Android平台应用软体开发.ppt

1,android平台應用軟體開發,2010年11月,2,part-1: android平台軟體架構,3,linux核心：android依賴linux 2.6來提供核心的服務，例如記憶體管理、進程(process)管理、執行緒(thread)管理等。 android runtime：java語言層級的virtual machine。 libraries：android裡已經提供的c/c+庫存組件(或稱模組)。例如，sqlite資料庫系統、opengl 3d繪圖系統等。 應用框架(application framework, 簡稱af)：這是結合applications與libraries的幕後主架構，讓libraries組件能不斷地為applications所重複使用(reuse)。 應用程式(applications)：依據user的期望而將af的組件及libaraies組件組合而成的高階服務。,4,android開放平台的客製化,5,跨語言的android 應用軟體,6,以漢堡比喻android 平台架構,7,與25年前的開放硬體架構比較,8,充分發揮應用架構平台之特性,應用框架與傳統ap或os的區別在於：應用框架顧名思義，就是要去框住應用程式的”型”(form)，讓應用程式能擁有共同的介面，應用程式之間容易互通，與平台也容易互通，更能在不同硬體上跑。既然要框住應用程式，當然必須要完整而穩定才能支援各式各樣的應用程式。所以不宜對 android 的介面與架構進行各自為政的修改，否則就失去其身為應用框架之身分、角色和意義了。,9,如果android不更改，有如何移植到既有的硬體和os環境上呢？ 為了延續自己的硬體和os平台，又希望android的穩定，豈不是硬碰硬了呢? 這可能是古典的嵌入式思維所致，把系統視為三個層級：硬體、os和應用程式。然後把android應用框架不是歸到應用程式層，不然就是歸到系統層。新的思維是：將應用框架視為獨立的一層，之上才是應用程式層。之下是可抽換的c/c+組件層，更往下是os和硬體。,充分發揮應用架構平台之特性(續)：,10,當我們基於這個新觀點時，就能擅用應用框架的天職和特性，懂得應用框架是穩定的，而組件層是柔軟而易於抽換(pnp)的。認識到android 設計的本意：構成虛實相依的美好架構。應用框架與os/硬體層兩者皆是實的，不易(也最好不必)更動。而介於其中的組件層則是虛的，扮演adapter的角色，來融合兩旁的實的層級。才不違背android身為應用框架的本性和天職。,充分發揮應用架構平台之特性(續)：,11,summary：銜接af與硬體的關鍵層,12,高煥堂 簡介： 技術專長：從事軟體開發長達30年，專精於物件導向技術，及大型系統架構設計。近來，專研google android技術，並提供教育訓練及技術顧問工作。 書籍出版：目前已經出版3本android書籍，並將於2008年12月出版第4本android書籍。 教育訓練：2008年 12月初將開android教育訓練課程新班，詳細請上網： 或 論壇。電話: (02)2739-8367 (高煥堂),13,part-2: android應用軟體開發要點,android應用程式的4種嫡系組件。 intent-based programming。 跨進程的ipc溝通機制。 手機安全管理機制。 java與c/c+溝通的jni介面。 gcj: 將.jar編譯為libraries組件。,14,section 2.1: android的4種嫡系組件,android有4種一等公民(或暱稱為嫡系親屬)，包括： activity: 處理ui互動的事情 contentprovider: 儲存共享資料 intentreceiver: 接收訊息及事件處理 service:幕後服務(如硬體及driver的服務),15,它們必須宣告於androidmanifest.xml裡，如下： ,16,應用程式範例：以mp4播放為例,先選取影片,17,下載影片,18,播放影片,19,範例程式的狀態變化圖,20,內部進程(process)的變化,選取影片：firstactivity物件在獨立的 進程裡執行。,21,下載影片： firstactivity啟動了loadactivity(在同一個進程裡執行) loadactivity使用到loadservice,22,下載完畢：loadactivity結束了。 loadservice可以持續執行。,23,播放影片： firstactivity啟動了videoactivity(在獨立的進程裡) 使用到system process裡的組件,24,結束播放： 畫面回到firstactivity,25,結束程式：,26,section 2.2: intent-based programming。, android的4種嫡系組件(即activity、service、intentreceiver和contentprovider)之間如何互相溝通呢？就像我們打手機去車行叫計程車，而不是直接到街道上叫車。