Android的关键概念

Android的关键概念现在你对Android是什么已经有了基本概念，现在让我们看看它是如何工作的。Android的有些部分大家可能比较熟悉，比如 Linux kernel，OpenGL 和 SQL数据库。但是其它部分就可能比较陌生，比如：Android应用程序生命周期的概念。为了写出好的Android的应用程序，就需要很好的理解这些基本概念。系统架构 Android的系统架构如图2.1 总体上是分为4层。每一层都会使用下层提供的服务。我们重点介绍下面的部分：Figure 2.1: Android 系统结构Linux KernelAndroid使用Linux kernel作为它的核心。Linux现在已经随处可见了。Linux 提供的是硬件抽象层，这样Android就可以在未来被移植到广泛的平台上。在内部，Android使用Linux做内存管理，进程管理，网络和其他操作系统的服务。Android手机用户将不会看到Linux，并且应用程序也不能直接做Linux调用。但是，作为开发人员，必须知道它的存在。在开发过程中，需要一些工具来和Linux通讯. 比如，adb shell 命令将会打开一个 Linux shell。在这个shell里面，可以敲入一些命令运行。同时，也能在安全限制的条件下，检查Linux文件系统，查看活动进程等等。Native LibrariesKernel之上的一层是 Android native libraries。这些共享库是用C or C+写的。根据电话实际硬件进行编译, 并由设备制造商预安装在电话里。最重要的native libraries部分包括以下内容： Surface Manager: Android使用一个类似的Vista或compiz，但是更简单的复合窗口管理器。因为程序员不能直接在屏幕上画图。你的绘图命令将被放入一个offscreen的位图中。这个离屏位图将会联合其它位图，以便给用户呈现统一的显示。这种方式将使系统可以创建各种各样的有趣效果。 2D and 3D graphics: 在Android中，2D和3D元素可以联合成一个单一的用户接口。如果设备带3D硬件，库会使用它，否则就采用快速软件渲染。 Media codecs: Android能以多种格式进行视频播放以及纪录和播放音频。支持的格式包括：AAC, AVC (H.264), H.263, MP3, 和 MPEG-4. SQL database: 与Firefox和苹果iPhone使用相同的轻量级的SQLite数据库引擎。 Browser engine: 为了快速的HTML内容显示，Android采用WebKit的library 3。 这是和谷歌浏览器，苹果Safari浏览器，苹果iPhone，诺基亚的S60平台上相同的引擎。这些库是为上层程序服务的。从Android 1.5开始，你能够通过NDT(Native Development Toolkit)开发你自己的native libraries。Android Runtime在Linux kernel之上是Android runtime，包括：Dalvik虚拟机和核心Java库。Dalvik虚拟机是Google专为移动设备优化的Java实现。你为Android写的所有程序都必须用Java编写并在这个VM运行。Dalvik 和传统的Java之间有2个重要的不同： Dalvik VM 运行.dex 文件，这种文件会在编译时，由标准的.class and .jar 文件转换而来。.dex文件比class文件更紧凑和更有效率。更适合在有限内存和电池容量的设备上运行。 Android自带的核心Java库与J2SE和J2ME的核心库是不一样的，但是有大量的重叠。Application Framework在此之上是Application Framework 层。这一层提供了创建应用程序的基础。Framework 是Android自带的，但是你也能用你自己的组件扩展它。下面是Framework最重要的部分: Activity manager: 控制应用程序生命周期并维护一个共同的回退堆栈，以方便用户导航。 Content providers: 这些对象封装了需要在应用程序间共享的数据。比如通讯簿。 Resource manager: 程序需要但不用编码的任何资源 Location manager: Android 电话总是知道它的位置。 Notification manager: 如到达邮件，约会活动，接近警报，外来入侵等事件，可以以一个不显眼的方式向用户呈现。Applications and Widgets在Android系统架构图的最高一层是Applications and Widgets 层. 可以把这一层看成是Android外部呈现。最终用户只能看到这一层的应用程序，根本不会知道下面的系统层次。应用程序就是接管整个屏幕，并与用户交互的程序。相反，Widgets (有时也被叫做gadgets), 只在主屏应用程序的一小块矩形区域上运行。.当购买Android手机时，它会预先安装一些标准的系统应用，其中包括以下方面： 电话拨号 Email 通讯簿 Web 浏览器 Android Market使用 Android Market, 用户将能下载新的应用程序，并安装在他们的手机上运行。程序生命周期在您的标准Linux或Windows桌面上，可以有多个应用程序同时在不同的Windows上运行。其中一个可以获得键盘输入，并可以很容易的在不同的Windows间切换焦点。但是，windons的移动和完毕有用户负责。Android 不是以这种方式运行的。在 Android中, 有一个前台的应用程序来掌管处状态栏之外的所有显示。当用户打开电话后他们看见的第一个应用程序就是如图2.2的Home application。这个应用程序通常是显示一幅背景图片，一个搜索栏或是时钟小程序，和一个可滚动的应用程序列表。方便用户调用。当用户启动一个应用程序，Android把它放到前端。从这个程序，用户也可以调用其它应用程序，或是同一个应用程序的其它屏幕。所有这些应用程序都会被纪录在系统Activity Manager 的Application stack中. 在任何时候，用户都能通过后退按钮返回到堆栈中的上一个窗口。从用户的观点看，这有点像web浏览器中的历史纪录。