Android 應用程式的組成

Android 應用程式的組成

Android 的系統架構（Architecture），可以分成這些層級：

• 應用程式（Applications）
• 應用程式開發框架（Application Framework）
• 執行期函式庫（Android Runtime）
• 函式庫（Libraries）
• 核心與驅動程式（Linux Kernel & Driver）

一般所指的行動裝置應用程式，例如「計算機」、「電話」、「照相」或「相簿」等，就是在最上方的「應用程式層」，也就是行動裝置使用者所見到的部份。需要注意的是，雖然「桌面」（Home）可以用來放置其他應用程式的圖示，但桌面本身也是一種應用程式。

讀者可以從這張架構圖，認識 Android 系統各層的主要組成，例如：

• Manager 類的 Activity Manager 及 Telephony Manager 等，以及 View System 與 Content Provider，是開發應用程式最直接相關的環節，都是被歸類在「應用程式開發框架層」。
• Media Framework（提供多媒體功能）、SQLite（資料庫）、WebKit（瀏覽器）等，屬於「函式庫層」。
• 驅動程式相關的系統底層，包括 Display Driver（顯示器驅動）、Camera Driver（相機驅動），則屬於「核心層」。

對於應用程式的開發者而言，必須瞭解 Android 所提供的「應用程式開發框架」及「函式庫」，如此才能夠正確設計出可以在裝置上執行的應用程式。

Android 應用程式由以下四種主要元件（Component）組成：

• Activities
• Services
• Content providers
• Broadcast receivers

在開發框架中，以上元件分別提供 Activity、Service、ContentProvider、BroadcastReceiver 四種 API 實作。其中 Activity 及 Service 都繼承自 Context 父類別。

一般的 Android 應用程式，會包含一個繼承 Activity 的主要類別。在應用程式被使用者開啟時，這個類別會被建立成物件，並呼叫 onCreate 的方法定義。

public class MainActivity extends Activity {
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);

        //應用程式啟動時，執行的程式碼被寫在這裡
    }
}

Android 模擬器

一般來說，Android 應用程式必須安裝到行動裝置，才能夠執行、測試。但為了方便開發者測試，Android SDK 提供「虛擬裝置」（Virtual Devices）的功能，稱為 AVD（Android Virtual Device）。SDK 也提供 AVD Manager 管理工具，可以方便開發者新增及管理 AVD，

模擬器提供的功能：

• 螢幕解析度大小設定
• 地理位置（Geo Location）
• 硬體事件（Hardware Events）
• 網路 * 延遲（Network Delay） * 速度（Network Speed）
• 電話（Telephony）
• 簡訊（SMS）
• SD 卡存取
• 多國語系切換

模擬器也有許多限制，雖然可以模擬電話或簡訊，但無法真的利用真實的電話門號撥給虛擬裝置。除此之外，還有其他限制：

• 不支援 USB 連線
• 不支援錄影及拍照
• 不能使用外接耳機
• 無法偵測連接狀態
• 無法偵測是否使用電池或外接電源的狀態
• 無法偵測 SD 卡插入或退出
• 不支援藍芽

在建立新的虛擬裝置時，必須設定以下的選項：

• Name
  虛擬裝置名稱
• Target
  Android 系統的版本
• SD Card
  虛擬記憶卡的容量
• Skin
  虛擬螢幕的解析度大小

AVD Manager 內建以下的螢幕配置：

• HVGA（認證題庫：此為預設配置）
• QVGA
• WQVGA400
• WQVGA432
• WVGA800
• WVGA854

為了讓虛擬裝置與實體手機的畫面更相近，每一組螢幕配置都會搭配「密度」（Abstracted LCD density）設定。

• HVGA 160
• QVGA, WQVGA400, WQVGA432 120
• WVGA800, WVGA854 240

Android 開發工具

Android SDK 簡稱 ADK（Android Development Kit），是 Android 應用程式的開發工具（SDK, Software Development Kit）。

