摘 要：智能手機已伴隨著我們的生活、工作和學(xué)習(xí)，而其中起決定作用的是智能操作系統(tǒng)，本文就目前國內(nèi)市場上主流的Android和IOS兩大操作系統(tǒng)的多任務(wù)運行機制和推送機制進行了比較和分析，讓用戶在選擇時有一個參考標準。

關(guān)鍵詞：智能手機；Android；IOS；多任務(wù)；推送機制

“我?guī)е?寸輕巧，在城市閱讀美好；我?guī)е?寸自由，在兩個世界任意游走；我?guī)е?寸寫意，更多的效率生活更愜意；我?guī)е?寸震撼，讓精彩如影隨行；我?guī)е?寸動感，隨時隨地隨手皆靈感?！边@是三星GALAXYNote8.0的創(chuàng)意廣告，其中邊接電話邊查資料分屏工作的場景讓我記憶猶新，一直縈繞在我的腦海里，這不就是我們常說的多任務(wù)嗎？當(dāng)手機剛剛能下載安裝JAVA小程序已讓人們興奮不已，隨著手機操作系統(tǒng)的革新?lián)Q代，Symbian（塞班）、Android（安卓）、IPhone（蘋果）這些字眼闖入我們的生活，在智能操作系統(tǒng)潮流影響下手機不再是簡單通話工具，而演成了多媒體移動終端，上網(wǎng)、聽音樂、看電影、發(fā)微博、玩游戲、網(wǎng)上購物、定位導(dǎo)航、社區(qū)交友等手機應(yīng)用軟件顧及我們生活的種種，再加上3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，用手機上網(wǎng)甚至比用電腦來得更方便，隨著GPS等實時應(yīng)用的出現(xiàn)，人們也對智能手機提出了新的要求，怎樣才能像電腦一樣不關(guān)閉當(dāng)前任務(wù)的同時打開另外一個需要處理的軟件，即實現(xiàn)多任務(wù)操作呢？這正是手機廠商思慮解決的新問題。

1 主流智能操作系統(tǒng)分類

智能手機[1]指具有獨立的操作系統(tǒng)，第三方服務(wù)商可根據(jù)操作系統(tǒng)提供的應(yīng)用編程接口為手機開發(fā)各種擴展應(yīng)用，用戶可以自行安裝和卸載這些應(yīng)用程序，并可以通過移動通訊網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)接入的一類手機的總稱，其核心在于開放式操作系統(tǒng)可以讓手機在軟件和輔助硬件設(shè)備上進行擴展，從而達到增強手機功能、擴大手機本身的應(yīng)用范圍的目的。真正引起人們注意的智能手機是2001年由諾基亞推出的9210及2002年推出的7650和3250，這三款手機均采用Symbian操作系統(tǒng)，鑒于它們良好的市場表現(xiàn)，一線手機廠商看好其發(fā)展的巨大潛力，紛紛推出自己具有影響力的產(chǎn)品。這其中真正暗藏的是操作系統(tǒng)間的較量，由于缺乏新技術(shù)的支持，塞班各個版本已相繼停止運營和更新，2013年1月24日晚間諾基亞宣布不再發(fā)布塞班系統(tǒng)的手機，標志著塞班系統(tǒng)的謝幕，而如今歷經(jīng)十余年的激烈競爭中國智能手機終端市場上有谷歌的Android、蘋果的IOS兩款操作系統(tǒng)暗中抗衡。

