2.1 Комплект для разработки приложений Android SDK

Для разработки приложений используется высокоуровневый прикладной интерфейс программирования Java для Android, при помощи которого можно создавать приложения для конечных пользователей Android. Рассмотрим особенности эмулятора Android, фундаментальные компоненты Android и пакеты, входящие в состав SDK. Также будут приведены несколько фрагментов кода.

2.1.1 Эмулятор Android

Комплект для разработки программ (SDK) для Android поставляется вместе с плагином Eclipse, который называется инструментарием для разработки в Android (Android Development Tools, ADT). Этот инструмент интегрированной среды разработки (IDE) используется для создания, отладки и тестирования приложений на Java. Android SDK можно использовать и без ADT; вместо этого инструментария можно применять средства командной строки. Эмулятор поддерживается при использовании обоих подходов, и с его помощью вы можете запускать, исправлять и тестировать свои приложения.90% разработки приложения можно завершить, вообще не пользуясь реальным устройством. Полнофункциональный эмулятор Android воспроизводит большинство характеристик устройств. К числу тех функций, которые нельзя имитировать в эмуляторе, относятся USB-соединения, работа камеры и видеосъемка, имитация работы наушников, батарей и технология Bluetooth.

Эмулятор Android работает на базе свободно распространяемой технологии "имитации процессора", называемой QEMU, которую разработал Фабрис Беллар. Та же технология позволяет эмулировать одну операционную систему в другой, независимо от того, какой процессор применяется. QEMU обеспечивает эмуляцию на уровне процессора.

При работе эмулятора Android имитируется процессор, функционирующий на базе ARM (Advanced RISC Machine, усовершенствованная RISC-машина). ARM - это 32-битная архитектура микропроцессоров, основанная на RISC (Reduced Instruction Set Computer, компьютер с сокращенным набором команд), в которой благодаря уменьшению числа команд достигается простой дизайн и увеличение скорости работы. Эмулятор задействует на таком имитируемом процессоре версию Linux, используемую в Android.

ARM широко используется в мобильных устройствах и во встроенных электронных приборах, где важно обходиться небольшим количеством энергии. Многие имеющиеся на рынке мобильные устройства имеют процессоры с такой архитектурой. Например, Apple Newton основан на процессоре ARM6. Устройства iPod, Nintendo DS и Game Boy Advance работают на архитектуре ARM версии 4, в которой используется около 30 000 транзисторов. Классический Pentium содержит 3,2 млн. транзисторов.

2.1.2 Компоненты пользовательского интерфейса Android

В Android используется UI-фреймворк, сравнимый с другими полнофункциональными UI-фреймворками, применяемыми на локальных компьютерах. Он является более современным и асинхронным по природе. По существу, UI-фреймворк Android относится уже к четвертому поколению, если считать первым поколением традиционный прикладной интерфейс программирования Microsoft Windows, основанный на С, а MFC (Microsoft Foundation Classes, библиотека базовых классов Microsoft на основе C++) - вторым. В таком случае UI-фреймворк Swing, основанный на Java, будет третьим поколением, так как предлагаемые в нем возможности дизайна значительно превосходят по гибкости MFC. Android UI, JavaFX, Microsoft Silverlight и язык пользовательских интерфейсов Mozilla XML (XUL) относятся к новому типу UI-фреймворков четвертого поколения, в котором UI является декларативным и поддерживает независимую темизацию.

При программировании в пользовательском интерфейсе Android применяется объявление интерфейса в файлах XML. Затем эти определения представления (view definitions) XML загружаются в приложение с пользовательским интерфейсом как окна. Даже меню приложения загружаются из файлов XML. Экраны (окна) Android часто называются активностями (activities), которые включают в себя несколько видов, нужных пользователю, чтобы выполнить логический элемент процесса. Виды (views) являются основными элементами, из которых в Android состоит пользовательский интерфейс. Виды можно объединять в группы (view groups). Для внутренней организации видов используются давно известные в программировании концепции холст (canvas), рисование (painting) и взаимодействие пользователя с системой (user interaction).

Такие составные представления, в которые входят виды и группы видов, работают на базе специального логического заменяемого компонента пользовательского интерфейса Android.

Одной из ключевых концепций фреймворка Android является управление жизненным циклом (lifecycle) окон явлений (activity windows). В системе применяются протоколы, поэтому Android может управлять ситуацией по мере того, как пользователи скрывают, восстанавливают, останавливают и закрывают окна явлений.

