基于用户体验的主流智能手机操作系统比较研究

2017-09-29陈尚书李虹

软件导刊 2017年9期

陈尚书+李虹

摘要：随着4G通讯网络的普及，以智能手机为主导的移动互联网时代正改变着人们的生活方式，智能手机操作系统也不断适应市场发展和用户需求变化。从用户体验的角度，对当前主流智能手机操作系统（Android、IOS、Windows Phone）的UI界面、任务管理、性能、软件资源、人工智能等进行比较研究，剖析当前智能手机操作系统存在的问题，并提出发展预测。

关键词：智能手机；操作系统；Android；IOS；Windows Phone

DOI：10.11907/rjdk.172241

中图分类号：TP303 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2017）009-0022-04

Abstract：With the popularity of 4G communication network， the Internet dominated by Smartphone is changing peoples way of life. It is calling the survival of the fittest when smartphone operating system continuously to adapt to market development and the changes in user requirements.This paper mainly compares the UI interface， task management， performance， software resources and artificial intelligence of the three major smartphone operating system Android， IOS， Windows Phone from the perspective of user experience. Analyze the existing problems of smart phone operating system， and put forward some possible development prediction.

Key Words：smartphone； operating system； Android； IOS； Windows Phone

0 引言

随着4G通讯网络的发展，智能手机迅速普及，并悄然改变着人们的生产、生活及工作方式，人们进入了以智能手机为主导的移动互联网时代。本文从用户体验的角度对智能手机主流操作系统进行比较研究，目的是为操作系统的未来发展寻找方向，让智能手机更好服务于用户的各种需求。

1 智能手机主流操作系统

智能手机就是“掌上电脑+手机”，除具备普通手机的全部功能外，还具备个人数字助理（Personal Digital Assistant；PDA）的大部分功能，特别是信息管理以及基于无线数据通讯的网络功能[1]。随着移动通讯技术的飞速发展和移动多媒体的到来，智能手机如同个人电脑，具有独立的操作系统，可由用户自行安装应用程序、游戏等第三方服务商提供的程序[2]。智能手机的功能得以不断扩充，成为可以通过移动通讯网络或无线网络接入互联网的开放式操作系统的总称。

操作系统是计算机系统的核心控制软件，是计算机用户和计算机硬件之间的接口程序模块，其功能是管理和控制计算机硬件与软件资源[3]。智能手机操作系统即移动终端操作系统，是在嵌入式操作系统基础之上发展而来的专门为手机设计的操作系统，为用户使用手机提供统一的接口和友好的交互界面，也为手机功能的扩展、第三方软件的安装与运行提供平台[4]。移动互联网时代為满足互联网时代灵活、快速、自由、创新的需求，操作系统由最初聚焦对硬件资源的管理调度扩展到面向应用服务的延伸与整合，从而形成一个面向应用的操作系统平台体系[5]。

目前，智能手机操作系统有Android、IOS、Symbian、Windows Phone、BlackBerry OS、Tizen（前身为Meego）等。但随着市场的发展和用户需求的变化，操作系统也在不断分化，一些操作系统蓬勃发展而另一些系统逐渐被淘汰。在智能手机操作系统市场中，知名信息技术研究和分析公司Gartner发布的 2016年第一季度全球智能手机操作系统市场调研报告显示，排名前三的分别是：Android（84.1%）、iOS（14.8%）、Windows Phone（0.7%）[6]。2017年第一季度，凯度移动通信消费者指数（Kantar Worldpanel ComTech）关于智能手机操作系统的市场份额数据显示：Android继续同比增长，占据智能手机销量的87.2%，iOS的份额下降到12.4%，Windows Phone下降到0.2%[7]。2016年4月-2017年4月，凯度移动通信消费者指数关于智能手机主流操作系统的中国市场份额数据显示，排名前三的主流操作系统数据显示如图1所示[8]：

2 智能手机主流操作系统比较

经过用户体验发现，国内占据市场份额前三的Android、IOS、Windows Phone智能手机操作系统在UI界面、任务管理、性能、软件资源、人工智能方面各有特点。

