一文搞懂 Android 和嵌入式 Linux 开发差异点

前言

因业务需要，过去一年从熟悉的 Android 开发开始涉及嵌入式 Linux 开发，编程语言也从 Java/Kotlin 变成难上手的 C++，这里面其实有很多差异点，特此整理本文来详细对比这两者开发的异同，便于对嵌入式 Linux 开发感兴趣的同学一些参考。

适用人群

• 有一定 Android 开发经验

• 想了解嵌入 Linux 开发的同学
  

思维导图

架构对比

注：左边是 Android 的平台架构，右边是目前我们 Linux 的平台架构。

由下往上看：

• 硬件层：硬件层是操作系统与硬件设备之间的桥梁，它使得操作系统和应用程序能够与各种硬件设备进行通信，从而实现设备的控制和管理。设备类型 Android 对应的比如智能手机、平板、物联网设备等，Linux 对应的比如嵌入式设备、物联网设备等。

• Linux 内核：Linux 内核是 Linux 操作系统的核心组件，它负责管理系统的硬件资源、提供程序运行所需的环境以及协调程序之间的相互作用。比如 Linux 会负责进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动、网络协议栈、系统调用和安全和权限管理等。

• 系统层：这一层包含了一系列用于实现基本的系统功能和服务的库。比如通过 libc 或 glibc 来访问操作系统提供的服务。

• 应用框架层：这一层就是我们常说的 Framework，在 Android 中提供的是用于开发 Android 应用程序的 API 和组件，比如 Activity、Service、Broadcast Receiver 等。在 Linux 中也有相应的组件和 API，一般情况下是通过 DBus 这种跨进程通信来调用服务，比如日志服务，网络服务等。

• 应用层：这一层就是最上层我们能看见的应用层，我们在手机能看到的 Android App 和在嵌入设备看到的 Linux 应用程序。我们通常使用 Java 来开发 Android 应用程序，使用 C/C++来开发 Linux 应用程序。
  

基础差异对比

这个表格展示了 Android 开发和嵌入式 Linux 开发的主要异同点。虽然它们在底层都基于 Linux 内核，但在应用开发、用户界面、系统组件等方面有很大的差异。嵌入式 Linux 的 GUI 框架就不像 Android 那么完善和便捷，比如想要实现嵌入式的用户界面，使用 C 语言开发的 LVGL 框架来手写界面代码，UI 交互代码会显得冗余

example：

#include "../lv_examples.h"#if LV_BUILD_EXAMPLES && LV_USE_BTN
static void btn_event_cb(lv_event_t * e){    lv_event_code_t code = lv_event_get_code(e);    lv_obj_t * btn = lv_event_get_target(e);    if(code == LV_EVENT_CLICKED) {        static uint8_t cnt = 0;        cnt++;
        /*Get the first child of the button which is the label and change its text*/        lv_obj_t * label = lv_obj_get_child(btn, 0);        lv_label_set_text_fmt(label, "Button: %d", cnt);    }}
/** * Create a button with a label and react on click event. */void lv_example_get_started_1(void){    lv_obj_t * btn = lv_btn_create(lv_scr_act());     /*Add a button the current screen*/    lv_obj_set_pos(btn, 10, 10);                            /*Set its position*/    lv_obj_set_size(btn, 120, 50);                          /*Set its size*/    lv_obj_add_event_cb(btn, btn_event_cb, LV_EVENT_ALL, NULL);           /*Assign a callback to the button*/
    lv_obj_t * label = lv_label_create(btn);          /*Add a label to the button*/    lv_label_set_text(label, "Button");                     /*Set the labels text*/    lv_obj_center(label);}
#endif

UI 效果如下：

跨进程通信对比

在 Android 和 Linux 系统中，跨进程通信（IPC）是一种用于在不同进程之间传递数据和消息的机制。以下是 Android 和 Linux 中跨进程通信的对比：

其中 Binder 机制是 Android 开发非常重要的知识点，原理图如下所示：

图片引自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/35519585

Binder 的优势在于提供一种高性能、稳定性和安全性跨进程通信机制。基于 C/S 架构，职责明确、架构清晰；通信过程中仅需要进行一次内存拷贝，性能仅次于共享内存；然而它为每个 APP 进程分配 UID，可以通过 UID 鉴别身份。

D-Bus

D-BUS是一种进程间通信(IPC)机制，一般主要用于基于 AF_UNIX 套接字的本地进程间通信(local IPC)(当然也可以基于 TCP/IP)实现跨主机的通信。原理图如下所示：

图片引自：https://hustcat.github.io/getting-started-with-dbus/

D-Bus 协议是一个端到端的通信协议，核心基础概念参考：

编程语言对比

C++、Java 和 Kotlin 之间的最大区别在于它们的编程范式、内存管理和平台依赖性。

1. 编程范式：C++支持面向过程和面向对象编程，而 Java 和 Kotlin 主要支持面向对象编程。Kotlin 还支持函数式编程。

2. 内存管理：C++需要程序员手动管理内存分配和释放，而 Java 和 Kotlin 使用自动内存管理（垃圾回收机制），这使得 Java 和 Kotlin 更易于使用，但可能在某些情况下牺牲了性能。

3. 平台依赖性：C++是平台相关的，需要针对不同平台进行编译。Java 和 Kotlin 则是平台无关的，可以一次编写并在任何支持 Java 虚拟机（JVM）的平台上运行。Kotlin 还可以编译为 JavaScript 和本地代码，从而实现更广泛的平台兼容性。

