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Android开发简介及应用程序架构

如今,很多基于网络或有网络支持的设备都运行某种 Linux内核。这是一种可靠的平台:可经济有效地进行部署和提供支持,并且可直接作为面向部署的良好的设计方法。这些设备的 UI 通常是基于 HTML的,可通过 P......

如今,很多基于网络或有网络支持的设备都运行某种 Linux内核。这是一种可靠的平台:可经济有效地进行部署和提供支持,并且可直接作为面向部署的良好的设计方法。这些设备的 UI 通常是基于 HTML的,可通过 PC 或 Mac浏览器查看。但并不是每个设备都需要通过一个常规的计算设备来控制。想象一下传统的家用电器,例如电炉、微波炉或面包机。如果您的家用电器由 Android 控制,并且有一个彩色触摸屏,会怎么样?如果电炉上有一个 Android UI,那么操控者甚至可以烹饪点什么东西。
                        
在本文中,了解 Android 平台,以及如何将它用于移动和非移动应用程序。安装 Android  SDK,并构建一个简单的应用程序。下载 本文中的示例应用程序的源代码。

Android 简史
                        
Android 平台是 Open Handset Alliance的成果,Open Handset Alliance 组织由一群共同致力于构建更好的移动电话的公司组成。这个组织由 Google领导,包括移动运营商、手持设备制造商、零部件制造商、软件解决方案和平台提供商以及市场营销公司。从软件开发的观点看,Android正处 在开源领域的中心位置。
                        
市场上第一款支持 Android 的手机是由 HTC 制造并由 T-Mobile 供应的G1。这款设备从设想到推出花了大约一年的时间,惟一可用的软件开发工具是一些实行增量改进的 SDK 发行版。随着 G1发行日的临近,Android 团队发布了 SDK V1.0,用于这个新平台的应用程序也浮出水面。                        
为了鼓励创新,Google 举办了两届 “Android Developer Challenges”,为优胜的参赛作品提供数百万美金的奖励。G1问世几个月之后,随后就发布了 Android Market,它使用户可以浏览应用程序,并且可以将应用程序直接下载到他们的手机上。经过大约 18个月,一个新的移动平台进入公众领域。

Android 平台
               
Android 有丰富的功能,因此很容易与桌面操作系统混淆。Android 是一个分层的环境,构建在 Linux 内核的基础上,它包括丰富的功能。UI 子系统包括:

黑莓和 iPhone都提供了受欢迎的、高容量的移动平台,但是却分别针对两个不同的消费群体。黑莓是企业业务用户的不二选择。但是,作为一种消费设备,它在易用 性和“新奇特性” 方面难以和 iPhone 抗衡。Android则是一个年轻的、有待开发的平台,它有潜力同时涵盖移动电话的两个不同消费群体,甚至可能缩小工作和娱乐之间的差别
                        
如今,很多基于网络或有网络支持的设备都运行某种 Linux内核。这是一种可靠的平台:可经济有效地进行部署和提供支持,并且可直接作为面向部署的良好的设计方法。这些设备的 UI 通常是基于 HTML的,可通过 PC 或 Mac浏览器查看。但并不是每个设备都需要通过一个常规的计算设备来控制。想象一下传统的家用电器,例如电炉、微波炉或面包机。如果您的家用电器由 Android 控制,并且有一个彩色触摸屏,会怎么样?如果电炉上有一个 Android UI,那么操控者甚至可以烹饪点什么东西。
                        
在本文中,了解 Android 平台,以及如何将它用于移动和非移动应用程序。安装 Android  SDK,并构建一个简单的应用程序。下载 本文中的示例应用程序的源代码。

Android 简史
                        
Android 平台是 Open Handset Alliance的 成果,Open Handset Alliance 组织由一群共同致力于构建更好的移动电话的公司组成。这个组织由 Google领导,包括移动运营商、手持设备制造商、零部件制造商、软件解决方案和平台提供商以及市场营销公司。从软件开发的观点看,Android正处 在开源领域的中心位置。
                        
市场上第一款支持 Android 的手机是由 HTC 制造并由 T-Mobile 供应的G1。这款设备从设想到推出花了大约一年的时间,惟一可用的软件开发工具是一些实行增量改进的 SDK 发行版。随着 G1发行日的临近,Android 团队发布了 SDK V1.0,用于这个新平台的应用程序也浮出水面。                        
为了鼓励创新,Google 举办了两届 “Android Developer Challenges”,为优胜的参赛作品提供数百万美金的奖励。G1问世几个月之后,随后就发布了 Android Market,它使用户可以浏览应用程序,并且可以将应用程序直接下载到他们的手机上。经过大约 18个月,一个新的移动平台进入公众领域。

Android 平台
               
Android 有丰富的功能,因此很容易与桌面操作系统混淆。Android 是一个分层的环境,构建在 Linux 内核的基础上,它包括丰富的功能。UI 子系统包括:
 


  • 窗口
  • 视图
  • 用于显示一些常见组件(例如编辑框、列表和下拉列表)的小部件

                        