Android 是開放源碼的作業系統，開發工具也是免費提供給開發者下載：

http://developer.android.com/sdk/index.html

目前 ADK 可以在常見的電腦作業系統上執行，包括：

• Windows
• Mac OS X（intel）
• Linux（i386）

ADK 只是一組開發工具，它提供開發應用程式需要用到的 API 及管理工具。但是 ADK 並不包含整合開發環境（IDE），因此開發者需要下載搭配其他軟體，例如：

• Eclipse
• NetBeans
• IntelliJ IDEA

Android 的開發廠商 Google，在給開發者的文件中，建議以下的安裝步驟：

• 確認開發應用程式的電腦是否符合系統需求。
• 安裝 SDK 基本工具，Windows 平台可以利用自動安裝程式完成。
• 下載安裝 Eclipse 開發工具，並安裝 ADT Plugin for Eclipse 外掛。
• 利用 SDK 的管理工具，安裝 Android 平台（選擇需要 API 版本）及擴充套件。

因此，Eclipse 是 Android 官方建議採用的整合開發環境。但是 Eclipse 本身並未提供 Android 的支援，所以必須再安裝 ADT 外掛程式。

對開發者來說，有兩種方式可以建立應用程式：

• 使用 Android SDK 提供的指令工具，建立一個新專案。
• 使用整合開發環境的新增專案功能（例如 Eclipse 的 File > New > Project...），建立一個 Android 應用程式類型的新專案。

由於 Android 應用程式的檔案結構複雜，一般來說，開發者（特別是剛入門的學習者）需要依賴整合開發環境的幫忙，才不會耗費太多時間被與應用程式開發無關的問題困擾。

ADK 提供的幾個主要工具，讀者可以先大致瞭解它們的用途：

• ddms
  除錯工具（Dalvik Debug Monitor Server）
• adb
  除錯工具（Android Debug Bridge）
• android
  可以新增虛擬裝置或應用程式專案
• mksdcard
  模擬記憶卡

在建立新專案時，需要設定 Min SDK Version，以相容系統版本較舊的行動裝置。這裡的 Version 是一個代號，對應不同 Android 系統版本的 API Level。舉例來說，若將 Min SDK Version 設定為 4，建置的應用程式就可以相容 Android 1.6 及更新的系統版本；雖然可以相容更多的系統版本，但可以使用的 API 也會因此受到限制，例如 2.1 才提供的 API 功能，就無法在此應用程式中存取。

Android Version	API Level
Android 1.5	3
Android 1.6	4
Android 2.0.1	6
Android 2.1	7

Debug 與 Log

除錯（debug）對行動應用程式的開發者來說相當重要，熟悉 Android SDK 提供的除錯工具，可以在開發過程中更容易尋找問題原因。

開發者最常用到的除錯工具，就是 DDMS（Dalvik Debug Monitor Server）及 ADB（Android Debug Bridge）兩種。

有些 Java 程式設計師會使用 System.out.println 或 System.err.println 將訊息印出來，以方便在執行過程中找出程式的問題。

在開發 Android 應用程式時，則建議採用 SDK 提供的 Logging API 來輸出訊息。因為訊息的種類可以細分成 DEBUG、ERROR、INFO、VERBOSE、WARN 等，可以依照不同階段的測試需求調整訊息顯示的層級，或者不顯示訊息、將訊息記錄在檔案或傳送到伺服器（例如正式發佈的產品）；若使用 out 或 err，就失去這些使用訊息的彈性。

常用的訊息函式有以下幾種，這些函式都是靜態函式（static methods），因此不需要產生 Log 的物件，就可以直接呼叫。

• Log.v() //VERBOSE
• Log.d() //DEBUG
• Log.i() //INFO
• Log.w() //WARN
• Log.e() //ERROR

為了方便訊息再更進一步分類，這些訊息函式至少要傳入兩個參數，例如：

Log.d("MyActivity", "value of i is " + i);

第一個參數是 Tag（標籤），即識別字串，第二個參數則是訊息的記錄內容。利用 Tag 可以進一步將訊息加以分類，以方便在除錯時可以方便篩選、找出有用的訊息。舉例來說，當應用程式包含兩個主要功能，像是「商品清單」和「購物車」，使用兩個不同的 Activity 類別設計，此時就可以用類別名稱作為標籤，方便在除錯時識別訊息的來源。

