Android ist ein Betriebssystem, das hauptsächlich für mobile Geräte wie Smartphones und Tablets entwickelt wurde. Es wurde von Google in Zusammenarbeit mit der Open Handset Alliance (OHA) entwickelt und basiert auf dem Linux-Kernel und anderen Open-Source-Software. Seit seiner ersten Veröffentlichung im Jahr 2008 hat es sich schnell zum dominierenden Betriebssystem auf dem globalen Smartphone-Markt entwickelt.
Die Architektur von Android besteht aus mehreren Schichten, die jeweils unterschiedliche Funktionen innerhalb des Betriebssystems erfüllen. Von unten nach oben betrachtet, sind diese Schichten:
Linux-Kernel: Dies ist die unterste Schicht der Android-Architektur. Der Linux-Kernel bietet eine Abstraktion zwischen der Gerätehardware und dem Rest des Software-Stacks. Er verwaltet niedrigstufige Hardwareinteraktionen wie Treiber, Speichermanagement, Prozessmanagement und das Netzwerkstack.
Hardware-Abstraktionsschicht (HAL): Die HAL bietet Schnittstellen, die von der Java-API-Framework-Schicht verwendet werden, um Hardwaregeräte zu nutzen.
Android Laufzeitumgebung: Hier finden wir die Dalvik Virtual Machine (oder ART ab Android 5.0), die speziell für Android entwickelt wurde und eine optimierte Umgebung für das Ausführen von Apps bietet.
Java API Framework: Diese Schicht bietet den Entwicklern die notwendigen Tools und APIs zum Erstellen von Android-Anwendungen. Sie ermöglicht es Entwicklern, die Hardwarefunktionen des Geräts zu nutzen und Interaktionen mit dem Nutzer zu ermöglichen.
System-Apps: Dies ist die oberste Schicht der Architektur, die Anwendungen enthält, die direkt auf dem Gerät ausgeführt werden, wie die Dialer-App, die Kamera-App, der Webbrowser usw.
Die Entwicklung von Android-Apps erfolgt typischerweise in der Programmiersprache Java, obwohl Kotlin seit 2017 auch eine offiziell unterstützte Sprache ist. Entwickler verwenden das Android Software Development Kit (SDK) und Android Development Tools (ADT), die eine Vielzahl von Bibliotheken und Werkzeugen für die Erstellung, das Testen und das Debuggen von Apps bieten.
Ein zentraler Aspekt der Android-Entwicklung ist die Verwendung von “Activities” und “Intents”. Eine Activity ist eine einzelne, fokussierte Sache, die der Benutzer mit der App tun kann, während ein Intent eine Beschreibung einer zu erfüllenden Operation ist. Intents ermöglichen es Apps, nahtlos miteinander zu interagieren und bieten eine starke Benutzererfahrung.
Android bietet auch ein umfangreiches Framework für UI-Elemente, um ansprechende und intuitive Benutzeroberflächen zu erstellen. Dies umfasst eine Vielzahl von vorgefertigten Komponenten wie Buttons, Textfelder, Checkboxes und komplexere Elemente wie Sliders, Date Picker und Menus.
Die Dalvik Engine war eine Software-Komponente, die einst als virtuelle Maschine im Herzen des Android-Betriebssystems fungierte. Entwickelt von Dan Bornstein und seinem Team bei Google, wurde sie erstmals 2007 in Android eingeführt und war bis zur Einführung der Android Runtime (ART) im Jahr 2014 die primäre Ausführungsumgebung für Android-Anwendungen.
Die Dalvik Engine war eine virtuelle Maschine (VM), ähnlich wie die Java VM. Die Aufgabe einer VM ist es, Code auszuführen, der in einer Maschinen-unabhängigen Form vorliegt, der sogenannten Bytecode-Form. Diese Unabhängigkeit von der spezifischen Hardware ermöglicht es, dass Android-Anwendungen auf einer Vielzahl verschiedener Geräte laufen können, von Smartphones über Tablets bis hin zu Fernsehern.
Die Dalvik VM war speziell für den Einsatz in Umgebungen mit begrenzten Ressourcen wie Speicher und CPU optimiert. Sie verwendete ein spezielles Dateiformat (.dex) für die Speicherung des Bytecodes, das auf geringen Speicherplatzverbrauch ausgelegt war.
Eine der Hauptstärken der Dalvik Engine war ihre Fähigkeit zur Optimierung. Sie führte sogenannte Just-in-Time (JIT) Kompilierungen durch, was bedeutet, dass der Code erst in Maschinencode übersetzt wurde, wenn er tatsächlich ausgeführt werden sollte. Dieser Ansatz bot einen guten Kompromiss zwischen der Flexibilität einer interpretierten Ausführung und der Geschwindigkeit einer vollständig kompilierten Ausführung.
Trotz der Leistungsfähigkeit der Dalvik Engine, strebte Google nach noch höherer Effizienz und Performance. Daher wurde 2014 die Android Runtime (ART) eingeführt. ART verwendete eine Ahead-of-Time (AOT) Kompilierung, bei der der gesamte Code einer Anwendung beim Installieren in Maschinencode übersetzt wurde. Dies führte zu einer schnelleren Ausführung der Anwendungen, verbrauchte allerdings mehr Speicherplatz.
Die Dalvik Engine spielte eine entscheidende Rolle in der frühen Entwicklung von Android und legte den Grundstein für die heutige ART. Sie war ein entscheidender Faktor dafür, dass Android-Anwendungen auf einer breiten Palette von Geräten laufen konnten, und ihr Einfluss ist noch heute in der Android-Architektur spürbar.
Android ist ein leistungsfähiges und flexibles Betriebssystem, das eine breite Palette von Anwendungen und Geräten unterstützt. Mit seiner Open-Source-Natur und dem starken Support durch Google hat es sich zu einer führenden Plattform in der mobilen Technologie entwickelt. Es bietet Entwicklern eine robuste, vielseitige und benutzerfreundliche Plattform für die Erstellung von Anwendungen, die in der Lage sind, die vielfältigen Bedürfnisse und Anforderungen der heutigen digital vernetzten Gesellschaft zu erfüllen.
Die umfangreiche Architektur und das reichhaltige Set an Entwicklungstools ermöglichen es Entwicklern, hochleistungsfähige Anwendungen zu erstellen, die das Beste aus den verfügbaren Hardware-Ressourcen herausholen. Gleichzeitig ermöglicht die Flexibilität von Android die Unterstützung einer Vielzahl von Geräten unterschiedlicher Hersteller, Formfaktoren und technischer Spezifikationen.
In Anbetracht der ständig wachsenden Nutzerbasis von Android und der kontinuierlichen Innovationen, die Google und andere Akteure in das Betriebssystem einbringen, bleibt Android eine spannende und lohnende Plattform sowohl für Entwickler als auch für Endnutzer. Es bleibt abzuwarten, wie sich Android weiterentwickelt, um den sich ändernden Anforderungen der Technologiewelt gerecht zu werden. Es besteht jedoch kein Zweifel daran, dass Android weiterhin eine zentrale Rolle in der Welt der mobilen Technologie spielen wird.