Android 包括一个构建在 WebKit 基础上的可嵌入浏览器,iPhone 的 Mobile Safari 浏览器同样也是以 WebKit 为基础。                        
Android提供多种连接选项,包括 WiFi、蓝牙和通过蜂窝(cellular)连接的无线数据传输(例如 GPRS、EDGE 和 3G)。Android应用程序中一项流行的技术是链接到 Google 地图,以便在应用程序中显示地址。Android 软件栈还提供对基于位置的服务(例如GPS)和加速计的支持,不过并不是所有的 Android 设备都配备了必需的硬件。另外还有摄像支持。                        
过去,移动应用程序努力向桌面应用程序看齐的两个领域分别是图形/媒体和数据存储方法。Android 通过提供对 2D 和 3D 图形的内置支持,包括 OpenGL库,解决了图形方面的挑战。由于 Android 平台包括流行的开源 SQLite 数据库,因此缓解了数据存储的负担。图 1 显示一个简化的Android 软件层次结构。                                                        

图 1. Android 软件层次结构


应用程序架构

               
如前所述,Android 运行在 Linux 内核上。Android 应用程序是用 Java编程语言编写的,它们在一个虚拟机(VM)中运行。需要注意的是,这个 VM 并非您想象中的 JVM,而是 Dalvik VirtualMachine,这是一种开源技术。每个 Android 应用程序都在 Dalvik VM 的一个实例中运行,这个实例驻留在一个由 Linux内核管理的进程中,如下图示。                                                        

图 2. Dalvik VM
                        
                        
                        
Android 应用程序由一个或多个组件组成:
活动
具有可视 UI 的应用程序是用活动实现的。当用户从主屏幕或应用程序启动器选择一个应用程序时,就会开始一个动作。服务  服务应该用于任何需要持续较长时间的应用程序,例如网络**器或更新检查应用程序。

内容提供程序
可以将内容提供程序看作数据库服务器。内容提供程序的任务是管理对持久数据的访问,例如 SQLite数据库。如果应用程序非常简单,那么可能不需要创建内容提供程序。如果要构建一个较大的应用程序,或者构建需要为多个活动或应用程序提供数据 的应用程序,那么可以使用内容提供程序实现数据访问。

广播**器
Android 应用程序可用于处理一个数据元素,或者对一个事件(例如**文本消息)做出响应。        
               
Android应用程序是连同一个 AndroidManifest.xml 文件一起部署到设备的。AndroidManifest.xml包含必要的配置信息,以便将它适当地安装到设备。它包括必需的类名和应用程序能够处理的事 件类型,以及运行应用程序所需的许可。例如,如果应用程序需要访问网络 — 例如为了下载一个文件 — 那么 manifest文件中必须显式地列出该许可。很多应用程序可能启用了这个特定的许可。这种声明式安全性有助于减少恶意应用程序损害设备的可能性。
                        
下一节讨论构建 Android 应用程序所需的开发环境。

所需的工具
        
开始开发 Android 应用程序的最简捷的方式是下载 Android SDK 和 Eclipse IDE(参见 参考资料)。Android 开发可以在 Microsoft® Windows®、Mac OS X 或 Linux 上进行。                        
本文假设您使用的是 Eclipse IDE 和用于 Eclipse 的 Android Developer Tools 插件。Android应用程序是用 Java 语言编写的,但是是在 Dalvik VM(非 Java 虚拟机)中编译和执行的。在 Eclipse 中用 Java语言编程非常简单;Eclipse 提供一个丰富的 Java 环境,包括上下文敏感帮助和代码提示。Java 代码通过编译后,AndroidDeveloper Tools 可确保适当地将它打包,包括 AndroidManifest.xml 文件。        
               
虽然没有 Eclipse 和 Android Developer Tools 插件也可以开发 Android 应用程序,但是那样就需要熟悉 Android SDK。                        
Android SDK 是作为一个 ZIP 文件发布的,可以将该文件解压到硬盘上的一个目录中。由于有多个 SDK 更新,建议有意识地组织开发环境,以便在不同的 SDK 安装之间轻松地切换。SDK 包括:

android.jar
Java 归档文件,其中包含构建应用程序所需的所有的 Android SDK 类。

documention.html 和 docs 目录
本地和网上提供的 SDK 文档。这些文档的主要形式为 JavaDocs,以便于在 SDK 中导航大量的包。文档还包括一个高级开发指南和 Android 社区的链接。

Samples 目录
samples 子目录包含各种应用程序的源代码,包括 ApiDemo,该应用程序演示了很多 API。这个示例应用程序可以作为 Android 应用程序开发的良好起点。

Tools 目录
包含所有用于构建 Android 应用程序的命令行工具。最常用、最有用的工具是 adb 实用程序(Android Debug Bridge)。

usb_driver
该目录包含将开发环境连接到支持 Android 的设备(例如 G1 或 Android Dev 1 解锁开发手机)所需的驱动程序。只有 Windows 平台的开发人员才需要这些文件。                        
Android 应用程序可以在实际的设备上运行,也可以在 Android SDK 附带的 Android  Emulator 上运行。
图 3 显示 Android Emulator 的主屏幕。
                                                        