我們送給行一個簡訊或一通電話，表明我們的意圖(intent)，當車行經理接到此意圖，就依據你的意圖的內含條件而去挑選最合適的計程車，然後派遣它去接你。,27,28, 意圖(intent)本身是定義為一個類別(class)，一個intent物件表達一個目的(goal)或期望(expectation)，敘述其所期望的服務或動作、與動作有關的資料等。android則根據此intent物件之敘述，負責配對，找出相配的組件，然後將 intent物件傳遞給所找到的組件，android的媒婆任務就完成了。,29, 因此，intent物件扮演著媒體仲介的角色，提供 client組件 android server組件之間互 相溝通的相關資訊，實現了client組件與server 組件之間不知而亦能用之效果，這又稱為 疏結合(loosely-coupled)效果。其創造了server 組件抽換的自由度，這又稱為pnp(plug and play)。,30,section 2.3: 跨進程的ipc溝通機制, 在android裡，一個package可以含有多個activity，這些activity可以在同一個進程(process)裡執行；也可以在不同的進程裡執行。基於linux的安全限制，以及進程的基本特性(例如，不同進程的位址空間是獨立的)，activity-a與activity-b在同一個進程裡執行時，兩者溝通方便也快速。但是，當activity-a與activity-b分別在不同的進程裡執行時，兩者溝通就屬於ipc跨進程溝通了，不如前者方便，也慢些。,31, android的binder system負責高效率的ipc(跨 進程之溝通)。 binder系統是在native層的c/c+組件。java 應用程式(如activity體系之類別)是透過jni介面 去呼叫binder系統(或稱組件)。 binder類別體系的物件內含有proxy和stub標準 的遠距溝通結構，由servicemanager在client端 誕生一個proxy物件，給讓client端(如activity)能 透過ibinder介面或由aidl語言所定義的介面來 呼叫proxy物件，再由proxy來與c/c+層的遠距 service物件進行高效率的通訊。,32,section 2.4: 手機安全管理機制, 在傳統電腦上，uid是跟隨著人(例如電腦的使用者或用戶)。android裡的uid是跟隨著軟體(例如android應用程式)。 由於每個應用程式都有個uid，只有帶著此uid，才能存取該uid所涵蓋的有關資料。所以如果ap-1與ap-2的uid不同，則在預設(default)情況下，雙方都無法讀取對方的資料。這種分而治之的方式，可以減輕駭客軟體的惡意傷害資料，提升手機的安全性。,33, 由於手機系統的安全性越來越受重視，android 的結構具有高度安全性的優勢。例如，activity 與service在不同的進程裡執行，activity能依賴 intent去請求android啟動所需要的service。 在service類別裡，可以做權限的檢查。例如下 圖：,34,當service確認了對方的善意，才將ibinder 介面參考傳給activity，讓activity使用 binder(實質的service)的服務了。,35,section 2.5: java與c/c+溝通的jni介面, jni是java native interface的縮寫。自從java1.1開始，jni就是java平台上的一種標準介面規範，它讓java程式能與c/c+等語言所寫的程式互相溝通。jni並非違章建築，向android的binder system內部也使用jni介面。,36, 許多硬體廠不斷推出創新的硬體功能，c組件透 過迅速汰舊換新，發揮硬體的新功能，不斷改善 應用程式效能。只要維持jni介面的穩定，c組件 的迅速汰舊換新並不會毀掉既有的java程式，卻 能結合硬體效能，促進硬體快速創新。jni就扮 演這個穩定介面的角色，而且是一個極為重要的 角色。,37,section 2.6: gcj: 將.jar編譯為libraries組件, gcj可以將java程式碼編譯為.o目的程式碼。例如，從sourceforge網站： http:/sourceforge.jp/projects/qrcode 下載了qrcode.jar 程式檔。此時可選擇： 1. 直接在android的java程式裡直接含入 qrcode.jar。 2. 動手將此qrcode.jar重新以c語言改寫之。 3. 使用gcj將qrcode.jar編譯為.o程式碼，以及連結為.so，最後放進android模擬器裡。,38, 這gcj途徑帶給android開發者許多益處： 各式各樣的.jar模組，都能迅速成為android平台上的應用程式組件。 java程式師對c程式師的依賴減輕了。 3. 由於android應用程式將ui部分分離開來，大多可單純由java程式來擔任，而幕後的服務(例如qrcode.jar)就沒有ui的成分，這對gcj而言更容易轉譯為.o目的程式，可減