2.1 UI界面——基于简洁的个性化追求

UI是User Interface（用户界面）的简称。对于企业而言，UI主要指对软件的人机交互、操作逻辑及界面的整体设计[9]。对于用户体验而言，主要是用户在交互过程中作为参与者能否便捷地完成各种操作，并获得轻松愉悦的操作感受和富有成就感的用户体验[10]。Android、IOS、Windows Phone这3种主流操作系统的UI既有相似之处，又各有特点。endprint

（1）IOS系统。苹果iPhone与iPad系列配备了IOS系统，该平台可以用两个字来形容——简洁。它没有二级UI界面，解锁之后即进入到主程序界面，同时图标都采用了相同的尺寸及样式，并遵循扁平化设计风格，看上去非常整齐。所有程序退出都只需点按中间的Home键，极为方便。

（2）Android系统。该系统在界面设计上力求简洁，相对也更加开放，因而在软件整合度、方便用户使用等方面更加人性化。Android系统采用三级界面：锁屏界面、一级界面及二级程序列表界面。在一级界面中，用户可以添加一些常用小插件，方便日常使用。

（3）Windows Phone是微软的一款移动平台操作系统，由Windows Mobile改良而来。开始页面由多个“活动瓷片”组成，它可以动态显示内容信息，比如联系人、邮件等，拥有多种搭配，同时与桌面Windows系统深度结合，有很强的统一性。

2.2 多任务管理——真伪后台优势各异

智能手机也同电脑一样，同一时刻可有多任务同时运行，因此必须依托后台多任务管理，但是考虑到手机能源、用户使用习惯、操作方式等因素，不同系统对多任务的管理方式存在差异。

（1）IOS平台。它支持后台管理，但是并不完美。对于后台运行，IOS给出了以下方案：①执行有限时间的后台任务；②通过本地通知执行定时任务（如及时通讯）；③执行特定系统级别后台任务（如系统开发的音乐播放等）。如果用户在iPhone登陆QQ，点击Home键返回到桌面，应用就会进入休眠状态，及时通讯模块则交由系统部分执行定时任务。为解决电量控制问题，IOS系统在屏幕关闭后将结束大部分后台运行，这也是用户称其为“伪后台”的原因。

（2）Android平台。Android参考Java内存回收机制，并在此机制上开发了后台管理机制。所有开启的APP都会在后台持续运行，同时需及时通讯的软件会在后台注册一个服务，专门接受消息，当内存使用达到一个阈值，系统会按顺序杀掉APP，而不会杀掉服务。

（3）Windows Phone平台。Windows Phone系统同样也是“伪后台”，程序在后台通常会进入休眠状态，即时通讯等软件同样需要注册系统服务才能接收信息，后台运行程序要将权限完全交付给系统。但由于Windows本身占用资源较大，在中低配机中切换应用时经常会出现“正在恢复”的字样。

综合而言，Android可以实现真正的后台运行，而IOS以及Windows Phone均是“伪后台”。但“伪后台”具有省电、防止程序在后台消耗内存和CPU计算资源的优势。

2.3 操作效率——标准不同、高低难分

将Android、IOS、Windows Phone这3种智能手机操作系统从快捷操作方式上加以比较，三者的区别如下：

（1）IOS平臺。一贯固守的苹果手机在IOS5发布之后，也增加了下拉通知单，方便用户提高操作效率。而在IOS7中风格大变，又增加新的上拉菜单，更加方便用户使用。IOS下拉菜单的主要作用就是通知，也可以进行相关内容设置；上拉菜单有音量调节，WIFI、GPS、手电筒等开关，给用户带来更便捷的操作。由于都是系统严格设定，从实际使用角度来讲，并没有比Android系统的自定义更人性化。

（2）Android平台。相对而言，Android平台更加人性化。它采用三级界面设计，拥有更多的空间以放置更多的应用快捷方式，甚至是任何开关按钮。此外，Android系统的下拉菜单还为用户提供了诸多便利，比如WIFI、GPS、数据流量以及震动静音铃声的开启关闭等功能，同时用户也可以自定义按钮，在使用效能方面要稍强于苹果IOS平台。

