План лекции:
1. Основные виды Android-приложений
2. Безопасность
3. Архитектура приложения, основные компоненты
4. Установка и настройка инструментальных средств
1. Основные виды Android-приложений
Приступая к разработке мобильных приложений хорошо бы иметь представление о том, какие виды приложений существуют. Дело в том, что если удастся определить к какому типу относится приложение, то становится понятнее на какие моменты в процессе его разработки необходимо обращать основное внимание. Можно выделить следующие виды приложений:
• Приложения переднего плана выполняют свои функции только, когда видимы на экране, в противном же случае их выполнение приостанавливается. Такими приложениями являются, например, игры, текстовые редакторы, видеопроигрыватели. При разработке таких приложений необходимо очень внимательно изучить жизненный цикл активности, чтобы переключения в фоновый режим и обратно проходили гладко (бесшовно), т. е. при возвращении приложения на передний план было незаметно, что оно вообще куда-то пропадало. Для достижения этой гладкости необходимо следить за тем, чтобы при входе в фоновый режим приложение сохраняло свое состояние, а при выходе на передний план восстанавливало его. Еще один важный момент, на который обязательно надо обратить внимание при разработке приложений переднего плана, удобный и интуитивно понятный интерфейс.
• Фоновые приложения после настройки не предполагают взаимодействия с пользователем, большую часть времени находятся и работают в скрытом состоянии. Примерами таких приложений могут служить, службы экранирования звонков, SMS-автоответчики. В большинстве своем фоновые приложения нацелены на отслеживание событий, порождаемых аппаратным обеспечением, системой или другими приложениями, работают незаметно. Можно создавать совершенно невидимые сервисы, но тогда они будут неуправляемыми. Минимум действий, которые необходимо позволить пользователю: санкционирование запуска сервиса, настройка, приостановка и прерывание его работы при необходимости.
• Смешанные приложения большую часть времени работают в фоновом режиме, однако допускают взаимодействие с пользователем и после настройки. Обычно взаимодействие с пользователем сводится к уведомлению о каких-либо событиях. Примерами таких приложений могут служить мультимедиа-проигрыватели, программы для обмена текстовыми сообщениями (чаты), почтовые клиенты. Возможность реагировать на пользовательский ввод и при этом не терять работоспособности в фоновом режиме является характерной особенностью смешанных приложений. Такие приложения обычно содержат как видимые активности, так и скрытые (фоновые) сервисы, и при взаимодействии с пользователем должны учитывать свое текущее состояние. Возможно потребуется обновлять графический интерфейс, если приложение находится на переднем плане, или же посылать пользователю уведомления из фонового режима, чтобы держать его в курсе происходящего. И эти особенности необходимо учитывать при разработке подобных приложений.
• Виджеты - небольшие приложения, отображаемые в виде графического объекта на рабочем столе. Примерами могут служить, приложения для отображения динамической информации, такой как заряд батареи, прогноз погоды, дата и время. Разумеется, сложные приложения могут содержать элементы каждого из рассмотренных видов. Планируя разработку приложения, необходимо определить способ его использования, только после этого приступать к проектированию и непосредственно разработке.
2. Безопасность
Обратим внимание на организацию исполнения приложений в ОС Android. Как уже было отмечено приложения под Android разрабатываются на языке программирования Java, компилируется в файл с расширением.apk, после этот файл используется для установки приложения на устройства, работающие под управлением Android. После установки каждое Android приложение "живет" в своей собственной безопасной "песочнице рассмотрим, как это выглядит:
• операционная система Android является многопользовательской ОС, в которой каждое приложение рассматривается как отдельный пользователь;
• по умолчанию, система назначает каждому приложению уникальный пользовательский ID, который используется только системой и неизвестен приложению;
• система устанавливает права доступа ко всем файлам приложения следующим образом: доступ к элементам приложения имеет только пользователь с соответствующим ID;
• каждому приложению соответствует отдельный Linux процесс, который запускается, как только это необходимо хотя бы одному компоненту приложения, процесс прекращает работу, когда ни один компонент приложения не использует его или же системе требуется освободить память для других (возможно, более важных) приложений;
• каждому процессу соответствует отдельный экземпляр виртуальной машины Dalvik, в связи с этим код приложения исполняется изолировано от других приложений.
