以下文章來源于Android達摩院 ，作者Gityuan

引言

眾所周知，Android是谷歌開發(fā)的一款基于linux的開源操作系統(tǒng)，每年迭代一次大版本升級。

小米、華為、OPPO、VIVO、三星等各大廠商對Android原生系統(tǒng)進行二次開發(fā)衍生出具有各家特色的系統(tǒng)（比如MIUI），為手機、電視、平板電腦、手表等數(shù)十億設(shè)備提供平臺支持，使得Android作為全球最受歡迎的移動操作系統(tǒng)。Android誕生至今已有10余年，這一路走來Android遇到哪些問題？大版本升級朝著什么方向演進？Android的未來如何？

1. 發(fā)展歷程

先來看看Android系統(tǒng)的發(fā)展過程，從2008年發(fā)布Android 1.0系統(tǒng)，直到2019年即將發(fā)布Android 10.0系統(tǒng)，下面列舉些重要的時間節(jié)點。

• 2003年10月，Andy Rubin團隊創(chuàng)辦Android公司；
• 2005年8月，谷歌收購Android公司，Andy Rubin擔任谷歌工程部副總裁繼續(xù)負責Android項目；
• 2008年9月，谷歌正式發(fā)布Android 1.0系統(tǒng)；
• 2011年1月，Android系統(tǒng)設(shè)備的用戶總數(shù)達到了1.35億，成為智能手機領(lǐng)域占有量第一的系統(tǒng)；
• 2011年8月，Android手機占據(jù)全球智能機市場48%份額，并在亞太地區(qū)市場占據(jù)統(tǒng)治地位，終結(jié)了Symbian系統(tǒng)的霸主地位，躍居全球第一；
• 2012年1月，谷歌Android Market已有10萬開發(fā)者，推出超過40萬應用；
• 2013年11月，Android 4.4正式發(fā)布，系統(tǒng)更智能、UI更現(xiàn)代；
• 2013年到2018年，這個階段Android 進入飛速發(fā)展期，被升級的有攝像頭、內(nèi)存、機身、芯片等，原來的3.5寸小屏已退出歷史舞臺，全面屏、劉海屏、水滴屏已成為當下主流屏幕方案。

2. 系統(tǒng)演進

系統(tǒng)演進趨勢：每個Android大版本的更新迭代前行，歷經(jīng)10余年，在用戶體驗、流暢性、續(xù)航、安全、隱私、機器學習等方面都取得較大的改進。

圖中是每個大版本中最具代表性的特征標記在圖中，并不代表著該版本全部特征，同樣專項計劃也不是只在某一個版本執(zhí)行，比如續(xù)航和性能優(yōu)化，每一個版本都在持續(xù)改進中，Treble計劃也一直在迭代至今。

• 從Android 1.0發(fā)展到Android 4.0，系統(tǒng)各項功能和特性迭代到一個較完善的階段；
• Android 4.1系統(tǒng)，google開展了黃油計劃（Project Butter），為了讓Android系統(tǒng)擺脫UI交互上的嚴重滯后感，希望能像“黃油”一樣順滑。 核心原理是系統(tǒng)框架中的渲染和動畫統(tǒng)一采用垂直同步技術(shù)(VSYNC)，以及三重緩沖技術(shù)(Triple Buffer)，讓滑動、翻頁等操作更加一致與順滑。
• Android 4.4系統(tǒng)，Google開展了瘦身計劃（Project Svelte），力求降低安卓系統(tǒng)的內(nèi)存使用，解決低端機型升級難的問題，讓Android 4.4可正常運行在所有Android手機，從而減少安卓系統(tǒng)繼續(xù)碎片化。UI設(shè)計上，支持新的“沉浸式模式”，用戶界面由過去的黑色與藍色為主的色調(diào)轉(zhuǎn)向帶有透明度的淺色系，視覺語言變得更加明亮與現(xiàn)代化。
• Android 5.0系統(tǒng)，Google開展了伏特計劃（Project Volta），力求提升續(xù)航能力，這方面Google落后于業(yè)界廠商，廠商直面用戶對續(xù)航尤為迫切，往往系統(tǒng)資源管控更為嚴格。另外，系統(tǒng)采用全新的ART，拋棄Dalvik虛擬機，大幅提升運行效率。UI設(shè)計上，使用全新的扁平化Material Design設(shè)計風格，更加清新與質(zhì)感的設(shè)計，統(tǒng)一Android設(shè)備的外觀和使用體驗。
• Android 6.0系統(tǒng)，Google引入新的運行時權(quán)限，讓用戶能夠更好地了解和控制權(quán)限；引入了Doze模式，進一步提升電池續(xù)航能力。UI設(shè)計上，新增夜間模式，大幅改進通知欄，讓通知更簡潔。
• Android 7.0系統(tǒng)，引入新的JIT編譯器，對AOT編譯器的補充，可節(jié)省存儲空間和加快更新速度；進一步優(yōu)化Doze喚醒機制；UI設(shè)計上，支持分屏功能；
• Android 8.0系統(tǒng)，Google開展了計劃（Project Treble），重新架構(gòu)Android，將安卓系統(tǒng)框架與Vendor層解耦，力求徹底解決安卓碎片化這一老大難的問題，這是安卓系統(tǒng)架構(gòu)最大的變化。系統(tǒng)層面加強對后臺服務、廣播、位置的管控限制。UI設(shè)計上，改進通知欄，智能文本選擇和自動填充功能。
• Android 9.0系統(tǒng)，引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)API，采用機器學習的思路來預測用戶使用習慣來做省電優(yōu)化，繼續(xù)強化Treble計劃；文件系統(tǒng)(sdcardf/F2FS)持續(xù)提升；私有API的限制進一步規(guī)范化Android生態(tài)，強化隱私和安全，硬件安全性模塊以及統(tǒng)一生物識別身份驗證界面。 UI設(shè)計上，新的手勢導航，加強支持劉海屏，UI搜索界面使用到機器學習，AI正在逐步強化Android系統(tǒng)。
• Android 10.0系統(tǒng)，Google開展了主線計劃（Project Mainline），相關(guān)模塊（Modules）不允許廠商直接修改，只能由Google應用商店來更新升級，強化用戶隱私、系統(tǒng)安全與兼容性。支持臉部生物識別。