（3）Windows Phone平台。经过智能手机操作系统行业的不断尝试之后，微软在Windows Phone8.1中加入了下拉菜单，并在随后的更新中作了大量优化，可自定义快捷栏，增加了优秀动态磁贴显示信息；微软最新的Windows 10 Mobile（Windows Phone 10改名为Windows 10 Mobile）在操作效率方面与IOS持平，同时由于微软Office及其它办公软件的完全整合，让其办公效率更高。

2.4 软件资源——封闭与开放的较量

作为一款智能手机，软件应用必不可少，操作系统本身不可能配备用户所需的全部软件，必须支持第三方软件的安装与运行。因此，智能手机操作系统按照源代码、内核和应用环境等的开放程度划分，可分为开放型平台（基于Linux内核）和封闭型平台（基于UNIX和Windows内核）两大类[11]。

（1）IOS平台。软件应用方面，由于采用封闭式管理，苹果IOS平台占据着极大优势。首先，其资源丰富，应用可遍及生活、工作等各个方面；其次，其应用质量相对较高，就拿小游戏祖玛来说，IOS平台下的游戏体验要明显优于Android平台；再次，APP Store严格的管理制度，使得广告及恶意软件无法轻易侵入用户手机。

（2）Android平台。Android系统是一个开放平台，只要有安装包，即可随意安装软件，其软件数量近几年更是成倍递增，但优劣各半。其优势在于：软件数量基本涵盖各行业的各类软件，且大部分软件免费，符合国人使用习惯；其不足之处在于：软件质量参差不齐，经常出现暗扣费、植入病毒等情况，软件广告横飞、自动关联启动、自动下载情况屡见不鲜。

（3）Windows Phone平台。Windows Phone同样也是一个封闭的操作系统，但该平台存在一些问题：首先，软件资源相对于以上两大系统，数量上并不占优势，其部分优秀软件还需要收费；其次，缺乏更新，许多应用在发布了第一版本后就再未更新，如今仍能发现几年前发布但从未更新的软件。由于软件生态原因，Windows Phone平台市场占有量一直处于疲软状态。endprint

2.5 人工智能助理——语音助理系统独享与跨越的角力

人工智能正在成为新经济领域的核心技术，三大操作系统也将强大的语音助理系统融入自己的生态。2016年，《麻省理工科技评论》将“语音识别和自然语言理解相结合”评为2016年十大突破技术。应用于语音识别的深度学习算法的卷积神经网络层级（CNN）不断发展，从最初的8层，到19层、22层、乃至152层。而随着网络结构的加深，语音识别的错误率也从2012年的16.4%逐步下降到3.57%[12]。

（1）IOS平台——Siri。早在2011年，苹果公司就发布了Siri语音助理，Siri可以支持自然语言输入，并且可以调用系统自带的天气预报、日程安排、搜索资料等应用，还能够不断学习新的声音和语调，提供对话式的应答。

（2）Android平台——Google Assistant。Android是三大系统中最晚加入智能语音助理的系统，2014年3月，Google Now随着Android 4.1的发布一同出现，但由于仅支持英文，加上第三方Android系统对其支持力度不大，Google Now一直不温不火，即使在2016年升级成为Google Assistant人工智能助理，也没有造成更大的影响。当然，Google退出中国也是其不成功的原因之一。但庞大的Google搜索带来的巨大数据，使其识别能力比Siri强大许多。

（3）Windows Phone——Cortana。2014年，Cortana伴随着Windows Phone8.1的发布，直接跨越智能语音助理，定位人工智能助理，并在几个月内迅速发布中文等多国语言版本，同时上架Android、IOS应用商店。Cortana是第一个跨平台的人工助理，并可以调用多种应用。Cortana基于Bing搜索数据，并加入神经网络系统，每个用户可以通过训练Cortana，得到一个能猜出自己想法的专属的人工智能助理。

3 存在的问题

随着智能手机和移动互联网的发展，操作系统也如雨后春笋般发展起来，未来可能还会有一些新秀出现，甚至超越目前的任何一款。总体而言，当下智能手机操作系统仍然处于激烈竞争状态，各系统相对封闭。

3.1 操作系统与手机硬件耦合太高

一般情况下，同一台机器既可安装Windows系统，也可安装Linux系统或者其它系统。而手机做不到，苹果手机绝不可能让用户重新安装Android系统，这在一定程度上绑架了用户，也更限制了智能手机产业链的延伸与发展。

