Основы программирования для платформы Android

На сайте ibm.com появился перевод статьи под названием Introduction to Android development, которая является введением в разработку под платформу Google Android. Статья написана очень простым языком, после прочтения которой можно будет c легкостью создать свое первое приложение. Автором данной статьи является Фрэнк Эйблсон (Frank Ableson) – в прошлом бывший баскетболист. После того, как он не смог заключить контракт с командой «Лос-Анджедес Лейкерс», он занялся разработкой компьютерных программ, в частности в области связи и интерфейсов с аппаратурой…

Введение

BlackBerry и iPhone, две удобные и массовые мобильные платформы, олицетворяют собой противоположные концы спектра мобильных устройств. BlackBerry незаменим для корпоративного пользователя. В классе же потребительских устройств у iPhone мало конкурентов в части удобства обращения и «крутизны». Android, молодая и еще не утвердившаяся платформа, способна проявить себя на обоих концах спектра мобильных телефонов и, возможно, даже стать мостом через пропасть между работой и игрой.

Сегодня многие сетевые или поддерживающие сеть устройства работают на том или ином варианте ядра Linux. Это солидная платформа: недорогая в развертывании и поддержке и хорошо принимаемая благодаря удобному подходу к развертыванию. Пользовательский интерфейс таких устройств зачастую основан на HTML и может просматриваться с помощью браузера для РС или Mac. Но не всяким устройством нужно управлять посредством компьютера. Рассмотрим обычные бытовые приборы, такие, как плита, микроволновая печь или хлебопечка. Что если у ваших бытовых приборов была бы ОС Android и цветной сенсорный экран? Будь у плиты интерфейс Android, автор и сам, возможно, смог бы что-нибудь приготовить.

Из этой стати вы узнаете о платформе Android и о том, как ее можно использовать для мобильных и стационарных приложений. Мы установим SDK Android и создадим простую программу. Загрузите исходный код примера приложения для этой статьи.

Краткая история Android

Платформа Android является продуктом группы Open Handset Alliance, ставящей себе целью создание более совершенного мобильного телефона. Эта группа во главе с Google включает операторов мобильных сетей, производителей телефонов и компонентов, разработчиков программных решений и поставщиков услуг, а также маркетинговые компании. С точки зрения разработки программного обеспечения Android находится в самом центре мира открытого ПО.

Первым выпущенным на рынок телефоном на платформе Android стало устройство G1 производства HTC, которое распространяла T-Mobile. Это устройство появилось почти через год после того, как о нем пошли слухи, и единственным инструментом разработки программ для него были постепенно совершенствуемые последовательные выпуски SDK. Накануне выпуска G1 команда Android представила SDK v1.0, и начали появляться приложения для новой платформы.

Чтобы стимулировать инновации, Google спонсировала два «Конкурса разработчиков для Android», победители которых получили миллионы долларов. Через несколько месяцев после выхода G1 открылся сайт Android Market, откуда пользователи могли загружать приложения прямо в свой телефон. Всего за полтора года новая мобильная платформа вышла на арену.

Платформа Android

По широте возможностей платформа Android не уступает операционным системам настольных ПК. Это многоуровневая среда на основе ядра Linux с богатыми функциональными возможностями. В подсистему пользовательского интерфейса входят:

• Окна
• Представления
• Виджеты для отображения общих элементов, таких как редактируемые поля, списки и развертывающиеся списки.

Android содержит встраиваемый браузер на базе WebKit – того же механизма с открытым исходным кодом, который лежит в основе браузера Safari мобильного телефона iPhone.

Android обладает широким спектром возможностей подключения, охватывающим Wi-Fi, Bluetooth и протоколы передачи данных через сотовую сеть (GPRS, EDGE, 3G и др.). Популярным приемом в приложениях для Android является ссылка на Google Maps для отображения адреса непосредственно в приложении.В стек программного обеспечения Android входит и поддержка сервисов, основанных на определении местоположения (например, GPS), и акселерометров, хотя не все устройства на этой платформе оснащены необходимым оборудованием. Есть также поддержка видеокамеры.