Базовые компоненты Android

Фреймворк пользовательского интерфейса Android вместе с другими компонентами Android базируется на новой сущности, называемой намерением (intent). Намерение - это сложное явление, в котором сочетаются такие идеи, как сообщения, выводимые в окнах (windowing messages), действия (actions), модели типа "публикация и подписка" (publish-and-subscribe), межпроцессный обмен информацией и реестры приложений. Ниже приведен пример использования класса Intent для активации или запуска веб-браузера:

public static void invokeWebBrowser (Activity activity)

{

Intent intent = new Intent (Intent. ACTION_VIEW):

intent. setData (Uri. parse ("http://www.google.com"));

activity. startActivity (intent);

}

В данном примере, используя намерение, мы говорим Android открыть окно, подходящее для отображения контента web-сайта. В зависимости от того, какие браузеры установлены на мобильном устройстве, Android выберет для отображения сайта наиболее подходящий.

Кроме того, в Android широко поддерживаются ресурсы (resources), к которым относятся хорошо знакомые вам строки (strings) и растровые изображения (bitmaps), а также некоторые менее известные элементы, в частности, основанные на XML определения представления. Использование ресурсов в данном фреймворке осуществляется новым способом, благодаря которому работа с ресурсами становится более простой, понятной и удобной. Ниже приведен пример, в котором автоматически генерируются ID ресурсов, определенных в файлах XML:

public final class R {

public static final class attr { }

public static final class drawable {

public static final int myanimation=0x7f020001;

public static final int numbersl9=0x7f02000e:

}

public static final class id {

public static final int textViewIdl=Ox7f080003;

}

public static final class layout {

public static final int frame_animations_layout=0x7f030001;

public static final int main=0x7f030002;

}

public static final class string {

public static final int hello=0x7f070000;

}

}

В данных классах автоматически сгенерированные ID соответствуют либо элементу XML-файла, либо целому такому файлу. Если понадобится использовать такие определения XML, вместо них будут применяться данные ID. Такая опосредованность очень помогает при локализации. Еще одна новаторская концепция в Android - это поставщик содержимого (content provider). Под поставщиком содержимого понимается абстракция источника данных, который можно представить как эмиттер и потребитель служб REST (Representational State Transfer, передача состояния представления). Лежащая в основе этой абстракции база данных SQLite делает данное свойство поставщиков содержимого мощным инструментом для разработки приложений. Уже было отмечено, что XML играет важнейшую роль в описании пользовательских интерфейсов Android. На примере рассмотрим, как XML выполняет эту задачу с простым шаблоном, в котором осуществляется представление текста:

<? xml version="1.0" encoding="utf-8"? >

<LinearLayout xmlns: android=http://schemas. android.com/apk/res/android>

<TextView android: id="@+id/textViewId"

android: layout_width="fill_parent"

android: layout_height="wrap_content"

android: text="@string/hello"

/>

</LinearLayout>

Будет применяться ID, сгенерированный для данного XML-файла, чтобы загрузить этот шаблон в окно действия. В Android также широко поддерживаются меню, от стандартных до контекстных. Они также загружаются как XML-файлы и поскольку ID ресурсов для этих меню генерируются автоматически. Ниже показано, как объявлять меню в XML-файле:

<menu xmlns: android="http://schemes. android.com/apk/res/android">

<! - B этой группе используется категория, заданная по умолчанию. - ->

<group android: id="@+id/menuGroup_Main">

<item android: id="@+id/menu_clear"

android: orderInCategory="10"

android: title="clear" />

<item android: id="@+id/menu_show_browser"

android: orderInCategory="5"

android: title="show browser" />

</group>

</menu>

Хотя в Android и поддерживаются диалоговые окна, все они являются асинхронными. Работа с такими асинхронными диалоговыми окнами представляет особую сложность для разработчиков, привыкших к работе с синхронными модальными диалоговыми окнами, которые используются в некоторых оконных фрейм-ворках

В Android также поддерживается анимация - эта функция входит в состав стека пользовательского интерфейса, который базируется на видах и отрисовываемых объектах. В Android используется анимация двух видов: с построением промежуточных кадров (tweening animation) и покадровая (frame-by-frame animation). Промежуточными в анимации называются такие рисунки, которые отображаются между основными. На компьютере эти рисунки создаются методом изменения средних значений через определенные промежутки времени и перерисовывания фона. Покадровая анимация состоит из серий кадров, которые прорисовываются один за другим через регулярные временные интервалы. В Android применяются оба варианта анимации, при этом используются функции обратного вызова анимации, интерполяторы и матрицы преобразований. Кроме того, в Android можно определять такие виды анимации в файле ресурсов XML. В следующем примере показаны серии пронумерованных изображений, которые воспроизводятся при покадровой анимации:

