Android開源操作系統(tǒng)的生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)研究

【摘 要】在眾多的手機(jī)操作系統(tǒng)中，Android是一個(gè)開放、自由的開源操作系統(tǒng)，它的生產(chǎn)是個(gè)大眾生產(chǎn)過程。本文以Android操作系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于android.git.kernel.org平臺(tái)的數(shù)據(jù)，建立了Android開源操作系統(tǒng)大眾生產(chǎn)的生產(chǎn)者復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)模型的發(fā)現(xiàn)結(jié)合實(shí)際背景進(jìn)行了探討與分析。

【關(guān)鍵詞】Android操作系統(tǒng)；生產(chǎn)者復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；大眾生產(chǎn)

1.前言

近些年來，移動(dòng)通訊技術(shù)已經(jīng)將更多特色融合到更便宜的設(shè)備中進(jìn)而不斷發(fā)展。與桌面電腦不同，其使用者常攜帶移動(dòng)設(shè)備，移動(dòng)設(shè)備能夠隨時(shí)為使用者提供服務(wù)，特別是移動(dòng)設(shè)備中的智能手機(jī)受到越來越多的歡迎。所謂智能手機(jī)，是指使用開放式操作系統(tǒng)、同時(shí)第三方可根據(jù)操作系統(tǒng)提供的應(yīng)用編程接口為手機(jī)開發(fā)各種擴(kuò)展應(yīng)用硬件。

目前智能手機(jī)的主流操作系統(tǒng)包括Android、

Windows Mobile、Symbian、Apple iOS，Blackberry OS，Samsung Bada等。在上述所有手機(jī)操作系統(tǒng)中，Apple iOS與Android操作系統(tǒng)最被看好。作為封閉系統(tǒng)的代表，蘋果iOS的完全封閉使得其他手機(jī)制造廠商無法進(jìn)入這一產(chǎn)業(yè)鏈；其應(yīng)用程序商店App Store是目前最為成功的應(yīng)用商店，因此可以說蘋果iOS是Google Android操作系統(tǒng)外部最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。但Android操作系統(tǒng)在開發(fā)成本、API開放度、開發(fā)難易程度、設(shè)備成本等方面都較iOS有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

Android一詞本義指“機(jī)器人”，是Google與開放手機(jī)聯(lián)盟（OHA，open handset alliance）合作開發(fā)的基于Linux 2.6平臺(tái)的開源智能手機(jī)操作系統(tǒng)平臺(tái)[1]，也是首個(gè)為移動(dòng)終端打造的真正開放和完整的移動(dòng)終端軟件平臺(tái)。許多手機(jī)制造商如Sony Ericsson，HTC，Motorola及Samsung都宣布有使用該平臺(tái)的手機(jī)。Android手機(jī)可以使用Java語言及可以免費(fèi)獲得的Android SDK開發(fā)。由于平臺(tái)是開放的，硬件配置可以多種多樣。SDK支持包括照相機(jī)、定位及電話薄功能[2]。

Android是一個(gè)開放、自由的移動(dòng)終端平臺(tái)。該操作系統(tǒng)自身的優(yōu)勢(shì)使得其受到了越來越多的歡迎，其優(yōu)勢(shì)包括：

（1）穩(wěn)定性。由于Android操作系統(tǒng)是開源的操作系統(tǒng)，出現(xiàn)問題時(shí)就能夠時(shí)在較短的時(shí)間內(nèi)提出改進(jìn)并得以較快的解決。

（2）開源特性。對(duì)手機(jī)廠商來說，如果之前的Symbian及Windows Mobile系統(tǒng)都是按照別人的意思生產(chǎn)手機(jī)，Android則解放了他們的手腳。

（3）免費(fèi)特性。它由以下四個(gè)層次組成：Linux內(nèi)核層、Android運(yùn)行時(shí)和其他層、應(yīng)用框架層、應(yīng)用程序?qū)?，其架?gòu)如圖1所示[3]。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日益不斷發(fā)展，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在研究計(jì)算機(jī)病毒在互聯(lián)網(wǎng)上的傳播，演員合作網(wǎng)絡(luò)、科研合作網(wǎng)、電話網(wǎng)、因特網(wǎng)商業(yè)網(wǎng)絡(luò)等等中都發(fā)揮了不可替代的作用，并受到來自不同領(lǐng)域越來越多研究人員的關(guān)注。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷增大及連接關(guān)系的不斷復(fù)雜，人們利用各種工具從不同角度對(duì)各類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究。例如Internet網(wǎng)[4]、萬維網(wǎng)[5]、食物鏈[6]、人際交往關(guān)系網(wǎng)[7，8]等等。這些內(nèi)容的研究豐富了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究內(nèi)容及范圍。文獻(xiàn)[9]則通過對(duì)廣州軟件企業(yè)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及動(dòng)力學(xué)機(jī)制的研究，討論了競(jìng)爭(zhēng)而非合作關(guān)系復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)指標(biāo).文獻(xiàn)[10]則分別采用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法對(duì)衍生網(wǎng)絡(luò)及競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析比較。發(fā)現(xiàn)廣州軟件產(chǎn)業(yè)CEO自我中心社會(huì)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的封閉性等。上述內(nèi)容多是從競(jìng)爭(zhēng)的角度觀察企業(yè)間的關(guān)系，本文將利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)Android操作系統(tǒng)的二分生產(chǎn)及合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。