Исторически двумя областями, где мобильные приложения отставали от своих настольных собратьев, были графика/мультимедиа и способы хранения данных. Android решает проблему графики благодаря встроенной поддержке 2-D и 3-D графики, включая библиотеку OpenGL. Задача хранения данных упрощается благодаря наличию в платформе Android популярной базы данных с открытым исходным кодом SQLite. На рисунке 1 показана упрощенная схема уровней программного обеспечения Android.
Рисунок 1. Уровни программного обеспечения Android

Архитектура приложений

Как уже говорилось, Android работает поверх ядра Linux. Android-приложения пишутся на языке программирования Java и выполняются в виртуальной машине (VM). Важно отметить, что виртуальная машина – это не JVM, как можно было бы ожидать, а открытая технология Dalvik Virtual Machine. Каждое приложение Android запускается внутри экземпляра Dalvik VM, который, в свою очередь заключен в пределах управляемого ядром Linux процесса, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Dalvik VM

Android-приложение содержит элементы одного или нескольких перечисленных ниже типов:

Действия (Activities)

Приложение с графическим интерфейсом реализуется с помощью действия. Когда пользователь выбирает приложение на главном экране или экране пуска приложений, он вызывает действие.

Сервисы (Services)

Сервисы применяются для приложений, которые работают в течение длительного времени, таких как сетевой монитор или проверка обновлений.

Источники данных (Content providers)

Источник данных можно представить себе как сервер баз данных. Его задача – управление доступом к хранящимся данным, таким как база данных SQLite. Если приложение совсем простое, источник данных создавать не обязательно. Если вы пишете более сложное приложение или приложение, в котором к данным обращается несколько действий или приложений, источник данных служит средством организации доступа к вашей информации.

Приемники (Broadcast receivers)

Android-приложение может запускаться для обработки элемента данных или реагирования на события, например, на получение текстового сообщения.

Приложение для Android развертывается на устройстве вместе с файлом AndroidManifest.xml. Этот файл содержит необходимую информацию о конфигурации, которая позволяет правильно установить приложение на устройстве. Он включает также необходимые имена классов и типы событий, которые может обрабатывать приложение, и разрешения, требуемые для его работы. Так, если приложению нужен доступ к сети – например, чтобы загрузить файл, – соответствующее разрешение должно быть явно указано в файле манифеста. Это конкретное разрешение могут иметь многие приложения. Такая защита путем декларирования помогает уменьшить вероятность повреждения устройства по вине некорректно написанного приложения.

В следующем разделе рассматривается среда разработки, необходимая для создания Android-приложений.

Необходимые инструменты

Самый простой способ приступить к разработке приложений для Android – это загрузить SDK Android и Eclipse IDE. Разработку Android-приложений можно вести на платформах Microsoft® Windows®, Mac OS X или Linux.

В этой статье предполагается, что вы используете Eclipse IDE и плагин Android Developer Tools для Eclipse. Android-приложения пишутся на языке Java, но компилируются и выполняются в Dalvik VM (не в виртуальной машине Java). Кодирование на языке Java в рамках Eclipse – интуитивно понятный процесс; Eclipse предоставляет богатую среду Java, включая контекстно-зависимую справку и подсказки к коду. Когда ваш Java-код будет безошибочно скомпилирован, Android Developer Tools сам позаботится о том, чтобы приложение был надлежащим образом упаковано, в том числе снабдит его файлом AndroidManifest.xml.

Android-приложение можно написать и без Eclipse и плагина Android Developer Tools, но для этого нужно хорошо разбираться в Android SDK.

Android SDK распространяется в виде файла ZIP, который распаковывается в папку на жестком диске. Так как вышло несколько обновлений SDK, мы рекомендуем вам поддерживать среду разработки в порядке, чтобы можно было легко переключаться между разными установками SDK. В SDK входят:

android.jar

Файл архива Java, содержащий все классы SDK Android, необходимые для создания приложений.

documention.html и каталог docs

Документация SDK предоставляется локально и через Интернет. В основном она выполнена в формате Javadocs, что позволяет легко ориентироваться во множестве пакетов SDK. Документация включает также общее руководство по разработке и ссылки на широкое сообщество программистов Android.

Каталог с примерами

Подкаталог с примерами содержит полный исходный код различных приложений, в том числе ApiDemo, который демонстрирует многие API. Примеры приложений – отличная отправная точка для изучения разработки Android-приложений.

Каталог инструментов

Содержит все инструменты командной строки для создания Android-приложений. Наиболее часто используемый и полезный инструмент – это утилита adb (Android Debug Bridge).

usb_driver

Каталог, содержащий все необходимые драйверы для подключения среды разработки к поддерживающим Android устройствам, таким, как G1 или разблокированный телефон для разработки Android Dev 1. Эти файлы необходимы только разработчикам, использующим платформу Windows.

