基于X86架構(gòu)的Android軟件模擬測試環(huán)境

摘 要：Android操作系統(tǒng)在智能手機市場中的巨大占有率使其成為應(yīng)用軟件開發(fā)的熱門平臺，但現(xiàn)有開發(fā)環(huán)境多基于X86架構(gòu)，無法直接測試運行基于ARM架構(gòu)的Android系統(tǒng)應(yīng)用軟件，本文詳細闡述了如何利用Android SDK實現(xiàn)在X86架構(gòu)下模擬Android操作系統(tǒng)運行環(huán)境以及如何提高模擬環(huán)境的兼容性，方便開發(fā)者實現(xiàn)在基于X86架構(gòu)的開發(fā)平臺上測試Android應(yīng)用軟件。

關(guān)鍵詞：Android軟件；X86架構(gòu)；虛擬機

中圖分類號：TP391.9

在智能手機的發(fā)展與普及浪潮中，功能強大的Android操作系統(tǒng)因其開源、免費的特性，在降低手機的成本、提高手機的用戶體驗方面具有很大優(yōu)勢，其發(fā)布以來市場占有率不斷激增。巨大的市場吸引了眾多開發(fā)者為其設(shè)計應(yīng)用軟件，但Android操作系統(tǒng)被設(shè)計為針對手持觸控設(shè)備，此類設(shè)備因功耗問題，其CPU采用的是ARM架構(gòu)，現(xiàn)行常用開發(fā)環(huán)境的X86架構(gòu)與之不兼容，無法直接運行Android操作系統(tǒng)。在X86架構(gòu)平臺上開發(fā)完成的軟件，需要安裝到Android設(shè)備上進行測試。如此測試存在以下問題：1.需要另行配置硬件設(shè)備，增加開發(fā)成本及周期；2.測試易受設(shè)備本身性能質(zhì)量、兼容性等特性干擾，同時硬件存在折舊損壞問題，比如多次使用后常遇到數(shù)據(jù)端口接觸不良等問題；3.常見的Android設(shè)備性能不如PC，且Android平臺調(diào)試工具種類少、功能單一，測試調(diào)試不便。在PC上直接模擬Android設(shè)備上的運行環(huán)境進行軟件測試，是解決上述問題的一個優(yōu)秀方案，此方案應(yīng)滿足以下需求：1.在X86架構(gòu)中模擬出Android操作系統(tǒng)虛擬機；2.具有廣泛的兼容性，可運行待測試的應(yīng)用軟件，可模擬不同版本的Android系統(tǒng)；3.避免X86架構(gòu)下軟件模擬ARM架構(gòu)造成的性能損失，盡可能接近真實運行速度以具備實用價值。

1 Android SDK

Android，這一基于Linux操作系統(tǒng)的開源手機平臺是2007年11月5日由Google與34家軟硬件制商、電信運營商同創(chuàng)建的開放手持設(shè)備聯(lián)盟（Open Handset Alliance，簡稱OHA）發(fā)布的。OHA在其后又發(fā)布了Android SDK——Android軟件開發(fā)工具包，Android SDK支持Windows、Linux等平臺，涵蓋了X86架構(gòu)下所有常見的開發(fā)環(huán)境，集合了開發(fā)Android操作系統(tǒng)平下應(yīng)用軟件所需要各種軟件工具。