图 3.  Android Emulator
                        
                        
                        
Android Debug Bridge                        
adb 实用程序支持一些可选命令行参数,以提供强大的特性,例如复制文件到设备或从设备复制文件。可以使用 shell命令行参数连接到手机本身,并发送基本的 shell 命令。
图 4 显示在通过 USB 线连接到 Windows 笔记本电脑的一个实际设备上运行的 adb shell 命令。
                                                        
图 4. 使用 adb shell 命令

                        
                        
                        
在这个 shell 环境中,可以:
 

  • 显示网络配置,网络配置可显示多个网络连接。注意这多个网络连接:
    • lo 是本地或 loopback 连接。
    • tiwlan0 是 WiFi 连接,该连接由本地 DHCP 服务器提供一个地址。
  • 显示 PATH 环境变量的内容。
  • 执行 su 命令,以成为超级用户。
  • 将目录改为 /data/app,其中存放用户应用程序。
  • 列出包含某个应用程序的目录。Android 应用程序文件实际上是归档文件,可通过 WinZip 之类的软件查看。扩展名为 apk。
  • 发出 ping 命令,查看 Google.com 是否可用。

        
               
从相同的命令提示符环境中,还可以与 SQLite 数据库交互,启动程序以及执行许多其他系统级任务。想像一下您正在连接到电话,因此这是非常了不起的功能。                        
在下一节,您将创建一个简单的Android 应用程序。


编写一个基本的应用程序                        
本节展示如何构建一个 Android 应用程序。示例应用程序非常简单:一个修改后的 “Hello Android” 应用程序。您将进行一个微小的修改,使屏幕背景全部变为白色,以便把手机用作手电筒。这个例子不是很有创意,但是可以作为一个有用的例子。请 下载 完整的源代码。                        
为了在 Eclipse 中创建应用程序,选择 File > New >Android project,这将启动 New Android Project 向导。
                                                        
图 5. New Android project 向导
                        
                        
                        
接下来,创建一个简单的应用程序,该应用程序有一个活动,并且在 main.xml 中有一个 UI 布局。布局包含一个文本元素,您将修改这个文本元素,以显示 Android FlashLight。
下面的清单显示了这个简单的布局。                        
清单 1. Flashlight 布局

                                
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:orientation="vertical"
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="fill_parent"
    android:background="@color/all_white">
<TextView  
    android:layout_width="fill_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="@string/hello" android:textColor="@color/all_black"
   android:gravity="center_horizontal"/>
</LinearLayout>

                        
在 strings.xml 中创建两个颜色资源。                        
清单 2. strings.xml 中的颜色


                                
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
    <string name="hello">Android FlashLight</string>
    <string name="app_name">FlashLight</string>
    <color name="all_white">#FFFFFF</color>
    <color name="all_black">#000000</color>
</resources>

                        
主屏幕布局有一个定义为 all_white 的背景色。在 strings.xml 文件中,可以看到 all_white 被定义为一个值为 #FFFFFF 的 RGB 三元组,即纯白。                        
布局包含一个 TextView,这实际上是一块静态文本。它是不可编辑的。文本被设为黑色,并通过 gravity 属性设为水平居中。                        
该应用程序有一个名为 FlashLight.java 的 Java 源文件,如以下清单所示。
                        
清单 3. Flashlight.java


                                
package com.msi.flashlight;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
public class FlashLight extends Activity {
    /** Called when the activity is first created. */
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
    }
}

                        
该代码是直接来自 New Project 向导的模板代码:



  • 它是 Java 包 com.msi.flashlight 的一部分。
  • 它有两个 import:
    • 一个用于 activity 类
    • 一个用于 bundle 类
  • 当该活动发起后,onCreate 方法被调用,传入一个 savedInstanceState。对于我们来说,不必关心这个 bundle。只有在暂停然后恢复活动时才会用到。
  • onCreate 方法覆盖了同名的 activity 类方法。它调用超类的 onCreate 方法。
  • 对 setContentView() 的调用将关联 main.xml 文件中定义的 UI 布局。main.xml 和 strings.xml 中的任何内容都自动映射到 R.java 源文件中定义的常量。任何时候都不要直接编辑这个文件,因为它随着每次构建而改变。

                        
运行该应用程序可以看到一个白色屏幕,其中有黑色文本。        
                                                
图 6. flashlight 的白色屏幕
                        

下面显示用于 FlashLight 应用程序的 AndroidManifest.xml 文件。

清单 4. 用于 FlashLight 的 AndroidManifest.xml


                                
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
      package="com.msi.flashlight"
      android:versionCode="1"
      android:versionName="1.0.0">
    <application android:icon="@drawable/icon" android:label="@string/app_name">
        <activity android:name=".FlashLight"
                  android:label="@string/app_name">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
            </intent-filter>
        </activity>
    </application>
</manifest>


                        
该文件是由用于 Eclipse 的 Android Developer Tools 插件自动创建的。您不需要做任何事情。 但是这个应用程序并不是很强大,但是在必要是对你有一定的帮助。