Файл: Принцип работы Android OS и Android приложений.pdf

ВВЕДЕНИЕ

Создание программного средства - динамически длительный и трудоемкий процесс. Современные технологии проектирования основаны на последовательной (поэтапной) разработке. По общности целей последовательности работ (этапы) обычно объединяются в стадии.

Обязательным атрибутом при изучении любой новой области является подбор соответствующей литературы, мануалов и других информационных источников. Именно чтение литературы помогает решать возникающие проблемы. Здесь мы постарались собрать источники, посвященные программированию для платформы Android.

Начать следует с коротких презентаций, целью которых служит общее описание системы, средств и механизмов разработки приложений для неё:

1. Introduction to Android for Developers
2. Introduction to Android development
3. Writing Real Time Games For Android - Chris Pruett

Цель курсовой работы - приобретение практических навыков в области:

1) разработки:

- Структурной и функциональной схем программного обеспечения;

- Структур базы данных;

- Алгоритмов и реализующих их программ;

- Стратегии тестирования и тестовых данных.

2) отладки интерактивных систем программного обеспечения;

3) составления технического задания, содержащей обоснование принятых проектных решений;

4) применения нормативных документов, регламентирующих состав, содержание и форму технической документации на разработанный программный продукт.

Задачи курсовой работы :

- Рассмотреть критерии выбора средств для разработки мобильных приложений: принципы, компоненты и операционную систему;

- Критерии выбора средств разработки android мобильного приложения: инструменты, установка и настройка для мобильного приложения;

- Приложения, позволяющие производить электронный обмен данными: различные программы удаленного доступа.

Курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

1 КРИТЕРИИ ВЫБОРА СРЕДСТВ, ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МОБИЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

1.1 Принцип работы Android OS и Android приложений

Приложения под операционную систему Android разрабатываются в основном с использованием Java. Скомпилированный программный код (вместе со всеми файлами ресурсов и прочей необходимой информацией) упаковывается в специальный файл-архив, Android Package. ^[1]

Этот файл имеет расширение *.apk и упаковывается специальной утилитой aapt tool. Именно он в дальнейшем распространяется как программа и инсталлируется на мобильные устройства. Один такой файл связан с кодом одного приложения. И каждое приложение в Android живет в своем собственном мире – в такой машине. По умолчанию, каждая программа выполняется в своем собственном процессе, управлением которого занимается ядро Linux, которое также осуществляет менеджмент памяти. Таким образом, чаще всего код приложения выполняется в изоляции от всех других приложений. ^[2]

Android стартует процесс, когда возникает необходимость выполнить какой-нибудь программный код и завершает его, когда в нем больше нет необходимости и системные ресурсы требуются другим приложениям.

По умолчанию, каждому приложению присваивается свой уникальный ID Linux-пользователя.^[3]

Права доступа устанавливаются таким образом, чтобы файлы приложения были видны только этому пользователю и данному приложению. Хотя, есть способы, позволяющие экспортировать их в другие приложения. Например, существует возможность «разделения» одного и того же пользовательского ID между двумя приложениями. В таком случае, они смогут видеть файлы друг друга. Для того, чтобы экономить системные ресурсы, приложения с одинаковым ID можно также договориться запускать в одном и том же Linux-процессе, разделяя одну и ту же виртуальную машину.

1.2 Компоненты приложений в Android

android программа приложение

Интересной чертой операционной системы Android является тот факт, что приложение в ней может использовать для своего функционала элементы других приложений, если, конечно, они предоставляют такой доступ. Например, если нашему приложению требуется отобразить прокручиваемый список изображений, а другое приложение уже имеет реализованный подходящий скроллер, открытый для других приложений, то можно просто вызвать его для осуществления этого действия и не разрабатывать свой собственный. ^[4]

При этом код нашего приложения не смешивается с кодом другого и не компонуется с ним. Скорее, он просто запускает некоторый кусок другого файла, когда возникает такая необходимость. ^[5]

Для обеспечения такого принципа работы, система должна быть способна запускать процесс приложения тогда, когда потребуется любая его часть и создавать экземпляры java-объектов именно для этой части. ^[6]Поэтому приложения Android не имеют единой точки входа, как это принято в большинстве систем. Вместо этого их код представляет собой набор некоторых отдельных целостных сущностей, компонент, из которых система по мере необходимости может создавать экземпляры и использовать их.