按下Back按钮后返回到上一页。Figure 2.2：Home application进程 != 应用程序在内部，每个用户界面屏幕的代表是一个活动类.每项活动都有自己的生命周期。一个应用程序是一个或多次活动加上一个包含这些活动的Linux进程。在Android中，即使进程被杀，一个应用程序也可能是“活”的。换句话讲，活动的生命周期并不是和进程生命周期绑定在一齐的。进程对于活动来讲就是一个可以丢弃的容器。这和你熟悉的其它系统不一样。让我们先看看下图：在应用程序的生命周期中，一个Android 程序的每一个活动都可能是多个状态中的一个。开发人员不能控制活动所处的状态。这一切都由系统来管理。但是，当状态发生迁移，程序可以通过一个形似于onXX()的方法调用来得到一个通知。因此，可以通过在活动类中重载这些方法，让Android在合适的时候调用。Figure 2.3：活动生命周期 onCreate(Bundle): 这个函数是在活动第一次启动时调用。可以用来做 ”一次” 初始化, 比如，创建用户接口。onCreate( )有一个参数，可以是Null或者是一些由onSaveInstanceState()方法存储的状态信息。 onStart( ): 这个方法是表明活动即将显示给用户。 onResume( ): 在活动可以开始和用户交互时被调用。一般是在这里启动动画和音乐播放。 onPause( ): 这个方法在活动被切换到背景时被调用。原因一般是因为另一个活动要在前端被启动。这个函数一般用作程序一致性状态存储。比如，正在被编辑的数据库纪录。 onStop( ): 当活动不在对用户可见而且在一段时间内也不需要时调用这个方法。如果内存占用比较多的时候，onStop( ) 将不会被调用。(系统可以直接终止进程). onRestart( ): 如果这个方法被调用就表明，你的活动将从stop状态重新激活并显示给用户。 onDestroy( ): 在活动被销毁之前会调用这个方法。如果内存占用较多。onDestroy( ) 将不会被调用。(系统可以直接终止进程). onSaveInstanceState(Bundle): Android 通过这个方法，允许活动存储每个实例的状态，比如鼠标在文本框中的位置。一般情况下，程序员勿需重载这个函数，因为，默认的实现就会自动存储所有用户接口控件的状态。 onRestoreInstanceState(Bundle): 调用这个方法可以当把一个用onSaveInstanceState（）保存的状态重新初始化。默认的实现会恢复程序用户接口的所有状态。为了给新的活动挪出空间，任何没有在前台运行的活动都可能随时被停止。同时那些包含这些活动的进程，也可能被Kill掉。因为这种事情时常发生，所以在做程序设计时要考虑到这种情况。在某些情况下，onPause（）方法是最后被调用的函数，所以，在这个方法中要保存下次启动时要使用的所有数据。除了管理程序的生命周期，Android框架也提供许多方便编写程序的模块。Building Blocks开发人员必须熟悉一些Android中的对象。其中最重要的是Activities, Intents, 服务和Content Providers. ActivitiesActivity就是用户接口屏幕. 一个应用程序可以定义一个或多个activities 以便处理程序的不同阶段。每个activity应该负责存储自己的状态。IntentsIntent是用来描述一个特定动作的机制。比如， “挑选照片” “打电话回家,” 或者是 “打开吊舱舱门”。在Android中，一切都和intents相关。因此有许多机会可以替换或重用组件。比如，有一个intent是关于“发送电子邮件”。如果一个程序需要发送电子邮件就可以直接调用这个intent。此外，也可以写一个心得email程序，并注册一个activity去处理那个intent。这样就可以替换标准的mail程序。ServicesService就是在后台运行的任务。它不用和用户进行交互。就和UNIX的守护进程类似。比如，音乐播放器，就可以用activity来启动。当用户切换到其它程序时还可以继续播放。因此，进行实际播放的代码应该是一个服务。稍后，另一个activity将会和这个服务绑定，在进行歌曲切换或停止播放。Android本身有很多内建的服务，并可以通过相应的API进行访问。Content ProvidersContent provider就是一组数据，通过特定的API进行读写。这是在应用程序间共享数据的最好方法。比如，Google 提供一个通讯簿的 content provider。所有的信息包括：名字，地址，电话号码等等。这些信息可以被任何应用程序使用。使用资源资源就是程序将使用的，保存在本地的文本，位图和其它非编码信息。在编译程序的时候，所有资源将被编译进应用程序中。所有资源将被放在项目工程的 res 文件夹中。Android的资源编译器aapt是按照资源所处的子文件夹和资源文件的格式来进行处理的。比如，PNG和JPG格式位图应被放在 res/drawable 文件夹, 描绘屏幕布局的XML 文件应该被放在res/layout 文件夹下面。资源编译器压缩和打包程序的资源，然后生成一个名叫R的类。这个类包含程序使用的那些资源标示符。这和用关键字符串引用标准的Java资源有点不一样。这样做的好处是Android能确保所有的引用是有效的。而且由于不用存储所有资源的键值，宝贵的空间能把节省下来。Eclipse 自身也是采用这个方法。安全可靠如前所述，每一个应用程序运行在它自己的Linux进程。在硬件禁止一个进程访问另一个进程的内存。此外，每个应用程序被分配一个特定的用户ID。每个应用程序创建的任何文件都不能被其他应用程序访问。此外，进入某些关键业务会受到限制，为了访问它们，程序员必须在一个名叫Manifest.xml的文件中明确请求许可使用这些操作。当应用程序被安装好后，Package manager将基于授权要么许可，要么不许可。如果必要，还可以给用户进行提示。下面列出一些常见的许可： INTERNET: 访问 Internet. READ_CONTACTS: 读但不能写用户的通讯簿。 WRITE_CONTACTS: 写但不能读用户的通讯簿。 RECEIVE_SMS: 监控收到的短信。 ACCESS_COARSE_L