系統(tǒng)不斷演進，但整體架構(gòu)基本沒有改變，如下圖所示。

3. 碎片化

Android歷經(jīng)10余年的迭代，在流暢性、內(nèi)存、續(xù)航、安全、隱私等方面都取得很大的進步，但Android系統(tǒng)的碎片化一直是痛點問題，帶來不一致的用戶體驗。Android的開放性，是其長久發(fā)展的主要原因，讓大多數(shù)的廠商都選擇Android系統(tǒng)，但開放性的背后是碎片化，從Android誕生至今問題就一直存在，Google一直在努力從技術(shù)角度來解決碎片化問題。

從Android 8.0提出Treble項目，重新架構(gòu)系統(tǒng)將system與vendor解耦合，用于加快Android新版本的適配，效果并不明顯，Google繼續(xù)在后續(xù)的Android P以及Android Q一直在不遺余力地持續(xù)完善Treble項目，力爭加快系統(tǒng)升級速度。

如下圖，目標是希望在保持Vendor不變的情況下，可以獨立升級System模塊。

Android系統(tǒng)碎片化，讓安全、隱私問題存在風險，且存在體驗不一致性問題，但老版本手機的OTA維護升級對廠商來說成本是昂貴的，Ｇoogle感覺到對Android系統(tǒng)掌控力度不足，要想徹底改變，除非不讓各大廠商定制化，這勢必導致Android手機完全同質(zhì)化，手機廠商就沒法玩了，等于自掘墳墓，Google肯定不會這么干。

于是，Google在Android 10.0提出了”Project Mainline“，將對隱私、安全、兼容性造成重大影響的少數(shù)模塊獨立成module，每個module打包成APEX格式（一種類似于APK的新格式），由Google通過應用商店定期來升級，從而保證低版本的手機不會因為碎片化而得不到隱私、安全與兼容性的更新。

這些module是由Google維護的主線，各大廠商只能跟Google溝通并將代碼upstream到AOSP主線。Google花費了大量的人力在努力完善并推行Mainline，Google希望統(tǒng)一管控的機制，廠商希望最大的自由定制空間，這是一場有趣的角逐，筆者跟團隊一起跟Google協(xié)商落地module的落地計劃，最終將某些module影響較大模塊爭取Android 11再上線，Mainline更新機制如下圖。

4. 應用演進

Android系統(tǒng)離不開各App來提供豐富的功能，下面再來簡單說一說應用的一些技術(shù)演進。

移動端跨平臺技術(shù)：從最開始以Cordova為基礎(chǔ)(依賴于WebView)的Hybrid混合開發(fā)技術(shù)，到React Native的橋接（將JS轉(zhuǎn)為Native）的技術(shù)，再到最新的Flutter技術(shù)。