Можно выделить четыре типа таких сущностей-компонент. Поговорим о каждой в отдельности.^[7]

Activities

Activity представляет собой внешний пользовательский интерфейс для одной операции, которую может совершить пользователь. Если упростить, то это просто один текущий экран как некоторая единица активности, своего рода кадр с одним пользовательским действием. Здесь и далее будет использоваться термин activity без перевода, как некоторое имя собственное. Хотя дословный перевод, «активность» или «действие», хорошо передает общий смысл компонента.^[8]

Например, activity может предоставить список пунктов меню, которые может выбрать пользователь или отобразить фотографии с их подписями. Или другой пример – приложение для мгновенного обмена сообщениями может использовать одно activity для того чтобы отобразить лист контактов, другое – чтобы создать сообщение для выбранного контакта, третье – чтобы посмотреть историю сообщений или выполнить настройки и так далее.

Все activity текущего приложения работают вместе и формируют единый пользовательский интерфейс, однако при этом они независимы между собой. Каждое из них реализовано как подкласс базового класса Activity, обеспечивающего создание окна, в котором программист может поместить визуальный интерфейс.^[9]

Приложение может состоять из всего одного activity или сразу из нескольких, как упомянутый ранее в качестве примера мессенджер. Какими именно будут activity и сколько их будет, зависит от конкретного приложения и его дизайна. Как правило, одно из activity помечается как первое, это означает, что оно будет предоставлено пользователю при запуске приложения. Одно activity может запускать другое. Таким образом, переход от одного activity к другому осуществляется тогда, когда текущее activity вызывает следующее.^[10]

Каждое activity предоставляет окно по умолчанию. Обычно окно создается в полноэкранном виде, но оно также может и не занимать весь экран и находиться поверх других окон. Activity также может задействовать дополнительные окна – например, всплывающее диалоговое для взаимодействия с пользователем в процессе работы activity, или окно для предоставления текущей информации при выборе какой-нибудь важной опции.^[11]

Визуальное содержание окна строится с помощью иерархии визуальных компонентов (или представлений) – объектов, производных от базового класса View. Каждый компонент представляет собой просто прямоугольное пространство внутри окна. Родительские компоненты содержат дочерние и организуют их расположение. Иерархию компонент можно представить в виде дерева, а те элементы, которые находятся в самой нижней его части (“листья”) и не имеют дочерних компонент, отрисовывают прямоугольные области и ожидают действий пользователя на этом участке. ^[12]Таким образом осуществляется интерактивное взаимодействие с пользователем. К примеру, такое представление может отображать на экране маленькую иконку и инициировать какое-нибудь действие, когда пользователь на неё нажмет. В операционной системе Android уже есть набор готовых визуальных компонент, которые доступны для использования разработчиками. Набор включает в себя кнопки, текстовые поля, полосы прокрутки, меню, флажки-переключатели и многое другое.^[13]

Для того чтобы поместить в окно такую иерархию, нужно вызвать метод Activity.setContentView(). Параметром метода является экземпляр класса View, лежащий в корне иерархии.^[14]

Services(сервисы) представляют из себя компоненты, которые работают в фоновом режиме. Он, как правило, требуется для длительных операций или для обеспечения работы удаленных процессов, но в общем случае это просто режим, который функционирует, когда приложение не в фокусе. Примером такого процесса может стать прослушивание музыки в то время, когда пользователь делает что-то другое или получение данных по сети без блокирования текущей активности. Сервис сам по себе не предоставляет пользовательского интерфейса, то есть с пользователем не взаимодействует, а запускается, управляется и связан с другими компонентами, например, activity. Также может запускаться вместе с системой.^[15]

