货柜（Container）的启示

最近有一本书（The Box）叙述着货柜的深刻涵义。在许多革命性转折里，经常出现货柜的身影。长荣海运公司总裁张荣发先生深具眼光地大力支持货柜，加速改变了整个运输产业，也改变了人们的生活。回想20多年前的大型IC电路板，它是一种硬件货柜；随之出现的是微软的Windows，它是软件货柜；两者威力的加乘效果影响至今。当年李国鼎先生带动台湾投资建厂，大力支持IC货柜，又支持Windows/.NET软件货柜，让台湾一跃成为亮丽的硅岛。如今，手机、数字化汽车等是移动式的硬件货柜，而Google Android则是移动式软件货柜。如果这个观点是正确的话，谁愿意像当年台湾的李国鼎先生一样，深具眼光又勇往直前，大力支持新兴货柜，则幸运草很可能就会出现在他身旁。

开放（Open）平台的机会

20多年前，硬件规格开放了（如Apple II和IBM PC），带给台湾巨大的机会；然而，Apple麦金塔（Macintosh）计算机硬件封闭了，台湾产业的机会少了。以此观之，国外规格对台湾开放了，台湾产业机会就来了。反之，规格封闭了，台湾产业机会就少了。过去数十年来，国外软件平台规格都没有充分对台湾开放，台湾软件（含嵌入式）产业的机会少了。随然，十年前的Linux平台开放了，不过Linux平台并不完整，无法给予台湾产业足够的养分。开放环境里的Linux角色就相当于微软环境里的Windows，仅限于这个层级的开放是不充分的。因为Windows + .NET框架才是完整的平台；所以Linux + Android框架才是完整而充分的，才能带给台湾巨大的机会。

机会：以Android Netbook为例

Linux与Android是互补的角色。从硬件衔接到Linux，从Linux衔接到Android，然后从Android衔接到应用程序，成为一个完整的平台架构。其中，Android的内部含有领域知识（Domain Knowledge），这些知识以框架（Framework）形式表达于系统里。所以Android是一种特殊领域的框架（Domain-Specific Framework）；例如，目前的Android是属于手机领域的框架。由于Netbook与手机的领域知识不尽相同，必须抽换掉Android里的部分领域知识，才能构成Android Netbook商业化产品。基于这个缘故，且台湾拥有最丰富的Netbook领域知识，使得台湾是全球最瞩目的Android Netbook开发基地。因此，就以Netbook产业为例，开放的Linux + Android框架为台湾产业带来蓬勃发展的机会。

Android平台软件架构

大家最常见的Android平台架构如图一所示。

《图一 典型的Android平台架构图》

图一说明了：

• ●应用程序（Applications）：依据用户的期望而将Android框架里的组件及Library组件组合而成的高阶服务。





• ●应用框架（Application Framework）：这是结合Applications与Libraries的幕后主架构。





• ●Android Runtime：主要是Java虚拟机（Virtual Machine）。





• ●Libraries：Android已提供了一些C++链接库。例如，SQLite数据库系统、OpenGL 3D绘图系统等。





• ●Linux核心：Android依赖Linux 来提供核心的服务，例如内存管理、进程（Process）管理、线程（Thread）管理等。

由于图一无法透视出台湾产业的着力点，所以以透视图来表达如图二。

《图二 透视型的Android平台架构图》

这张图有助于解析台湾产业的着力点。兹分析如下：

• 假设台湾产业的利多是：「软硬整合、以软件加值硬件；硬件包装软件、让软件无限复制。」





• 那么台湾软件业的着力点在于：链接库层（*.SO）。





• 基于*.SO，往下衔接到Driver和硬件组件，以*.SO来加值台湾的硬件组件。





• 基于*.SO，往上衔接到Google支持的Java抽象类和接口，再衔接到成千上万的应用层Java子类别，享受「*.SO + 硬件组件」无限复制的商机。





• 于是，创造了「软硬整合、无限复制」的美好利多。

Android平台开发要点

「做」出新软件组件

基于上述的解析，台湾产业于Android平台的开发要点是：

• 开发*.SO发挥台湾硬件组件之特色。





• 然后，往上嵌入于Android框架层。

兹将之归纳为三个步骤，笔者称之为：「软硬整合三步曲」。

由于台湾IT产业的开发人员对于硬件、BIOS和Linux（Driver）三者极为熟悉，但是对于Android的框架（Framework）部份非常陌生。于是，这三步曲让开发人员能「知己知彼」，从自己熟悉的「硬件、BIOS和Linux」衔接到还很生疏的「Android框架」，而达到百战不殆之境界。所谓三步曲就是：