Flutter是Google發(fā)布的全新的移動跨平臺UI框架，渲染引擎依靠跨平臺的Skia圖形庫來實現(xiàn)，依賴系統(tǒng)的只有圖形繪制相關(guān)的接口，可以在最大程度上保證不同平臺、不同設(shè)備的體驗一致性，邏輯處理使用Dart語言，執(zhí)行效率比JAVAScript高。

另外，Google內(nèi)部正在開發(fā)的另一個操作系統(tǒng)Fuchsia的UI layer采用的是Flutter，也就是說Flutter天然可以支持Android、IOS以及未來的Fuchsia。在大前端方向，對于跨平臺開發(fā)中一直在不斷迭代中尋找更好、更優(yōu)的解決方案，目前來看Flutter還是更有優(yōu)勢。

應用架構(gòu)：MVC模式（Model–view–controller）但Activity類過于臃腫，為解決這個問題，有了MVP（Model–view–presenter），presenter不僅要操作數(shù)據(jù)，而且要更新view；再到MVVM（Model-View-ViewModel）解決了MVP大量的手動View和Model同步的問題，提供雙向綁定機制。

熱修復與插件化技術(shù)：熱修復的主要應用場景是為了讓用戶無感得修復線上缺陷，比如Tinker，Andfix，Sophix等。插件化是為了減少模塊耦合，可減少主程序的規(guī)模，可按需加載，比如DroidPlugin，OpenAtlas等。

關(guān)于各個熱修復與插件化的細節(jié)不再展開，這里就說一點，Android 7.0對Native的NDK的調(diào)用限制是手銬，尤其是Android 9.0對Java層SDK的調(diào)用限制就是腳銬，那么對于Android應用想再搞插件化之類的黑科技便是帶著腳手銬跳舞，能跳但舞姿可能不太美觀。

App Bundle：隨著應用不斷演講，功能越來越復雜，且應用針對不同屏幕設(shè)備、不同國家語言資源都打包在同一個App，導致應用包不斷增大，據(jù)統(tǒng)計自2012年以來應用包大小增長5倍。雖然現(xiàn)在手機的存儲空間越來越大，但用戶照片、視頻等媒體文件品質(zhì)在逐漸提升，導致設(shè)備可用空間逐漸緊縮。

為此Google在去年Google I/O大會講述Android引入新的App動態(tài)化框架（即Android App Bundle，縮寫為AAB）。利用Split Apk完成動態(tài)加載，使用AAB動態(tài)下發(fā)方式，可顯著縮小應用體積，減少對存儲空間的占用。

Kotlin：是Google推薦的官方靜態(tài)編程語言，與Java互通，可相互轉(zhuǎn)換。Kotlin編譯成Java字節(jié)碼，也可以編譯成JavaScript，運行在沒有JVM的設(shè)備上，簡潔安全。使用Kotlin更快速地編寫Android應用，可以提高開發(fā)者的工作效率，少編寫樣板代碼，被稱之為 Android 世界的Swift。

谷歌開發(fā)者社區(qū)做過一個問卷調(diào)查，大概有40%的Android開發(fā)者已使用過Kotlin。這里并非鼓勵大家一定都要使用Kotlin，學習新語言就像一次投資，要權(quán)衡團隊成本與收益之間的利弊。

5. Fuchsia

2016年開始，Google有一群超過百人的工程師團隊秘密研發(fā)一款名為Fuchsia的新系統(tǒng)，該團隊很豪華，有來自Android、iphone、WebOS、Chrome、Flutter等核心工程師，這么多優(yōu)秀的人在一起研發(fā)這個項目，的確值得期待。

Fuchsia的內(nèi)核采用Zircon，UI層采用Flutter框架，底層渲染Escher，支持Vulkan作為底層Graphics API。

提到Vulkan，順便說一下，去年筆者在美國跟Android團隊討論到并問及Vulkan未來的規(guī)劃，Google表示未來幾年會大力推廣Vulkan技術(shù)，Vulkan是一種跨平臺的高性能低開銷的圖形接口，在移動設(shè)備上比OpenGL ES有著更出色的表現(xiàn)。

Vulkan將會是未來Android平臺的一個發(fā)展方向，尤其是游戲領(lǐng)域，比如王者榮耀Vulkan版本。

在2017年5月，Google的Android工程副總裁Dave Burke稱Fuchsia是早期實驗項目，而在谷歌內(nèi)部有很多這類實驗項目，存在很大未知變數(shù)。2017年11月，Google研發(fā)人員表示Fuchsia支持Swift，足見打造統(tǒng)一操作系統(tǒng)的野心。

