、关机、插上充电器、插上耳机、充电完成等，均会发送一条广播供需要监听此类广播的应用进行响应。除了一些系统事件的广播，开发人员也可以自定义广播内容。但是大部分情况下，开发应用时主要用于接收系统广播并对其进行响应，很少需要发送自定义的广播。
使用BroadcastReceiver组件接收广播非常简单，只需要实现自己的BroadcastReceiver子类，并重写onReceive()方法，就能完成BroadcastReceiver。而这个BroadcastReceiver对什么广播感兴趣，则需要对其进行另行配置。
Android系统作为一个智能操作系统，需要系统中运行的应用程序都必须是相互独立的，各自运行在自己的Dalvik虚拟机实例中。在正常情况下，Android应用之间不能进行实时的数据交换，而考虑到有些应用的数据需要对外进行共享，Android系统提供了一个标准的数据接口ContentProvider，通过应用提供的ContentProvider，可以在其他应用中对这个应用暴露出来的数据进行增、删、改、查。
为应用程序暴露数据接口非常简单，只需要继承ContentProvider类，并且实现insert()、delete()、update()、query()等方法，使外部应用可对本应用的数据进行增、删、改、查。
虽然Intent并不是Android应用的组件，也无须专门在清单文件中配置，但是它对于Android应用的作用非常大。除了ContentProvider之外，其他组件的启动，均需要通过Intent进行指定。Intent不仅可以明确指定一个Android组件进行启动，还可以提供一个标准的行为，再由Android系统配合意图过滤器来选定启动指定组件来完成任务。而Intent在开启组件的过程中，也可以进行各个组件间的数据传递。