Перечисленные идеи функционирования приложения в ОС Android реализуют принцип минимальных привилегий, т. е. каждому приложению, по умолчанию, разрешен доступ только к компонентам, необходимым для его работы и никаким больше. Таким образом обеспечивается очень безопасная среда функционирования приложений. Однако, в случае необходимости приложения могут получить доступ к данным других приложений и системным сервисам (услугам). В случае, когда двум приложениям необходимо иметь доступ к файлам друг друга, им присваивается один и тот же пользовательский ID. Для экономии системных ресурсов такие приложения запускаются в одном Linux процессе и делят между собой один и тот же экземпляр виртуальной машины, в этом случае приложения также должны быть подписаны одним сертификатом. В случае же, когда приложению требуется доступ к системным данным, например, контактам, SMS сообщениям, картам памяти, камере, Bluetooth и т. д., пользователю необходимо дать приложению такие полномочия во время установки его на устройство.
3. Архитектура приложения, основные компоненты
Архитектура Android приложений основана на идее многократного использования компонентов, которые являются основными строительными блоками. Каждый компонент является отдельной сущностью и помогает определить общее поведение приложения. Система Android выстроена таким образом, что любое приложение может запускать необходимый компонент другого приложения. Например, если приложение предполагает использование камеры для создания фотографий, совершенно необязательно создавать в этом приложении активность для работы с камерой. Наверняка на устройстве уже есть приложение для получения фотографий с камеры, достаточно запустить соответствующую активность, сделать фотографию и вернуть ее в приложение, так что пользователь будет считать, что камера часть приложения, с которым он работает. Когда система запускает компонент, она запускает процесс приложения, которому принадлежит компонент, если он еще не запущен, и создает экземпляры классов, необходимых компоненту. Поэтому в отличие от большинства других систем, в системе Android приложения не имеют единой точки входа (нет метода main(), например). В силу запуска каждого приложения в отдельном процессе и ограничений на доступ к файлам, приложение не может напрямую активировать компонент другого приложения. Таким образом для активации компонента другого приложения необходимо послать системе сообщение о намерении запустить определенный компонент, система активирует его. Можно выделить четыре различных типа компонентов, каждый тип служит для достижения определенной цели и имеет свой особый жизненный цикл, который определяет способы создания и разрушения соответствующего компонента. Рассмотрим основные компоненты Android-приложений. Активности (Activities). Активность - это видимая часть приложения (экран, окно, форма), отвечает за отображение графического интерфейса пользователя. При этом приложение может иметь несколько активностей, например, в приложении, предназначенном для работы с электронной почтой, одна активность может использоваться для отображения списка новых писем, другая активность - для написания, и еще одна - для чтения писем. Несмотря на то, что для пользователя приложение представляется единым целым, все активности приложения не зависят друг от друга. В связи с этим любая из этих активностей может быть запущена из другого приложения, имеющего доступ к активностям данного приложения. Например, приложение камеры может запустить активность, создающую новые письма, чтобы отправить только что сделанную фотографию адресату, указанному пользователем. Сервисы (Services). Сервис - компонент, который работает в фоновом режиме, выполняет длительные по времени операции или работу для удаленных процессов. Сервис не предоставляет пользовательского интерфейса. Например, сервис может проигрывать музыку в фоновом режиме, пока пользователь использует другое приложение, может загружать данные из сети, не блокируя взаимодействие пользователя с активностью. Сервис может быть запущен другим компонентом и после этого работать самостоятельно, а может остаться связанным с этим компонентом и взаимодействовать с ним. Контент-провайдеры (Content providers). Контент-провайдер