虛擬裝置（AVD）或實機都可以用來除錯，且方法是完全相同。但需要注意的一點是，虛擬機器在建立之後，預設就已允許除錯功能；但實機則必須先進行設定，切換為「開發模式」，才能用於開發階段的除錯。

在開發階段測試應用程式，常用的方法有兩種：

• 測試專案（Test Project）
• 單元測試（Unit Test）

單元測試是在應用程式的專案中，加入測試專用的類別，以測試程式（例如某個類別的函式）是否能通過測試案例（test cases）。而測試專案會在應用程式的專案之外，建立另一個專用於測試的專案。

應用程式的生命週期

行動裝置同時會有許多應用程式被開啟，而同一個應用程式中，也可能有多個 Activity，因此 Android 系統會輪流在不同 Activity 之間切換。而行動裝置的效能及資源有限，例如耗電就是一個需要考慮的問題，因此 Activity 會有生命週期（Life Cycle）。

開發者必須瞭解生命週期的每個階段如何發生，並且實作適當的程式碼來處理這些事件。

若 Activity 在運作過程中，突然接到一通來電，此時系統會先暫停目前的 Activity，切換到處理來電的 Activity，因此目前 Activity 的 onPause 事件方法會被呼叫。

這些事件的呼叫一定是循序執行，例如 onDestroy 被呼叫前，一定會先依序執行完 onPause 及 onStop 兩個方法。

Android 行動裝置通常會提供 Home 及 Back 的按鈕，當使用者點擊這些按鈕，也會造成 Activity 生命週期的改變。按下 Home 按鈕時，onPause 及 onStop 會被執行，而 Back 按鈕除了執行 onPause 及 onStop 之外，也會執行 onDestroy 方法。

請熟記以下 Activity 在建立及結束的生命週期順序：

• onCreate –> onStart –> onResume
• onPause –> onStop –> onDestroy

若要從目前的 Activity 開啟並切換到新的 Activity，使用的方法為：

startActivity()  //不會返回資訊
startActivityForResult()  //會返回資訊

若要取得返回資訊，則可以定義此 Callback：

onActivityResult

若要在程式中開啟瀏覽器，並打開指定的網址，程式碼可以這樣寫：

startActivity(new Internet(
    Internet.ACTION_VIEW, Uri.parse("http://www.csf.org.tw")
));

預設檔案目錄結構

Android 行動應用程式的專案，至少會包含以下的檔案及目錄。

• src/
• gen/
• bin/
• res/drawable-hdpi/
• res/drawable-ldpi/
• res/drawable-mdpi/
• res/layout/main.xml
• res/values/strings.xml
• AndroidManifest.xml
• project.properties

在 src 資料夾放置 Java 程式碼，也就是應用程式的主要程式碼，和一般的 Java 專案相同。

雖然 gen 的資料夾也放置一個 R.java 的類別程式碼，但通常開發者不需要自己編輯這個程式碼，它是由 ADK 工具自動產生。

應用程式的圖示、圖片檔、語系文字資料及畫面排版等，都是保存在 res 資料夾。其中 drawable 起始命名的資料夾會有多個，因為 Android 並沒有規範行動裝置的解析度，各家廠商製造的手機、平板電腦會有各種不同的尺寸及解析度，為了讓應用程式可以適應不同的裝置需求，所以「點陣圖」必須由開發者特別繪製成多份保存，在程式執行時會依照裝置的需求讀取檔案。

如果再進一步細分 drawable 的類型，則可以用以下格式定義資料夾名稱：

drawable-尺寸-解析度

尺寸：

• xlarge (7” to 10”+ devices)
• large (4” to 7” devices)
• normal (3” to 4.25” devices)
• small (under 3.25”)

解析度：

• ldpi –> 120dpi (low)
• mdpi –> 160dpi (medium)
• hdpi –> 240dpi (high)

AndroidManifest.xml 是重要的定義檔，範例如下：

 xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
      package="COM.TQC.GDD01"
      android:versionCode="1"
      android:versionName="1.0">
     android:icon="@drawable/icon"
                 android:label="@string/app_name">
         android:name=".GDD01"
                  android:label="@string/app_name">
            
                 android:name="android.intent.action.MAIN" />
                 android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
            

android:minSdkVersion="7" />