第一步

熟悉上层Java应用组件（如Activity、Service、Broadcast Receiver和

Content Provider）之间的互动模式，如图三所示。

《图三 Android应用框架之结构》

第二步

以C/C++开发Android的本地（Native）共享类库（Shared Library, 即Linux里的*.SO组件），并衔接（或调用）到自己熟悉的硬件、BIOS和Linux（Driver）。如图四所示。

《图四 *.SO向下嵌入到自己的独特硬件里》

第三步

撰写卡榫（Hook）类，将共享类库（*.SO）向上嵌入到上层的Java应用框架结构里。

《图五 *.SO向上嵌入到Android应用框架里》

此焦点不在于Android商业应用系统开发（Application Development），如Google Map的应用等等。而且假设Android系统能在你的环境里执行，起步的「移植」（Porting）已经不是你的焦点了，如何进一步迈入产品商业化，才是你目前的焦点所在。基于上述的三步曲，就能逐步「做」出新的商业化产品。

「做」出Android-like整个新平台

刚才已经说明过，本文是从「做」Android软件组件为出发点。因为这样对台湾产业最有利了。君不见，20多年前，台湾的IT前辈们不只是想要「用」当时的Apple II或IBM PC，而是想要趁着PC硬件规格开放之潮流，赶快「做」PC的主板、零组件或整部PC。经过20多年后的今天，台湾业界不要仅仅将Android视为另一种「平台」（Platform），而善加利「用」一番；反而，要趁着Android软件规格开放之潮流，赶快「做」Android平台里的*.SO软件组件，甚至「做」出整个新版的Android-like框架来安装于Netbook、各式各样的家电产品里，甚至应用于所有的传统产业的产品里。

摆脱「被外人掐着脖子走」的枷锁

以「做」的心境来迎接Android软件规格开放潮流，会有意想不到的效果：让台湾硬件业摆脱「被外人掐着脖子走」的枷锁。台湾IT产业的前辈简明仁先生就形容台湾硬件业「被外人掐着脖子走」，这种感觉对台湾业者而言再熟悉不过了。但是大多数人皆知其然，而不知所以然。即使知其所以然，也各自观点不同，归因也不相同。当笔者将这些不同观点汇集起来，却得到一个另一个观点：

• 「台湾嵌入式软件开发人员，不积极掌握软件控制（Control）点。」

为什么这样说呢？从软件技术的发展历史可嗅出一些味道。回想1995年时，为何美国软件业会放弃当时被视为先进的CORBA标准呢? 其理由很简单，就是：CORBA是一群软件服务（Software Service）的集合，都是被动的，准备好并等待应用层级的程序来呼叫它们。这种思维，仍然是当今台湾众多嵌入式开发者撰写驱动程序（Driver）的主流思维，所撰写的软件都是一群被动的软件服务之集合。数十年来，似乎未曾想过要去改变一下观点，因而未能长久未能掌握软件的控制点，同时连累了台湾的硬件业，让硬件业者及其产品长期处于被控制的地位。

有许多人会说到：像Linux的服务功能也是被动的呀，嵌入于Linux（或其它OS）的各种驱动程序当然也是属于被动型的软件服务呀，这有甚么错呢？ 这种观点只看到问题的一部份而已。就如同说：我的左手只能被动防御别人的攻击，这是事实呀，没办法的事呀。

然而，就是因为左手只能被动防御，所以会想到使用右手去主动控制别人。就像Windows操作系统（OS）是被动的服务居多，所以像微软等软件业者，放弃CORBA等被动型的软件服务平台，转而致力开发COM/DCOM及后来的.NET应用框架去反向呼叫（即控制）应用层级的软件程序。同样地，台湾产业也得学习发展自己的系统框架，透过框架来有效掌握软硬整合系统的控制点。于是：