управляет распределенным множеством данных приложения. Данные могут храниться в файловой системе, в базе данных SQLite, в сети, в любом другом доступном для приложения месте. Контент-провайдер позволяет другим приложениям при наличии у них соответствующих прав делать запросы или даже менять данные. Например, в системе Android есть контентпровайдер, который управляет информацией о контактах пользователя. В связи с этим, любое приложение с соответствующими правами может сделать запрос на чтение и запись информации какого-либо контакта. Контент-провайдер может быть также полезен для чтения и записи приватных данных приложения, не предназначенных для доступа извне. Приемники широковещательных сообщений (Broadcast Receivers). Приемник - компонент, который реагирует на широковещательные извещения. Большинство таких извещений порождаются системой, например, извещение о том, что экран отключился или низкий заряд батареи. Приложения также могут инициировать широковещание, например, разослать другим приложениям сообщение о том, что некоторые данные загружены и доступны для использования. Хотя приемники не отображают пользовательского интерфейса, они могут создавать уведомление на панели состояний, чтобы предупредить пользователя о появлении сообщения. Такой приемник служит проводником к другим компонентам и предназначен для выполнения небольшого объема работ, например, он может запустить соответствующий событию сервис. Все рассмотренные компоненты являются наследниками классов, определенных в Android SDK.
Рис. 1. Иерархия классов Android SDK
На рис. 1 показана иерархия основных классов Android SDK, с которыми обычно имеет дело разработчик. На самом деле классов намного больше, желтым цветом выделены классы, с которыми разработчик работает непосредственно, наследует от них свои классы. Остальные классы не менее важны, но они реже используются напрямую. Для начала рассмотрим классы Intent и View. Класс View является основным строительным блоком для компонентов пользовательского интерфейса (UI), он определяет прямоугольную область экрана и отвечает за прорисовку и обработку событий. Является базовым классом для виджетов (GUI widgets), которые используются для создания интерактивных компонентов пользовательского интерфейса: кнопок, текстовых полей и т. д. А также является базовым классом для класса ViewGroup, который является невидимым контейнером для других контейнеров и виджетов, определяет свойства расположения компонентов пользовательского интерфейса. Интерфейс Android-приложения представляет собой иерархию UI компонентов (см. рис. 2), можно описать эту иерархию программно, но более простым и эффективным способом задать расположение элементов интерфейса является XML файл, который предоставляет удобную для восприятия структуру компоновки (layout file). Во время исполнения XML файл автоматически превращается в дерево соответствующих объектов.
Рис. 2. Иерархия компонентов, определяющая компоновку интерфейса пользователя
Объекты-экземпляры класса Intent используются для передачи сообщений между основными компонентами приложений. Известно, что три из четырех основных компонентов: активности, сервисы и приемники широковещательных сообщений, могут быть активированы с помощью сообщений, которые называются намерениями. Такие сообщения являются инструментом позднего связывания компонентов одного или нескольких приложений. Экземпляр класса Intent представляет собой структуру данных, содержащую описание операции, которая должна быть выполнена, и обычно используется для запуска активности или сервиса. В случае с приемниками широковещательных сообщений объект Intent содержит описание события, которое произошло или было объявлено.
Для каждого типа компонентов существуют свои механизмы передачи намерений.
·Чтобы запустить активность или вызвать у работающей активности новое действие, необходимо передать объект-намерение в метод Context.startActivity() или Activity.startActivityForResult().
·Чтобы запустить сервис или доставить новые инструкции работающему сервису, необходимо передать объект-намерение в метод Context.startService(). Также объект-намерение может быть передан в метод Context.bindService(), чтобы связать между собой вызывающий компонент и сервис.