3.2 缺少统一的开发框架

目前，智能手机普遍存在同一款第三方软件不能在多种系统平台上运行的情况。手机软件开发者为了吸纳更多的目标用户，打造更好的用户体验，对于同一软件就必须开发不同的版本，如QQ有IOS版、Android版、Windows版等，而这些平台所支持的编程语言、数据库和数据类型均不同，这就造成了企业用户及个人开发者开发成本和难度的增加，阻碍了移动互联网的发展。

3.3 软件服务与系统绑定过于紧密

当前，智能手机的大多数系统软件服务只能在当前系统下使用，无法在其它系统中运行。在不同平台间数据交换只能转存其它第三方软件，给用户增加了不必要的开支。

以上问题既源于开发方的商业竞争，也可能源于智能手机行业缺乏国际标准，或者人们还没有认识到通用性的价值。

4 未来发展趋势

随着5G通讯网络的问世，便携性、易于接入互联网等特点的智能手机功能会越来越强大，它将是人们工作、生活必不可少的元素，其未来前景广阔，用户对其需求也不断提升。

4.1 操作系统与手机硬件解耦

操作系统与手机硬件解耦意味着将来购买某一品牌手机的用户，可以选择安装某一款操作系统，也可以在使用过程中重新安装其它系统，这样用户就可以选择合理的硬件配置、最适合自己的操作系统，手机的硬件和操作系统也将独立发展。该趋势在PC机发展过程中，已经得到验证。

4.2 操作系统软件架构标准国际化

操作系统软件架构标准国际化有利于第三方通用性业务开发，降低开发成本与难度。其解决途径如下：

（1）达成标准国际化共识。正如通信频率一样，当全世界都认识到其通用价值时，推动通信频率国际通用标准建立的工作也就水到渠成，建立并通过全球性的国际组织，推广统一的标准。

（2）竞争与整合。通过市场竞争和淘汰，实力雄厚的系统不断整合实力弱小系统，从而制定出新的标准供大家参考。

4.3 开源与开放

任何一家企业都不可能开发出一款绝对完美、满足广大用户需求的智能手机操作系统。开放性平台是智能操作系统发展的必然趋势，将某些功能的扩展留给真正的需求者、创意者来完成，这将随着用户使用能力的提升而成为可能。如PC的操作系统、Linux开放开源的系统，其优秀的表现已得到广大专业人士的认可，在很多核心领域生命力长盛不衰；虽然Windows系统非开源，但也在开放性上做得非常优秀，用户对其认可度依然很高；再如Android系统，短短几年打败了数个知名度颇高的系统，其秘诀主要在于它的开放性。因此，开源与开放是操作系统未来发展的必经之路。

参考文献：

[1] 郦丽华，秦学礼.智能手机操作系统的发展与分析[J].计算机教育，2014（6）：70-74.

[2] 贾靖林，杨玉辉.基于智能手机的移动学习研究[J].软件导刊·教育技术，2009（1）：79-80.

[3] 孙斌.操作系统的安全性概述[J].计算机安全，2002（6）：12.

[4] 陈永泽.基于嵌入式Linux的智能手机操作系统研究[D].西安：西安电子科技大学，2006.

[5] 王跃，许志远，严珏玮.移动智能终端操作系统技术发展[J].中兴科技技术，2014（2）：45.

[6] 搜狐.全球智能手机操作系统排名，冰火两重天的局面[EB/OL].http：//www.sohu.com/a/76484887_116600，2016-05-20.

[7] 腾讯科技.安卓占中國市场超87%华为居首位[EB/OL].http：//www.nanningjie.com/a/20170512/106424.html，2017-05-12.

[8] Kantar Worldpanel ComTech.Smartphone OS sales market share[EB/OL].https：//www.kantarworldpanel.com/global/smartphoneosmarketshare/intro.

[9] 屠秀栋.浅谈UI设计[J].电脑知识与技术，2010（7）：1706-1707.

[10] 钮建伟，俞佳莉.国内主流智能手机操作系统可行性评价[J].工业工程与管理，2014（4）：104-108.

[11] 郦丽华，秦学礼.智能手机操作系统的发展与分析[J].计算机教育，2014（6）：70-74.