Android是Google公司于2007年宣布以Linx2.6平臺為核心開發(fā)的開源移動操作系統(tǒng)，該系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、中間件、應(yīng)用程序框架和應(yīng)用軟件組成，它采用軟件堆層[2]的架構(gòu)，其中最底層的操作系統(tǒng)以Linx內(nèi)核為基礎(chǔ)工作，由C語言開發(fā)，只提供基本的核心系統(tǒng)服務(wù)，它隱藏具體硬件細節(jié)而為上層提供統(tǒng)一的服務(wù)。中間件由函數(shù)庫和運行時庫組成，其中函數(shù)庫提供了JAVA的核心函數(shù)庫和C/C++的一些函數(shù)庫，通過應(yīng)用程序框架為開發(fā)者提供服務(wù)；運行時庫相當(dāng)于JAVA虛擬機，使得應(yīng)用程序都在這個虛擬平臺編譯成機器碼文件，進而能屏蔽掉各種操作系統(tǒng)的不統(tǒng)一性后在所有硬件上都能運行；應(yīng)用程序框架是編寫Google發(fā)布的核心應(yīng)用時所使用的API框架，包括活動管理器、窗口管理器、內(nèi)容提供器、視圖系統(tǒng)、包管理器、電話管理器、資源管理器、位置管理器、通知管理器九大部分，開發(fā)人員遵守框架的開發(fā)原則來開發(fā)自己的應(yīng)用程序，提高了開發(fā)效率；應(yīng)用軟件層的開發(fā)基本上采用JAVA作為官方語言，使用Google 提供的Android SDK中的工具集（包括編譯器、資源編譯器、調(diào)試器和仿真器），并使用Eclipse加上ADT（ Android Developer Tools）插件作為集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)。

IOS是蘋果公司專門為IPhone開發(fā)，只能在蘋果公司自身的移動設(shè)備上安裝的操作系統(tǒng)。它是基于Unix的內(nèi)核，具有Unix風(fēng)格的內(nèi)存管理和搶占式多任務(wù)處理，大大改進內(nèi)存管理，允許同時運行更多軟件，是一個完全封閉型的操作系統(tǒng)，不僅系統(tǒng)封閉，連應(yīng)用、資源都是封閉的，只能通過APPStore商店購買。IOS的系統(tǒng)架構(gòu)分為四個層次：核心操作系統(tǒng)層、核心服務(wù)層、媒體層和可觸摸層，其中，核心操作系統(tǒng)層包括內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、電源管理以及一些其他的操作系統(tǒng)任務(wù)，可以直接和硬件設(shè)備進行交互；核心服務(wù)層是用來訪問IOS的一些服務(wù)；媒體層可以支持應(yīng)用程序使用各種媒體文件，進行音頻與視頻的錄制，圖形的繪制，以及制作基礎(chǔ)動畫；可觸摸層為開發(fā)應(yīng)用程序提供各種框架，其中大部分與用戶界面有關(guān)，負責(zé)用戶在IOS設(shè)備上的觸摸交互操作，IOS本身具備的最大優(yōu)勢是操控性極高的點觸式用戶界面，完全擺脫了手機的傳統(tǒng)鍵盤。

2 智能手機操作系統(tǒng)多任務(wù)運行機制概述

由于系統(tǒng)資源和電池容量的限制，移動操作系統(tǒng)不能像Windows桌面操作系統(tǒng)那樣為任務(wù)分配短暫的CPU時間片來輪流執(zhí)行，真正在后臺運行多個任務(wù)，移動系統(tǒng)的多任務(wù)是在不同應(yīng)用中快速切換，切換其他應(yīng)用時，原程序被掛起，暫停執(zhí)行。Android和IOS都是支持多任務(wù)的，機制基本相同，即“前臺運行后臺掛起，特殊情況有權(quán)限”，簡單有效的多任務(wù)管理模式能夠提升用戶體驗，提高使用效率，否則任由程序在后臺堆棧，電量很快被耗盡，失去多任務(wù)的意義。