<animation-list xm1ns: android="http://schemas. android.com/apk/res/android"

android: oneshot="false">

<item android: drawable="@drawable/numbers11"android: duration="50"/>

<item android: drawable="@drawable/numbers19"android: duration="50"/>

</animation-list>

Графические библиотеки, на которых основан такой процесс, поддерживают стандартные матрицы преобразований, позволяя масштабировать, перемещать и вращать рисунки. Объект Camera, присутствующий в графической библиотеке, обеспечивает поддержку глубины и проекции, благодаря чему на двухмерном интерфейсе удается имитировать трехмерные эффекты.

В Android поддерживается и трехмерная графика. Это происходит благодаря тому, что в систему внедрен стандарт OpenGL ES 1.0. Подобно OpenGL, он является плоским API на базе языка С. Поскольку интерфейс прикладного программирования Android SDK базируется на Java, для доступа к OpenGL в нем следует использовать Java-связывание. В Java ME такое связывание для OpenGL ES уже определено при помощи запроса на спецификацию Java QSR 239, и в Android для OpenGL ES используется такой же вид Java-связывания.

В Android используются новые подходы, связанные с идеей информации на кончиках пальцев (information at your fingertips), доступ к которой осуществляется через домашнюю страницу. Первая из таких идей называется живые каталоги (live folders). При помощи живых каталогов можно опубликовать коллекцию элементов в виде папки, расположенной на домашней странице. Содержимое этой коллекции меняется по мере того, как изменяются лежащие в ее основе данные. Новые данные могут поступать на устройство либо со съемных носителей, либо из Интернета.

Вторая идея, связанная с домашней страницей, - это домашний виджет (home screen widget). Домашние виджеты используются для отрисовывания информации на домашней странице с применением виджета пользовательского интерфейса. Данная информация может изменяться через регулярные временные интервалы. Примером такой информации может быть несколько электронных сообщений, которые сохранены на устройстве.

Интегрированный поиск Android (Integrated Android Search) - это третья идея, связанная с использованием домашней страницы. Такой вид поиска позволяет искать информацию как на самом устройстве, так и в Интернете. Данная функция Android не ограничивается одним только поиском и позволяет давать команды при помощи элемента управления поиском.

Кроме того, в Android поддерживаются так называемые жесты, то есть интерпретация движений пальцев пользователя, работающего с устройством. Android позволяет записывать любые последовательности движений пальцев по экрану и сохранять их как жесты. Затем такие жесты могут использоваться приложениями для обозначения конкретных действий.

Кроме инструментария Android SDK, существуют другие самостоятельные инновации, которые делают процесс разработки интересным и несложным. Некоторые примеры таких явлений - XML/VM, PhoneGap и Titanium. Titanium позволяет использовать технологии HTML при программировании для основанного на WebKit браузера Android.

Другим интересным компонентом Android SDK являются сервисы, основанные на местоположении. Данный раздел SDK предоставляет разработчикам приложений интерфейсы прикладного программирования, предназначенные для работы с картами, а также для получения в реальном времени информации, связанной с местоположением устройства.

Медийные компоненты и компоненты связанные с телефонией

В Android имеются интерфейсы API, предназначенные для работы с аудио-, видео - и телефонными компонентами. Ниже приведен пример того, как воспроизвести аудиофайл из Интернета по URL:

private void playAudio (String url) throws Exception

{

mediaPlayer = new MediaPlayer ();

mediaPlayer. setDataSource (internetUrl);

mediaPlayer. prepare ():

mediaPlayer. start ():

}

А вот как аудиофайл воспроизводится с локального устройства:

{

// файл расположен в каталоге /res/raw и называется "music_filе. mрЗ"

mediaPlayer = MediaPlayer. create (this, R. raw. music_file);

mediaPlayer. start ();

}

Ниже показан пример кода для отправки SMS-сообщения:

private void sendSmsMessage (String address,String message) throws Exception

{

SmsManager smsMgr = SmsManager. getDefaultO;

smsMgr. sendTextMessage (address, null, message, null, null);

}

До версии 1.5 в Android можно было записывать только аудио, а видео - нет. В версии 1.5 была обеспечена возможность записи как аудио, так и видео. Это было сделано при помощи MediaRecorder. В версиях Android 2.0 и выше применяется движок Pico для преобразования текста в речь (синтеза речи). Интерфейс, используемый в Android для преобразования текста в речь, очень прост, как и соответствующий код:

TextToSpeech mTTS;

mTTS. speak (sometextString, TextToSpeech. QUEUE_ADD);

mTTS. setOnUtteranceCompletedListener (this);

mTTS. stop ();

mTTS. shutdown ();

mTTS. synthesizeToFile (…);

Еще несколько методов, относящихся к этой сфере:

playSilence

setLanguage

setPitch

setSpeechRate

isSpeaking

Важно отметить, что в Android все эти концепции объединены в приложение путем создания единого XML-файла, в котором определяется, каким будет пакет прикладных программ. Этот файл называется файлом описания (manifest file) (AndroidManifest. xml). Пример такого файла:

<? xml version="1.0" encoding="utf-8"? >

<manifest xmlns: android=http://schemas. android.com/apk/res/android

package="com. ai. android. HelloWorid">

android: versionCode="l"

android: versionName="1.0.0">

<application android: icon="@drawab1e/icon"

android: label="@string/app_name">

<activity android: name="HelloWorid"

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>

В файле описания Android содержатся определения действий, регистрируются поставщики содержимого и поставщики служб и обозначаются права доступа. Мы будем возвращаться к файлу описания на протяжении книги по мере развития тех или иных идей.

2.1.3 Пакеты, входящие в состав Android SDK

Для того, чтобы составить представление о платформе Android, необходимо рассмотреть структуру пакетов Java. Поскольку Android отличается от стандартного дистрибутива SDK, важно знать, какие пакеты поддерживаются, а какие - нет. Ниже приводится краткое описание важных пакетов, входящих в состав Android SDK:

· android. app - реализует модель приложений для Android. Среди основных классов - Application, в котором описаны начальная и конечная семантика, а также ряд классов, относящихся к явлениям, элементы управления, диалоговые окна, окна с предупреждениями и уведомлениями;

· android. bluetooth - содержит классы для работы с технологией Bluetooth. К числу основных классов относятся ВluetoothAdapter, BluetoothDeviсе, BluetoothSocket, BluetoothServerSocket и BluetoothClass. Класс BluetoothAdapter можно использовать для управления адаптером Bluetooth, установленным на локальном компьютере. Этот адаптер можно включать, отключать или запускать процесс обнаружения. Класс BluetoothDeviсе представляет собой дистанционное устройство Bluetooth, к которому вы можете подключиться. Для установки связи между устройствами используются два сокета Bluetooth. Класс Bluetooth представляет собой тип устройства Bluetooth, к которому вы подключаетесь;

· android. content - реализует концепции, связанные с поставщиками содержимого. Поставщик содержимого позволяет обобщать обмен данными и их хранение. Кроме того, в данном пакете реализуются основные идеи, касающиеся намерений и унифицированных идентификаторов ресурсов (URI) в Android;

· android. content. pm - обеспечивает работу классов, относящихся к диспетчеру пакетов. Он располагает информацией о правах доступа, установленных пакетах, установленных поставщиках, службах и компонентах, например таких, как действия, а также об установленных приложениях;

· android. content. res - обеспечивает доступ к файлам ресурсов, как структурированным, так и неструктурированным. Основными классами являются AssetManager (для неструктурированных ресурсов) и Resources;

· android. database - реализует идею реферативной базы данных. Основной интерфейс называется Cursor;

· android. database. sqlite - реализует концепции из пакета android. database, используя в качестве физической базы данных SQLite. Основными классами являются SQLiteCursor, SQLiteDatabase, SQLiteQuery, SQLiteQueryBuilder и SQLiteStatement. Правда, в основном вам придется работать с классами из абстрактного пакета android. database;

· android. gesture - в этом пакете располагаются все классы и интерфейсы, необходимые для работы с заданными пользователем жестами. Основными классами являются Gesture, GestureLibrary, GestureOverlayView, GestureStore, GestureStroke, GesturePoint. Класс Gesture является подборкой GestureStrokes и GesturePoints. Жесты собраны в библиотеке GestureLibrary. Библиотеки жестов сохраняются в GestureStore. Имена жестов таковы, что система может идентифицировать их как действия;

· android. graphics - содержит классы Bitmap, Canvas, Camera, Color, Matrix, Movie, Paint, Path, Rasterizer, Shader, SweepGradient nTypeFace;

· android. graphics. drawable - предназначен для работы с протоколами рисования и фоновыми рисунками, обеспечивает анимационные эффекты при работе с отрисовываемыми объектами;