Content providers Данный компонент управляет наборами данных, которые приложения предоставляют другим. Эти данные могут храниться в файловой системе, базах данных SQLite, в сети, или в любом другом постоянном месте, к которому приложение может иметь доступ. Посредством content provider другое приложение может запрашивать данные и, если выставлены соответствующие разрешения, изменять их. Например, система Android содержит content provider, который управляет пользовательской информацией о контактах. Он позволяет любому приложению, обладающему соответствующими правами вызывать составляющие этого компонента для того, чтобы считывать, записывать или изменять информацию о конкретном человеке.^[16]

В более общем случае, content provider можно использовать для чтения и записи данных, которые используются приложением и не являются открытыми для других. Например, приложение Note Pad использует такой компонент для сохранения сделанных записей.

Данные компоненты реализуются как подкласс ContentProvider. И для того, чтобы другие приложения могли совершить операции с данными, им необходимо предоставить стандартный набор API.^[17]

Broadcast receivers. Этот компонент отвечает за распространение общесистемных сообщений, отслеживание и реагирование на действия. Многие оповещения идут от системы, например, сообщения о том что заряд батареи мал или экран выключен. Приложения также могут инициировать такие оповещения, например, сигнализировать о том, что информация загружена на устройство и доступна к использованию. Как и сервисы, broadcast receiver не предоставляет пользовательского интерфейса, однако, он способен создавать уведомления в строке состояния, чтобы предупреждать пользователя о том, что произошло какое-то событие. Однако чаще broadcast receiver взаимодействует с другими компонентами для того, чтобы самому выполнять минимальный объем работы. Так, он может инициировать сервисы для выполнения действий, привязанных к какому-то событию.^[18]

1.2 Архитектура операционной системы Android

Если представить компонентную модель Android в виде некоторой иерархии, то в самом низу, как самая фундаментальная и базовая составляющая, будет располагаться ядро операционной системы.^[19]

- Часто компонентную модель ещё называют программным стеком. Действительно, это определение тут уместно, потому что речь идет о наборе программных продуктов, которые работают вместе для получения итогового результата. Действия в этой модели выполняются последовательно, и уровни иерархии также последовательно взаимодействуют между собой.^[20]

Как известно, Андроид основан на несколько урезанном ядре ОС Linux и поэтому на этом уровне мы можем видеть именно его (версии 2.6.x). Оно обеспечивает функционирование системы и отвечает за безопасность, управление памятью, энергосистемой и процессами, а также предоставляет сетевой стек и модель драйверов.Ядро также действует как уровень абстракции между аппаратным обеспечением и программным стеком.^[21]

«Выше» ядра, как программное обеспечение промежуточного слоя, лежит набор библиотек (Libraries), предназначенный для обеспечения важнейшего базового функционала для приложений. То есть именно этот уровень отвечает за предоставление реализованных алгоритмов для вышележащих уровней, поддержку файловых форматов, осуществление кодирования и декодирования информации (в пример можно привести мультимедийные кодеки), отрисовку графики и многое другое. Библиотеки реализованы на C/C++ и скомпилированы под конкретное аппаратное обеспечение устройства, вместе с которым они и поставляются производителем в предустановленном виде.^[22]

Перечислим некоторые из них:^[23]

Surface Manager – в ОС Android используется композитный менеджер окон, наподобие Compiz (Linux), но более упрощенный. Вместо того чтобы производить отрисовку графики напрямую в буфер дисплея, система посылает поступающие команды отрисовки в закадровый буфер, где они накапливаются вместе с другими, составляя некую композицию, а потом выводятся пользователю на экран. Это позволяет системе создавать интересные бесшовные эффекты, прозрачность окон и плавные переходы.