Android系統(tǒng)原生（即硬件本身）就支持多任務(wù)[3]，其運行模式是：當(dāng)運行不同應(yīng)用程序時進入了該應(yīng)用相應(yīng)的層面，層與層之間相互疊加，當(dāng)新層活動時覆蓋在舊層上面，舊層被凍結(jié)（或者說是被掛起），新層被激活。谷歌為開發(fā)者提供了7個API（應(yīng)用程序接口）來調(diào)整應(yīng)用層之間的切換和運行，它的用途主要是用來設(shè)置如何切換，以及切換后要做怎樣的操作。Android為需要在后臺運行的應(yīng)用提供了兩種解決方案：一是服務(wù)類應(yīng)用，此類應(yīng)用將由程序自身決定在該應(yīng)用轉(zhuǎn)入后臺時仍需繼續(xù)運行的內(nèi)容以代碼的形式寫入服務(wù)中，當(dāng)該應(yīng)用被轉(zhuǎn)入后臺運行時它所有活動的都被凍結(jié)，但寫入服務(wù)的那些操作仍然可由系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行，如QQ等；二是廣播接收類應(yīng)用，此類應(yīng)用可以在系統(tǒng)分配的一個既定時間段和目標內(nèi)在后臺完整運行，當(dāng)應(yīng)用消耗完時間，或達成了目標后，系統(tǒng)就會結(jié)束并凍結(jié)該應(yīng)用的所有活動，如鬧鐘和GPS等應(yīng)用。理論上Android系統(tǒng)沒有運行程序的數(shù)量限制，只要內(nèi)存足夠可以無限制的開啟任意多個應(yīng)用，當(dāng)后臺中運行的應(yīng)用越來越多，運行內(nèi)存吃緊，系統(tǒng)便會強制結(jié)束凍結(jié)中的活動，優(yōu)先結(jié)束沒有服務(wù)類和廣播類的活動，其次是服務(wù)類，最后結(jié)束廣播類活動。

IOS最初不支持多任務(wù)，隨著即時通訊和GPS等應(yīng)用的出現(xiàn)，支持多任務(wù)已成為一種趨勢，IOS4.0引入了受限制的后臺多任務(wù)，采用“保存現(xiàn)場+通知系統(tǒng)”[4]的組合來支持多任務(wù)，雙擊Home鍵可以激活屏幕下方的夾層列出了所有最近被掛起的應(yīng)用。單擊Home鍵從應(yīng)用退回桌面，APP從活動態(tài)轉(zhuǎn)入后臺，絕大多數(shù)程序在幾秒內(nèi)從后臺變?yōu)閽炱?，被掛起的APP仍然駐留在系統(tǒng)內(nèi)存中，但并不占用CPU時間片運行，這也是在掛起后短時間內(nèi)重新進入應(yīng)用時會進入并恢復(fù)到退出時狀態(tài)的原因，但是由于IOS內(nèi)存的容量是固定的，沒有像windows那樣占用存儲卡容量為APP開辟虛擬內(nèi)存，當(dāng)打開一些內(nèi)存敏感的應(yīng)用時，系統(tǒng)會自動清理那些沒用的或最早被掛起APP所占用的內(nèi)存，由掛起變?yōu)橥Ｖ?，此時再次通過單擊多任務(wù)夾層應(yīng)用程序圖標時會發(fā)現(xiàn)重新加載程序，這些是偽后臺運行的程序。當(dāng)然，IOS還支持受限的多任務(wù)和真正意義的多任務(wù)，如GPS導(dǎo)航和播客下載等應(yīng)用，按下Home鍵后程序會保存到內(nèi)存中，在有限的時間內(nèi)占用CPU時間片繼續(xù)運行，直至導(dǎo)航至目地的和當(dāng)前下載任務(wù)完成，然后通過一條信息通知用戶當(dāng)前任務(wù)已完成，由系統(tǒng)將其變?yōu)閽炱馉顟B(tài)；還有像Safari和Mail這樣真正意義上的多任務(wù)，允許程序在切換到后臺后無限制的做出動作，不會被結(jié)束，這類程序的數(shù)量受到嚴格限制。