·Чтобы доставить объект-намерение всем заинтересованным приемникам широковещательных сообщений, необходимо передать его в любой из широковещательных методов: Context.sendOrderedBroadcast(), Context.sendStickyBroadcast(), Context.sendBroadcast().
В каждом случае система Android в ответ на намерение находит соответствующий компонент: активность, сервис или множество широковещательных приемников и запускает его если необходимо. В этой системе сообщений не случается накладок: сообщение-намерение, отправленное определенному компоненту, будет получено именно этим компонентом и никем другим.
Рис. 3. Передача намерений (Intent)
На рис. 3 можно увидеть как происходит передача намерений (Intent), в данном случае одна активность запускает другую. Активность А создает намерение (Intent) с описанием действия и передает его в метод startActivity(). Система Android проверяет все приложения на совпадение с намерением, когда совпадение найдено, система запускает соответствующую активность, для чего вызывает метод onCreate() и передает в него объект-намерение Intent. Обратим внимание на организацию исполнения приложений в ОС Android. Как уже было отмечено приложения под Android разрабатываются на языке программирования Java, компилируется в файл с расширением.apk, после этот файл используется для установки приложения на устройства, работающие под управлением Android.
После установки каждое Android приложение "живет" в своей собственной безопасной "песочнице", рассмотрим, как это выглядит:
· операционная система Android является многопользовательской ОС, в которой каждое приложение рассматривается как отдельный пользователь;
·по умолчанию, система назначает каждому приложению уникальный пользовательский ID, который используется только системой и неизвестен приложению;
· система устанавливает права доступа ко всем файлам приложения следующим образом: доступ к элементам приложения имеет только пользователь с соответствующим ID;
· каждому приложению соответствует отдельный Linux процесс, который запускается, как только это необходимо хотя бы одному компоненту приложения, процесс прекращает работу, когда ни один компонент приложения не использует его или же системе требуется освободить память для других (возможно, более важных) приложений;
· каждому процессу соответствует отдельный экземпляр виртуальной машины Dalvik, в связи с этим код приложения исполняется изолировано от других приложений.
Перечисленные идеи функционирования приложения в ОС Android реализуют принцип минимальных привилегий, т. е. каждому приложению, по умолчанию, разрешен доступ только к компонентам, необходимым для его работы и никаким больше. Таким образом обеспечивается очень безопасная среда функционирования приложений. Однако, в случае необходимости приложения могут получить доступ к данным других приложений и системным сервисам (услугам).
В случае, когда двум приложениям необходимо иметь доступ к файлам друг друга, им присваивается один и тот же пользовательский ID. Для экономии системных ресурсов такие приложения запускаются в одном Linux процессе и делят между собой один и тот же экземпляр виртуальной машины, в этом случае приложения также должны быть подписаны одним сертификатом. В случае же, когда приложению требуется доступ к системным данным, например, контактам, SMS сообщениям, картам памяти, камере, Bluetooth и т. д., пользователю необходимо дать приложению такие полномочия во время установки его на устройство.
4. Установка и настройка инструментальных средств
Большинство приложений для OS Android написано на Java. Одной из самых популярных сред разработки является Android Studio. Т.к. разработка приложений ведется на Java, нам нужно скачать и установить соответствующее SDK, называемое еще JDK (если, конечно, оно уже не установлено).
Скачать можно здесь. Нажимайте там ближайшую кнопку JDK Download, выбирайте версию под вашу операционную систему, скачивайте и устанавливайте. Если ссылка не работает, то просто гуглите "java sdk download".
После установки требуется перезагрузить компьютер.
В среде разработки мы будем создавать программу и получать на выходе готовое приложение. Сейчас существует несколько сред разработки, мы выберем Android Studio.
Открывайте эту страницу и там жмите кнопку Android Studio СКАЧАТЬ.
Первым делом она спросит, не надо ли импортировать настройки с прошлой версии.
Оставляем выбранным нижний пункт и жмем Ок. У нас пока нет старых настроек.