圖1 Android平臺(tái)的結(jié)構(gòu)

Android操作系統(tǒng)的開發(fā)（其生產(chǎn)過程在文中稱為大眾生產(chǎn)）是在在站點(diǎn)android.git.kernel.org進(jìn)行的。具體的形式是在網(wǎng)站上有一定數(shù)目的項(xiàng)目，生產(chǎn)者可以選擇對(duì)其中一些項(xiàng)目進(jìn)行貢獻(xiàn)。截至取得數(shù)據(jù)的最后日期，共有612位項(xiàng)目參與者11649次參與了243個(gè)項(xiàng)目的貢獻(xiàn)，本文根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，并分析了它們的拓?fù)涮匦约敖?jīng)濟(jì)學(xué)背景。

由于開源軟件的大眾生產(chǎn)需要協(xié)作進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)生產(chǎn)者參與同一項(xiàng)目的生產(chǎn)時(shí)則可視為二者存在合作關(guān)系。結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)Android操作系統(tǒng)大眾生產(chǎn)中合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的研究是本文研究的重點(diǎn)。

2.Android操作系統(tǒng)項(xiàng)目生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)

2.1 生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)

2.1.1 生產(chǎn)者無權(quán)網(wǎng)絡(luò)

在Android操作系統(tǒng)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)中，不考慮兩生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)共同參與項(xiàng)目的次數(shù)，若兩項(xiàng)目生產(chǎn)者同參與一個(gè)項(xiàng)目，在兩節(jié)點(diǎn)之間建立一條連邊，就可以建立無權(quán)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)。利用Ucinet 6可得到該無權(quán)網(wǎng)絡(luò)的示意圖如圖2所示。

用上述方式建立的無權(quán)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)共包含612個(gè)節(jié)點(diǎn)。累積度分布如圖3示。

對(duì)生產(chǎn)者無權(quán)網(wǎng)絡(luò)的度值、緊密度、節(jié)點(diǎn)介數(shù)統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，一些節(jié)點(diǎn)在幾種指標(biāo)的排序中都靠前，說明這些節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中有較為重要的作用。

圖2 無權(quán)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖3 生產(chǎn)者無權(quán)網(wǎng)絡(luò)頂點(diǎn)累積度分布

表1 生產(chǎn)者無權(quán)網(wǎng)絡(luò)度值、緊密度、節(jié)點(diǎn)介數(shù)前十名節(jié)點(diǎn)

從表1中可以看出生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)241、256、307、381、519，即生產(chǎn)者Jaikumar Ganesh、Jean-Baptiste Queru、Kenny Root、Mike Lockwood、The Android Open Source Project五個(gè)節(jié)點(diǎn)是該無權(quán)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)的是網(wǎng)絡(luò)中重要的節(jié)點(diǎn)。

生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)也存在5個(gè)彼此獨(dú)立的連通圖。該生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)中有2個(gè)孤立生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)436與566，即Qualcomm Android Team與Xinyu Chen。由2個(gè)生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)38、96，即生產(chǎn)者Andy Roberts、Christian Bejram和3個(gè)生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)1、590、608，即（no author）、kenton@google.com、temporal組成的連通圖各一個(gè)，其余生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)構(gòu)成生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)的最大連通圖。由于生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)中約98.4%的生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)存在于最大規(guī)模的連通圖中，對(duì)該連通圖的研究就可以很好地代表整個(gè)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)。

2.1.2 生產(chǎn)者無權(quán)網(wǎng)絡(luò)的最大連通圖

生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)的最大連通圖由605個(gè)生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)組成，其示意圖如圖4所示。

無權(quán)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)最大連通圖的平均路徑長度是2.343，聚類系數(shù)為0.854，具有小世界性。度值、緊密度值與介數(shù)排名前十位的節(jié)點(diǎn)均相同時(shí)的劃分，共有8個(gè)社團(tuán)（Q=0.4581），最大規(guī)模社團(tuán)由146個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，最小規(guī)模社團(tuán)由4個(gè)節(jié)點(diǎn)組成。

2.1.3 生產(chǎn)者加權(quán)網(wǎng)絡(luò)

以生產(chǎn)者為節(jié)點(diǎn)，以生產(chǎn)者之間的合作關(guān)系為邊，以兩位生產(chǎn)者共同參與項(xiàng)目的較小次數(shù)并對(duì)所有項(xiàng)目求和的數(shù)值作為它們之間邊的權(quán)重，可建立加權(quán)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖4 生產(chǎn)者無權(quán)網(wǎng)絡(luò)最大連通圖