在過去的Google I/O大會只字未提及Fuchsia，Google官方回應不清楚Fuchsia會在出現(xiàn)在什么設(shè)備。

Fuchsia會是Android的終結(jié)者嗎? 筆者認為至少未來五年內(nèi)不太可能取代Android。當年為了和蘋果iOS抗衡，Android系統(tǒng)研發(fā)作為Google重中之重，在這種情況下，Android誕生依然花費了Google 3年時間。

而Fuchsia只是公司目前的實驗項目，且Fuchsia并非基于業(yè)界成熟Linux內(nèi)核，而是采用全新Zircon內(nèi)核，項目工程路還很遠。

筆者簡單研究了一下Fuchsia系統(tǒng)源碼，總結(jié)了一下Fuchsia的整個技術(shù)架構(gòu)圖如下所示。

從Fuchsia技術(shù)架構(gòu)來看，內(nèi)核層zircon的基礎(chǔ)LK是專為嵌入式應用中小型系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)核，代碼簡潔，適合嵌入式設(shè)備和高性能設(shè)備，比如IOT、移動可穿戴設(shè)備等，目前這些領(lǐng)域標準化級別的壟斷者。

以及在框架層中有著語音交互、云端以及智能化等模塊，由此筆者揣測未來Fuchsia率先應用在音控等智能設(shè)備。

Fuchsia基于功能的模塊化操作系統(tǒng)，應該會使各組件模塊能獨立升級更新能力，保證體驗一致性。Fuchsia在IOT領(lǐng)域占據(jù)一定份額后，加之其良好的跨平臺，可以再逐步滲透到移動手機、筆記本電腦等設(shè)備，進而三位一體，打造手機、電腦與IOT完美的互聯(lián)互通的統(tǒng)一平臺體驗，讓多端設(shè)備都離不開Fuchsia。

在2018年10月，在“藍牙特別興趣小組（Bluetooth SIG）”舉辦的UnPlugFest（UPF）測試大會上，Google再展示了Fuchsia與Android設(shè)備的互聯(lián)性，可以窺見一斑。

Fuchsia的定位更是物聯(lián)網(wǎng)，再是一統(tǒng)江湖，但路途漫長，至少要５年甚至更遠。未來不可知，當然說不定Fuchsia作為實驗項目，一直待在實驗室，不過這種可能性比較小，做不到一統(tǒng)江湖，在IOT領(lǐng)域發(fā)光發(fā)亮還是大有可為的。

6. 展望未來

操作系統(tǒng)

移動操作系統(tǒng)的演變過程，從按鍵交互的塞班功能機到觸摸屏交互的Android/IOS智能機，從小屏幕手機到全面屏、劉海屏、水滴屏。任何系統(tǒng)無非干兩件事：輸入和輸出，接收到外部輸入信號后經(jīng)過操作系統(tǒng)處理后輸出信息。

• 從按鍵式交互到觸屏式交互，伴隨著塞班系統(tǒng)到Android系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。未來的交互方式一定會更加生物智能化，當下的觸屏交互可以理解成人類的觸覺輸入方式，未來將朝著人們更常見的聽覺輸入（語音）和視覺輸入（身體姿勢、表情等），甚至嗅覺輸入（氣味變化），也會伴隨著新的操作系統(tǒng)的誕生。需要更加無縫地切入生活，而不是“安靜，你吵到我的TNT”方式。
• 屏幕從小尺寸到大尺寸，并沒有引發(fā)操作系統(tǒng)變革，因為技術(shù)創(chuàng)新是非連續(xù)性，非連續(xù)性才會引發(fā)第二曲線，誕生新技術(shù)。從1960年大型機，到1990年個人筆記本，再到現(xiàn)在的智能手機，設(shè)備本身越來越小。未來的設(shè)備如果發(fā)展非連續(xù)變革，可能不再需要實體硬件，隨處可輸出，一張白紙、一面墻，到那時操作系統(tǒng)的UI架構(gòu)必然全新的變化。

前面提到Fuchsia系統(tǒng)，筆者認為至少未來五年內(nèi)不太可能取代Android，但未來可期。新操作系統(tǒng)的崛起源于降維打擊，直線超車很難，需要有非連續(xù)變革，如果只是某種程度上的改進，很難突破用戶習慣、廠商以及生態(tài)圈的阻礙。

Fuchsia需要降維打擊，比如Fuchsia在IOT領(lǐng)域以及新的交互方式都很出色，加上萬物無縫式的互聯(lián)互通的平臺，擁有跨平臺型特性的Fuchsia有機會成為超級平臺。