2 模擬運行Android

使用Android SDK模擬運行Android操作系統(tǒng)前應(yīng)注意運行環(huán)境的配置。硬件方面，不同操作系統(tǒng)對CPU的管理機制不同，執(zhí)行同一操作時對指令集的調(diào)用方式也不同。若實現(xiàn)模擬運行，會造成CPU指令的沖突，故開始前注意打開CPU硬件配置中的Virtual Technology功能（即“虛擬化技術(shù)”）。它允許CPU啟用支持虛擬技術(shù)的額外指令集，模擬多個獨立CPU并行運行，使得通過一個CPU運行多個操作系統(tǒng)成為可能。軟件方面，Android SDK是基于JAVA環(huán)境開發(fā)的，運行前需要安裝JAVA JDK，并注意系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)增配以下變量：（1）JAVA_HOME變量，變量值為JAVA JDK的安裝路徑；（2）classpath變量，變量值為：“.；%JAVA_HOME%＼lib； ”（不包括引號），為Android SDK提供JAVA類庫地址；（3）Path變量，變量值為JAVA JDK的安裝路徑下的Bin文件夾。此外，實現(xiàn)模擬運行需要安裝Android SDK中的以下模塊：（1）Android SDK starter package，包含工具包的圖形化操作主界面，方便調(diào)用配置相關(guān)軟件開發(fā)工具，其所在安裝路徑即為SDK主目錄；（2）Android SDK Platform-tools，配置所需的相關(guān)工具，安裝于SDK主目錄下；（3）Android SDK API Level，包含不同Android版本所需的應(yīng)用編程接口，應(yīng)根據(jù)想要模擬運行的Android版本，選用不同的接口包，安裝于SDK主目錄下platforms目錄內(nèi)；（4）Android SDK system img，包含不同Android操作系統(tǒng)的鏡像文件，選用時應(yīng)注意其對版本與Android SDK API Level一致，安裝于SDK主目錄下system-images目錄內(nèi)。準備完成后，運行SDK主目錄下的“AVD Manager.exe”即可啟動Android模擬運行的管理界面，通過“New”按鈕打開虛擬機參數(shù)配置卡片，設(shè)置名稱、版本、指令集、SD卡容量、屏幕、內(nèi)存等信息后完成新建虛擬機，選“OK”回到主界面，即可選中建好的虛擬機通過“Start”按鈕運行。至此，Android成功模擬運行。此時，在原X86架構(gòu)的操作系統(tǒng)中會識別為系統(tǒng)接入了一臺Android硬件設(shè)備，開發(fā)人員即可正常安裝應(yīng)用軟件并運行、調(diào)試。

圖1

3 改進兼容性

通過上述方式運行的虛擬機，Android SDK為其分配的System分區(qū)僅有128MB，不足以安裝測試大型應(yīng)用軟件。為擴大其分區(qū)容量以提高兼容性，須以命令行的方式配置參數(shù)并調(diào)用SDK主目錄下tools中的“emulator.exe”來啟動虛擬機，命令格式為：emulator -avd <虛擬機名稱> -partition–size 。其中分區(qū)大小的單位為MB。此外，要測試軟件在不同版本的Android操作系統(tǒng)下的兼容性，需要選用對應(yīng)版本的Android SDK API Level接口包和Android SDK system img鏡像包，這些包是以1、2、3……的方式編號的，編號所對應(yīng)的版本如下：

圖2

4 提升運行效率

由于Android SDK默認采用在X86架構(gòu)下通過軟件模擬ARM架構(gòu)CPU及GPU的方式，導(dǎo)致虛擬機存在運行效率低下的問題，在其虛擬機中軟件運行速度遠低于正常Android設(shè)備，影響對軟件的測試。通過安裝擴展插件模擬特殊CPU的虛擬機，可以避免這一問題。Intel Atom是Intel公司推出的基于X86架構(gòu)的移動設(shè)備CPU，其指令集針對移動設(shè)備的特性進行過改進，引入了“二進制轉(zhuǎn)換”（Binary Translation）這一功能，來解決x86無法直接運行ARM庫的問題。與此同時，Intel公司為在移動設(shè)備中擴大Atom的市場占有率，充分運用Android的開源特性，為多個Android系統(tǒng)版本添加了對Atom的更好支持。采用Atom作為CPU的移動設(shè)備和支持Atom的Android系統(tǒng)版本，都已在Android SDK中被添加了相關(guān)數(shù)據(jù)包。通過在Android SDK Manager中安裝Intel X86 Emulator Accelerator（HAXM）插件，并在Android SDK system img中添加Intel x86 Atom System Image系列鏡像，即可運行采用Intel Atom CPU的虛擬機，以此為紐帶，在Intel x86 Atom System Image涵蓋Android的版本中，可模擬運行采用ATOM作為CPU的Android虛擬機。由于此類虛擬機架構(gòu)與x86類似，在原有開發(fā)環(huán)境中運行效率高，運行待測試軟件的速度接近真實速度，真正實現(xiàn)具有實用價值的Android軟件模擬測試環(huán)境。

參考文獻：

[1]X86上的Android：性能與兼容可否兼得.www.igao7.com，2013-5-11.

作者單位：福建省福州大學(xué)空間中心，福州 350000