· android. graphics. drawable. shapes - обеспечивает работу с контурами, в том числе ArcShape,OvalShape, PathShape, RectShape и RoundRectShape;

· android. hardware - обеспечивает использование так называемых физических классов, предназначенных для работы с камерой. Класс Camera представляет собой обычное устройство - камеру, а класс android. graphics. Camera - графическую концепцию, не имеющую никакого отношения к физической реальной камере;

· android. location - содержит классы Address, GeoCoder, Location, LocationManager и LocationProvider. Класс Address представляет собой упрощенный язык XAL (Extensible Address Language, расширяемый язык адресов). GeoCoder позволяет узнать по адресу координаты объекта (широту и долготу) и наоборот. Location представляет информацию о широте и долготе;

· android. media - содержит классы MediaPlayer, MediaRecorder, Ringtone, AudioManager и FaceDetector. Класс MediaPl ayer предназначен для работы с потоками (streaming) и поддерживает аудио и видео. Класс Ringtone используется для проигрывания коротких звуковых фрагментов, которые могут служить рингтонами или использоваться при уведомлениях. AudioManager отвечает за контроль громкости. FaceDetector можно применять для нахождения человеческих лиц на точечных (растровых) рисунках;

· android.net - реализует основные сетевые API на уровне сокетов. Основные классы включают Uri, ConnectivityManager, Local Socket и Local ServerSocket. Здесь также следует отметить, что Android поддерживает HTTPS на уровне браузера и на уровне сети. Кроме того, Android поддерживает в браузере JavaScript;

· android.net. wifi - управляет соединяемостью по Wi-Fi. К основным классам относятся WifiManager и WifiConfiguration. Класс WifiManager отвечает за составление списка сконфигурированных сетей и за работу с активной в настоящее время сетью Wi-Fi;

· android. opengl - содержит вспомогательные классы, используемые при выполнении операций OpenGL ES. Основные классы OpenGL ES входят в состав другого набора пакетов, взятого из JSR 239.

· android. os - здесь находятся службы операционной системы, доступ к которой осуществляется средствами языка Java. Некоторые важные классы - BatteryManager, Binder, FileObserver, Handler, Looper и PowerManager. Класс Binder обеспечивает обмен информацией между процессами. FileObserver ведет учет изменений, вносимых в файлы. Класс Handler используется для выполнения задач в рамках потока сообщений, а Looper запускает сам поток сообщений;

· android. preference - позволяет приложениям предоставлять пользователям возможность управления своими настройками для этого приложения в унифицированной форме. Основными классами являются PreferenceActivity, PreferenceScreen и различные классы, производные от Preference, например CheckBoxPreference и SharedPreferences;

· android. provider - включает в себя набор предварительно подготовленных поставщиков содержимого, относящихся к интерфейсу android. content. ContentProvider. Среди поставщиков содержимого - Contacts, MediaStore, Browser и Settings. В данном наборе интерфейсов и классов хранятся метаданные для описания базовых структур данных;

· android. sax - содержит эффективный набор простых API для XML (SAX), вспомогательных классов, предназначенных для синтаксического разбора. К основным классам относятся Element, RootElement и некоторые интерфейсы ElementListener;

· android. speech - содержит константы для работы с распознаванием речи. Этот пакет включен только в версии 1.6 и выше;

· android. speech. tts - обеспечивает поддержку преобразования текста в речь. Основной класс - TextToSpeech. Можно взять фрагмент текста и запросить экземпляр этого класса поставить текст в очередь для воспроизведения в виде речи. У вас появится доступ к нескольким обратным вызовам, которые позволят вам наблюдать за речью - например, узнать, когда завершится воспроизведение. В Android используется механизм PICO TTS (Text to Speech, синтезатор речи) производства компании SVOX;

· andmid. tekphony - содержит классы CellLocation, PhoneNumberUtils и TelephonyManager. Класс TelephonyManager позволяет определить место, откуда был сделан вызов, номер телефона, название оператора связи, тип сети, тип телефона и серийный номер модуля идентификации абонента (Subscriber Identity Module, SIM);

· android. telephony. gsm - позволяет собирать информацию об адресах ячеек на основании данных о местонахождении вышек сотовой связи, а также содержит классы, отвечающие за работу с сообщениями SMS. В названии этого пакета упоминается GSM, так как первоначально стандарты обмена короткими сообщениями (SMS) определялись Глобальной системой мобильной связи (Global System for Mobile Communication);