Android發(fā)展至今，已成為全球用戶量最廣泛的移動操作系統(tǒng)，手機行業(yè)競爭異常激烈，經(jīng)過幾番洗牌，國內(nèi)手機廠商主要是華米OV四大公司，筆者預測在未來五年內(nèi)國內(nèi)手機廠商可能只有TOP3，那么Android的未來在哪里呢？

Google在2014年發(fā)布Android Wear智能手表系統(tǒng)、Android TV系統(tǒng)以及Android Auto汽車系統(tǒng)，在2016年發(fā)布的Android Things智能設(shè)備，這些全方位構(gòu)建安卓的生態(tài)圈。在未來在人工智能和5G的賦能下，智能汽車、智能家居、IOT都將會有廣闊的市場前景。

但就目前人工智能的奇點還沒到來，技術(shù)還處于前期階段，一旦奇點來臨將會爆炸式發(fā)展，或?qū)⒅匦露x生活方式。

汽車的智能化和互聯(lián)網(wǎng)化是未來一大趨勢，Google這兩年確實在汽車領(lǐng)域發(fā)力，Android Auto在過去一年的用戶增長250％。天生的移動特性加上越來越多的互聯(lián)網(wǎng)服務需求，汽車需要一個具備多種感知能力的系統(tǒng)，或?qū)⒊蔀槭抢^手機、電視后Android的下一重點開拓領(lǐng)域。

受到駕駛安全的限制，車載場景正好需要將以往的觸屏按鈕的交互方式，轉(zhuǎn)向語音交互和生物感知，車艙內(nèi)是天然的語音交互場景，而不再是“安靜，你吵到我的TNT”，語音和圖像識別、人工智能等技術(shù)或許會在車載領(lǐng)域得到更大的發(fā)展。

職業(yè)發(fā)展

隨著Android的發(fā)展，有些人對Android未來感到茫然，經(jīng)常收到讀者私信問，“前輩，從事Android是不是沒有前途，找工作困難，希望能給點建議？”。早在2010年市場上有大量Android招聘，基本懂一點Java基礎(chǔ)的就可以搞Android，當時是移動互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)的高峰期，號稱只要做個App就可以創(chuàng)業(yè)。“風來了豬都能找到工作，風停了最先摔死的都是豬”，如果你覺得找工作難，那一定是你在混日子，Android中高級以上的人才一直都非常稀缺。

只要在Android領(lǐng)域深耕，做到極致，努力成為這個方向的專家，有精力再提升工程架構(gòu)思維，軟件工程思想都是相通的，境界會得到提升，即便再學習新東西也會非?？?。只要一個領(lǐng)域做到極致，即便Android被淘汰了，換新領(lǐng)域面試官依然會相信你也能做到極致。千萬不能用一年的工作能力混十年工作經(jīng)歷，否則你的市場價格連一年都不如，成為工作困難戶。

Android

Android系統(tǒng)迭代更新10余年，在用戶體驗、性能、功耗、安全、隱私等方面都取得很大的進步，后續(xù)版本會持續(xù)在內(nèi)存、文件系統(tǒng)、虛擬機、圖形圖像等方向優(yōu)化。

隨著Android系統(tǒng)功能越來越多，系統(tǒng)架構(gòu)中有些模塊未來可能會被重構(gòu)，某些服務大鎖制約性能，比如Android 8.0優(yōu)化過binder大鎖讓性能顯著提升。關(guān)于圖形方面，Vulkan將會是未來Android平臺的一個發(fā)展方向，尤其是游戲領(lǐng)域。

人工智能在Android系統(tǒng)上目前效果不太顯著，Google未來應該還會持續(xù)投入，比如在AI預測用戶行為加上相應后臺管控策略用于提升手機續(xù)航。碎片化仍是當下最主要的問題，碎片化也導致用戶隱私、安全和體驗一致性方面得不到保障，Google專門成立團隊致力于Android Mainline，從Android Q開始規(guī)劃Mainline，未來的版本都將逐步迭代更新。

最后說一點，App兼容性問題比較嚴重，據(jù)Google實驗統(tǒng)計Android Q系統(tǒng)在全球Top 1000應用的兼容性不達標率4.3%，而中國Top 1000應用的兼容性不達標率17.6%，可見國內(nèi)Android生態(tài)圈更為嚴峻得多，Google對隱藏API的限制就是一步長遠之棋，短期內(nèi)導致應用不兼容加劇，長期來看生態(tài)圈會逐步健康，最理想的情況就是Android系統(tǒng)大版本升級而App兼容性問題不再有，后續(xù)Google應和廠商會加強跟主流應用協(xié)作規(guī)范應用，搭建良好健康的Android生態(tài)圈。