Android-приложения могут работать как на реальном устройстве, так и на эмуляторе Android, который прилагается к SDK Android. На рисунке 3 показан главный экран эмулятора Android.
Рисунок 3. Эмулятор Android

Отладочный мост Android

Утилита adb поддерживает несколько дополнительных аргументов командной строки, которые обеспечивают мощные функции, такие как копирование файлов в устройство и из него. Аргумент оболочки командной строки позволяет подключаться к самому телефону и подавать простые команды оболочки. Рисунок 4 иллюстрирует команду оболочки adb, подаваемую реальному устройству, подключенному к ноутбуку под Windows с помощью кабеля USB.
Рисунок 4. Применение команды оболочки adb

В рамках этой консоли можно:

• Отображать конфигурацию сети с несколькими сетевыми соединениями. Обратите внимание на наличие нескольких сетевых соединений:
  • lo – это локальное (петлевое) соединение.
  • tiwlan0 – это соединение WiFi с адресом, предоставленным локальным сервером DHCP.
• Отображать значение переменной среды PATH.
• Выполнять команду su, чтобы стать суперпользователем.
• Переходить в каталог /data/app, где хранятся пользовательские приложения.
• Печатать листинг каталогов, в котором вы увидите одно приложение. Файлы приложений Android на самом деле представляют собой архивы, которые можно просматривать с помощью WinZip или эквивалентной программы. Эти файлы имеют расширение apk.
• Подавать команду ping, чтобы проверить доступность Google.com.

В этой же среде командной строки можно взаимодействовать с базами данных SQLite, запускать программы и решать многие другие задачи системного уровня. Это довольно примечательная функция с учетом того, что речь идет о подключении к телефону.

В следующем разделе мы создадим простое приложение для Android.

Создание простого приложения

Этот раздел содержит краткий обзор процесса создания Android-приложения. Наш пример приложения предельно прост: это несколько видоизмененное приложение «Hello Android». Мы добавим незначительные изменения, чтобы сделать цвет фона экрана белым – тогда телефон можно будет использовать в качестве фонарика. Не очень оригинально, но как пример полезно. Загрузите весь исходный код.

Чтобы создать приложение в Eclipse, выберите File > New > Android project, что приведет к запуску мастера нового проекта Android (рисунок 5).
Рисунок 5. Мастер нового проекта Android

Теперь создадим простое приложение с одним действием, а также макет пользовательского интерфейса, который будет храниться в папке main.xml. Макет содержит текстовый элемент, который мы заменим на Android FlashLight (фонарик Android). Этот простой макет приведен в листинге 1.
Листинг 1. Макет Flashlight

<?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>

Создайте пару ресурсов цвета в strings.xml (листинг 2).
Листинг 2. Цвет в strings.xml

<?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>

Цвет фона основного экрана определяется как all_white. В файле strings.xml видно, что all_white соответствует значению триплета RGB #FFFFFF, что означает чисто белый цвет.

Макет содержит одно поле TextView, которое на самом деле – просто нередактируемый фрагмент статического текста. Текст будет черным и отцентрованным по горизонтали с помощью атрибута gravity.

Приложение содержит исходный файл Java с именем FlashLight.java, как показано в листинге 3.
Листинг 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);
    }
}

Код создается непосредственно в мастере новых проектов:

• Это часть пакета Java с именем com.msi.flashlight.
• Он импортирует два класса:
  • класс действия
  • класс пакета
• При инициировании этого действия вызывается метод onCreate, который передается в savedInstanceState. Не сомневайтесь по поводу использования этого пакета для наших целей; он применяется, когда действие приостановлено, а затем возобновляется.
• Метод onCreate переопределяет метод класса действия с таким же именем. Он обращается к методу суперкласса onCreate.
• Обращение к setContentView() относится к макету UI, определенному в файле main.xml. Содержимое main.xml и strings.xml, автоматически отображается на константы, определенные в исходном файле R.java. Никогда не редактируйте этот файл напрямую, так как он изменяется после каждой сборки.

Запуск приложения приводит к отображению белого экрана с черным текстом (рисунок 6).
Рисунок 6. Белый экран фонарика

Настройка файла AndroidManifest.xml для приложения FlashLight показана в листинге 4.
Листинг 4. AndroidManifest.xml для приложения FlashLight

<?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>

Этот файл создается автоматически плагином Android Developer Tools для Eclipse. Вам не нужно ничего делать.

Разумеется, это не очень мощное приложение. Но оно может пригодиться, если вы хотите что-нибудь почитать, не нарушая сна супруги, или если погас свет и надо найти путь к предохранителям в подвале.

Заключение

При чтении этой статьи вы получили самые общие сведения о платформе Android и создали небольшое приложение. Надеюсь, этот пример произвел на вас достаточное впечатление, чтобы захотелось узнать о платформе побольше. Android обещает стать ведущей платформой с открытым исходным кодом, выходящей далеко за пределы рынка сотовых телефонов.