这些区别使得 C++更适合底层系统开发、性能关键应用和嵌入式系统，而 Java 和 Kotlin 更适合跨平台应用、Web 应用和移动应用开发。

开发工具、编译工具对比

Android 开发和嵌入式 Linux 开发使用的开发工具和编译工具有一些核心差异，以下是一些主要差异点：

开发工具：

Android 开发：

• Android Studio：这是 Google 为 Android 开发者提供的官方集成开发环境（IDE），内置了代码编辑器、调试器、模拟器等工具，支持 Java 和 Kotlin 语言进行 Android 应用开发。

• ADB（Android Debug Bridge）：这是一个命令行工具，用于在开发机和 Android 设备之间进行通信，支持安装应用、查看系统日志、调试应用等功能。

嵌入式 Linux 开发：

• Eclipse、Visual Studio Code 等通用 IDE：这些 IDE 支持 C/C++和其他语言，可以用于嵌入式 Linux 应用开发。

• GDB（GNU Debugger）：这是一个强大的源代码级调试器，用于调试嵌入式 Linux 应用程序。

编译工具：

Android 开发：

• Gradle：这是 Android 的官方构建工具，用于编译和打包 Android 应用。

• Android NDK（Native Development Kit）：这是一个工具集，用于编译和链接使用 C/C++编写的 Android 应用的本地部分。

嵌入式 Linux 开发：

• GCC（GNU Compiler Collection）：这是一个开源的编译器集合，用于编译 C/C++和其他语言的代码。

• Make：这是一个构建工具，用于自动化编译和链接过程。

• CMake：这是一个跨平台的构建系统，用于生成 Makefile 或其他构建脚本。
  

包管理和依赖管理对比

在 Android 和嵌入式 Linux 开发中，包管理和依赖管理是两个相关的概念，它们共同处理应用程序或系统所需的库、组件和资源。以下是它们在包管理和依赖管理方面的主要区别：

Android 包管理和依赖管理：

1. APK（Android Package Kit）：这是 Android 应用程序的安装包格式，包含了应用程序的所有代码、资源、证书以及清单文件等。

2. 应用商店：Android 应用程序通常通过应用商店（如 Google Play、华为应用市场等）进行分发和更新。应用商店负责应用程序的审核、签名、安装、更新等功能。

3. Gradle：Android Studio 使用 Gradle 作为构建系统，它负责处理应用程序的依赖关系。开发者可以在项目的 build.gradle 文件中声明所需的第三方库，Gradle 会自动从远程仓库（如 Maven Central、JCenter 等）下载并集成这些库。

4. Android SDK/NDK：Android SDK 提供了一套用于开发 Android 应用程序的 API 和组件，而 Android NDK 提供了一套用于处理本地 C/C++代码依赖关系的工具。这些组件已经包含在 Android 系统中，无需额外处理依赖关系。

嵌入式 Linux 包管理和依赖管理：

1. 包格式：嵌入式 Linux 系统的包格式取决于具体的发行版，如 Debian/Ubuntu 使用 deb 包，Red Hat/CentOS 使用 RPM 包，OpenWrt 使用 opkg 包等。

2. 软件仓库：嵌入式 Linux 应用程序通常通过软件仓库进行分发和更新。软件仓库是一个包含了预编译软件包的服务器，用户可以通过包管理器（如 apt、yum、opkg 等）从软件仓库安装和更新软件包。

3. 包管理器：嵌入式 Linux 发行版通常提供了一个包管理器（如 apt、yum、opkg 等），用于自动处理系统和应用程序的依赖关系。开发者可以通过包管理器从软件仓库安装所需的库和组件。

4. 构建系统：嵌入式 Linux 开发中，Makefile、autoconf 和 CMake 等构建工具可以用于处理项目的依赖关系。开发者需要在构建脚本中手动声明所需的库和组件。
   

可运行文件对比

Android APK（Android Package）和 Linux 的可执行文件是两种不同的应用程序格式，它们分别用于 Android 和 Linux 系统。以下是 Android APK 和 Linux 可执行文件的对比：

APK 文件一览：

Android Studio 分析 apk：

Linux 中 ELF 可执行文件一览：

性能分析工具对比

Android 我们关注的性能指标在 Linux 上其实也大同小异，只是在不同的体系下分析手段和工具不一样。相比于 Linux 分析 Android 应用的性能要便捷得多，Android Studio 内置了强大的性能分析工具—Android Profiler，可以分析 CPU、Memory、Network、Energy 和 Timeline。

写在最后

本文从架构、主要差异、编程语言、IDE/编译工具、包管理、可运行文件和性能分析工具进行了详细对比，如果是有 Android 开发经验的要迁移到嵌入式 Linux 需要学习的内容确实还不少，但研发思路是大同小异的，大致就是通过开发框架和编程语言组织代码，通过跨进程通信来实现服务之间的调用，通过编译工具编译成能在系统运行环境的可执行文件，然后你需要关注如何进行应用更新，需要针对跑起来的应用进行性能分析等等。当然实际的研发工作会更加复杂，要实现一个可商用的产品需要结合业务做更多的能力拓展，比如增加日志上报、崩溃捕获、网络组件、存储组件、异步编程组件等等。