圖5 加權(quán)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)示意圖

計(jì)算得出加權(quán)生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度是2.8493，累積邊權(quán)分布如圖6所示。

圖6 生產(chǎn)者加權(quán)網(wǎng)絡(luò)累積邊權(quán)分布

生產(chǎn)者加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)累積權(quán)重分段服從不同分布。其中節(jié)點(diǎn)度為40-4328之間，服從=1.272的冪率分布，其中擬合優(yōu)度。在生產(chǎn)者合作關(guān)系數(shù)目小于39以下時(shí)，各生產(chǎn)者所占的比例差別較??；但當(dāng)生產(chǎn)者存在合作關(guān)系的數(shù)目大于39時(shí)，生產(chǎn)者之間的差異性顯得較為明顯。即在數(shù)目大于39的范圍內(nèi)，只有小部分生產(chǎn)者具有較多數(shù)量的生產(chǎn)者與之存在合作關(guān)系。

加權(quán)網(wǎng)中，度值、緊密度值、節(jié)點(diǎn)介數(shù)度值排在前十位節(jié)點(diǎn)見表2。

3.Android操作系統(tǒng)時(shí)間序列網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)實(shí)中的網(wǎng)絡(luò)多是隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的。本文嘗試?yán)脮r(shí)間序列與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方法對(duì)Android開源操作系統(tǒng)時(shí)間序列網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究，以期對(duì)Android開源操作系統(tǒng)的生產(chǎn)過程進(jìn)行深入的探討。

表2 生產(chǎn)者加權(quán)網(wǎng)絡(luò)度值、緊密度、節(jié)點(diǎn)介數(shù)前十名節(jié)點(diǎn)

圖7 項(xiàng)目數(shù)與生產(chǎn)者數(shù)目隨季度變化

表3 項(xiàng)目數(shù)、生產(chǎn)者數(shù)及貢獻(xiàn)次數(shù)的相關(guān)性檢驗(yàn)

圖8 生產(chǎn)者網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化

3.1 數(shù)據(jù)處理及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

本文選取2008年第三季度至2010年第三季度的生產(chǎn)者貢獻(xiàn)記錄數(shù)據(jù)。對(duì)項(xiàng)目數(shù)與生產(chǎn)者數(shù)目隨時(shí)間的變化做簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)如圖7所示。

從圖7可以看出，截至2010年第一季度，生產(chǎn)者參與貢獻(xiàn)的項(xiàng)目數(shù)是逐漸增大的；而隨后的2010年第二及第三季度生產(chǎn)者參與的項(xiàng)目數(shù)目卻出現(xiàn)急劇下降。對(duì)每季度生產(chǎn)者數(shù)、項(xiàng)目數(shù)與貢獻(xiàn)次數(shù)相關(guān)性做了相關(guān)性檢驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

從檢驗(yàn)結(jié)果看，項(xiàng)目數(shù)與貢獻(xiàn)次數(shù)的相關(guān)性最大，生產(chǎn)者數(shù)與貢獻(xiàn)次數(shù)的相關(guān)性次之，項(xiàng)目數(shù)與生產(chǎn)者數(shù)目不相關(guān)。

3.2 生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)時(shí)間序列

從2008年第四季度到2010年第三季度，生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)也隨著Android操作系統(tǒng)的發(fā)展而不斷發(fā)展變化。其變化可用圖8所示。

從圖8中可以看到，合作網(wǎng)絡(luò)的連通性逐漸增大，網(wǎng)絡(luò)最大連通圖的規(guī)模隨著時(shí)間的增長而不斷增長，而2010年第三季度生產(chǎn)者關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的連通性卻降低。

4.結(jié)論

本文建立了Android開源操作系統(tǒng)大眾生產(chǎn)者復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，并分析了其靜態(tài)與動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。

將生產(chǎn)者的貢獻(xiàn)次數(shù)作為生產(chǎn)者節(jié)點(diǎn)與項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)之間的連邊的權(quán)重，建立了加權(quán)二分網(wǎng)絡(luò)模型，生產(chǎn)者的貢獻(xiàn)總次數(shù)的近似服從冪率分布，說明在大多數(shù)的生產(chǎn)者的貢獻(xiàn)次數(shù)都不多，但存在小部分生產(chǎn)者的貢獻(xiàn)次數(shù)很多。生產(chǎn)者加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)權(quán)、邊權(quán)分段服從不同分布。

生產(chǎn)者二分網(wǎng)絡(luò)及生產(chǎn)者網(wǎng)絡(luò)的季度模型揭示，每季度生產(chǎn)者參與項(xiàng)目的數(shù)目與生產(chǎn)者的貢獻(xiàn)次數(shù)存在著較強(qiáng)的線性相關(guān)關(guān)系。

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作者簡(jiǎn)介：周連強(qiáng)（1986—），男，河南商丘人，碩士，華南理工大學(xué)廣州學(xué)院教師，研究方向：產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。