3 智能手機操作系統(tǒng)的推送機制

移動智能操作系統(tǒng)的多任務(wù)運行機制為保證當(dāng)前活躍應(yīng)用的系統(tǒng)資源會根據(jù)內(nèi)存實際運行情況自動結(jié)束前期掛起的應(yīng)用，那么如果應(yīng)用有一些更新或者消息要告知用戶怎么辦呢？這就要講到推送機制，當(dāng)服務(wù)器端有更新時自動把最新的信息以鈴聲、應(yīng)用圖標上的數(shù)字或一條文本信息的形式Push到客戶端上，這樣能更節(jié)省內(nèi)存、CPU占用時間、3G流量及電量等，符合智能移動終端的需求。

在推送機制[5]方面IOS的發(fā)展較為成熟，IOS3.0中引入通知架構(gòu)，這無論在單任務(wù)時代還是在“保存現(xiàn)場+通知系統(tǒng)”多任務(wù)體系實現(xiàn)中都貢獻了力量，完善的推送機制在效率、續(xù)航以及流量節(jié)省方面都帶來了優(yōu)勢，它的實現(xiàn)分為三個階段：1）Provider（某應(yīng)用程序的Push服務(wù)器）把要發(fā)送的消息、目的IOS設(shè)備的標識打包發(fā)給APNS（蘋果的服務(wù)器）；2）APNS在自身的已注冊Push服務(wù)的IOS設(shè)備列表中，查找有相應(yīng)標識的IOS設(shè)備并把消息發(fā)到它；3）IOS設(shè)備把發(fā)來的消息傳遞給相應(yīng)的應(yīng)用程序，并且按照設(shè)定彈出Push通知。在這個過程中在這種機制下，應(yīng)用本身不用有常駐的后臺進程，系統(tǒng)的開銷少，內(nèi)存使用更少，電量也更少，并且Provider、APNS和IOS設(shè)備客戶端都是通過證書進行連接的，保證了其安全性和可靠性。

相比之下，Android就較為慚愧，雖然它也有類似IOS一樣的機制——GCM（Google Cloud Messaging），但由于系統(tǒng)的開放性，加之GCM服務(wù)器強制用戶有一個Gmail賬戶，而國內(nèi)市場上主流品牌三星、HTC等都不支持Gmail賬戶登錄，造成國內(nèi)的應(yīng)用受到很大限制，但PUSH需求依然存在，所以各種形式的第三方推送服務(wù)較為流行，這也是使用不同廠商的Android手機有不統(tǒng)一的體驗的原因。

4 結(jié)束語

對于手機用戶來說，選擇智能手機的時候去除功能上的偏向和主要用途外，主要是選擇何種操作系統(tǒng)的智能手機，目前二者在國內(nèi)市場上勢均力敵，均有著自己的優(yōu)勢，而且不斷推出新版本，加入新的具有特色的功能，只為給用戶提供更自然、更高效、更快捷的體驗。例如：IOS7在多任務(wù)處理方面終于告別了“偽后臺”，根據(jù)軟件以及用戶的使用情況來智能判斷其是否能夠占用后臺資源運行；又如，Android在惡意軟件防護方面加以改進，采用地址空間隨機化布局使得惡意軟件更難找到關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而數(shù)據(jù)執(zhí)行防護機制也能中止惡意代碼在某些區(qū)域內(nèi)的執(zhí)行。

[參考文獻]

[1]孫孺石.智能手機操作系統(tǒng)[M].人民郵電出版社，1996.

[2]段升杰.淺談軟件三層架構(gòu)開發(fā)[J].信息與電腦，2010.

[3]Android的多任務(wù)運行機制，http：//android.tgbus.com/Android/tutorial/201107/358597.shtml[EB/OL].

[4]IOS的多任務(wù)后臺是如何工作的，http：//www.tudou.com/programs/view/F2E2B5BWcNw [EB/OL].

[5]IOS推送機制.http：//wenku.baidu.com/view/9325b9dfd15abe23482f4da9.html[EB/OL].

作者簡介：段莎莉（1981-），女，山西洪洞人，山西國際商務(wù)職業(yè)學(xué)院，信息系，助教。