• 「框架（Framework）是一种绝佳的工具，让台湾厂家能有效掌握软件控制点。」

所以Google公司想逐鹿手机软件市场时，其首要的策略就是大力推出：

• 「积极主动的Android框架＋被动服务型的Linux OS」＝右手＋左手

这种策略，其实跟微软的”.NET框架＋Windows OS” 策略是一致的。于是，台湾产业应该化被动为主动，积极掌握软件的控制点。此时，制「做」Android-like软件框架是台湾产业摆脱「被外人掐着脖子走」苦楚的不二法门。

如果上述「做」Android-like软件框架是台湾产业前途的一座灯塔。那么有没有安全可靠的航线呢？答案是肯定的。台湾软件业发展软件框架时，经常陷入共识难求的困境里，这并非单靠精致的软件技术所能解决的。例如，Message Queue、Thread model等都是常常出现公说公有理、婆说婆有理的困境里。甚至，将整个Spring框架纳入自己的框架里，导致无法满足高效率的需求，引来众多人的质疑，更陷入无共识的深渊里。如今，极为完整又开放的Android免费来到台湾，其含有Java应用层和C++系统服务层，前者崇尚简约之美，后者追求及高效率，即使在资源有限的小小手机里，都能表现出力与美兼具特色。于是，台湾业界有了逻辑清晰完整的、可执行测试的Android开放原始程序，可做为台湾嵌入式软件领域（包括手机、电信产业）最具有代表性的框架开发样本。因此，以往台湾开发框架的不利因素已经不复存在了。台湾软硬产业终于可以大力发展Android-like框架，掌握控制点，振翅高飞，翱翔天际了。

结论和建议

欲实现本文所叙述的台湾产业前景，最大的阻碍就在于人们的观点了。例如，台北许多软件业者基于从天空鸟瞰的「从上而下」的观点（请见图二），希望在Android平台上开发许多行动应「用」软件系统，但是对于「平台之内」及「平台之下」的部分皆视为黑箱而莫不关心。当我们从台北搭乘高速铁路到新竹，就会发现新竹许多硬件业者，持着由下而上之观点，只关心着工研院所研发来搭配Android的双核心PAC Duo多媒体处理器，可为国内IC芯片业者省下授权金并加速Android行动装置上市。其对「平台之内」及「平台之上」的部分也视为黑箱而无太多关怀。如图六所示。

《图六 两个观点之间的黑暗鸿沟》

虽然从台北到新竹的距离仅约一百公里，但是40年来无论两个观点是如何地明亮和先进，都无法看清两者之间的黑暗鸿沟。很可能是这道心智观点的扭曲而造成的鸿沟，让台北的应用软件业日益式微，也让竹科的优势日益消失。即使当今极为先进的Android出现了，两地业者仍然以旧观点去看待它，则黑暗鸿沟将依就逐渐加深与扩大。那么，何不加个新观点：把Android视为白箱，打开了Android平台之后，会发现Android像一张桌子，含有桌面与桌脚，如图七。

《图七 两个观点之间的黑暗鸿沟消失了》

当台北观点涵盖了桌面，而新竹观点涵盖了桌脚时，黑暗鸿沟就消失了。竹科和工研院不再以提供新型PAC Duo处理器及其BSP为满足了。因为提供PAC Duo处理器只是必备条件，还需要充分条件：提供BSP与Android框架之间的桌脚部份。并且善用Android的桌面与桌脚之间的「卡榫」（Hook）软件机制，才能将桌脚配到桌面，成为完整的桌子。

基于桌面与桌脚之间的「卡榫」机制，就能随时抽换桌脚，来发挥底层硬件组件之特色，也让台湾硬件组件能不断推陈出新。于是，Android不仅提供给台湾一条软硬整合的实践之路，同时，也如同「货柜」曾经带给海运业和陆地运输业无限蓬勃发展一般，将给予台湾无限繁荣之机会。

--作者为台湾Android论坛主席、同时也是远联科技嵌入式软件技术顾问---