Использование возможностей смартфона в приложениях

Презентацию к данной лекции можно скачать здесь.

9.1 Введение

В этом курсе проделана уже немалая работа: установлена и настроена среда разработки, созданы первые приложения, хочется двигаться дальше. Разработка мобильных приложений под Android имеет ряд особенностей, часть из них мы уже рассмотрели, часть ожидают рассмотрения в ближайших темах. Данная тема, как видно из названия, посвящена возможностям смартфонов и их использованию в приложениях.

Особенностью большинства мобильных устройств является наличие сенсорного экрана и возможность управления пальцем (touch-interface), очевидно, что это необходимо учитывать и использовать при разработке приложений. Смартфон, если уж появляется у человека, становится его спутником всегда и везде, в связи с этим, довольно часто используется, как фотоаппарат или проигрыватель музыки, а также смартфоны все чаще становятся инструментами ориентирования на местности.

В данной теме предполагается рассмотрение вопросов разработки приложений, ориентированных на тач-интерфейс, работу со звуком, использование камеры и глобальных систем позиционирования.

9.2 Отличительные особенности смартфонов

Пришло время поговорить о наиболее интересных возможностях смартфонов, которые можно использовать в приложениях. Ни для кого не секрет По крайней мере, не секрет ни для кого из изучающих данный курс , что смартфон является "умным телефоном": предполагает обязательное наличие операционной системы и возможность установки дополнительных приложений, существенно расширяющих функционал устройства. С одной стороны, смартфон выполняет все привычные функции мобильного телефона и, благодаря компактным размерам, всегда под рукой. С другой стороны, благодаря наличию процессора и операционной системы, позволяет выполнять многие функции полноценного компьютера. Дополнительно ко всему, смартфоны обладают рядом интересных особенностей, не характерных для телефонов и компьютеров.

Для начала обратим внимание на экран смартфона. В современных смартфонах экран занимает практически всю площадь передней панели устройства, имеет высокое разрешение и является чувствительным к прикосновениям. Благодаря такой чувствительности, для взаимодействия с устройством и его приложениями можно использовать виртуальные элементы управления, чаще всего кнопки, отображаемые на экране. В связи с чем отпадает необходимость в физических кнопках. В смартфонах реализуется, так называемый, touch-интерфейс - интерфейс, основанный на виртуальных элементах управления, выбор которых выполняется простым касанием, а также на использовании жестов (gestures). Если точек касания несколько (т. е. используется несколько пальцев), такой интерфейс, уже называется multi-touch.

Еще одна особенность смартфонов состоит в том, что для большинства их владельцев не последнюю роль играет возможность использования этого "умного телефона" в качестве аудио или видеоплеера, поэтому современные устройства становятся все более и более мультимедийными. В первой лекции обсуждалось, что в состав платформы Android входит набор библиотек для обработки мультимедиа Media Framework, в котором реализована поддержка большинства общих медиа-форматов. В связи с чем, в приложения, разрабатываемые для смартфонов под управлением Android, можно интегрировать запись и воспроизведение аудио и видео, а также работу с изображениями.

Важной и часто используемой особенностью смартфонов является наличие камеры, которая позволяет снимать все самое интересное: от первых шагов ребенка до падения метеорита. Телефон всегда под рукой и готов к работе, в связи с этим количество фотографий и небольших видеороликов резко увеличилось, и любое интересное событие в жизни индивидуума может быть запечатлено и сохранено для потомков. С ростом возможностей получения фото и видео материалов увеличивается потребность в приложениях, способных работать с этими материалами. Платформа Android позволяет разрабатывать такие приложения, которые предоставляют пользователям возможности делать фотоснимки или записывать видео, каким-то образом обрабатывать полученные материалы и использовать их далее.

Большинство смартфонов оснащены GPS-модулем, а некоторые даже комбинированным модулем GPS/ГЛОНАСС, что позволяет использовать такое устройство в качестве инструмента для ориентирования на местности. Во многих случаях смартфон с установленным соответствующим программным обеспечением вполне может заменить GPS навигатор. В разрабатываемых приложениях иногда бывает очень полезно добавить возможность получения координат устройства и хозяина, если оба находятся в одном месте, и использовать эти координаты для каких-либо целей. Например, уже существуют приложения, которые позволяют отслеживать параметры человека (спортсмена) во время преодоления некоторых расстояний бегом, на велосипеде, на лыжах и т. д. Такое приложение работает во время тренировки (устройство должно перемещаться вместе со спортсменом), по окончанию можно получить полную статистику маршрута: точное время в пути, расстояние, подъемы/спуски, среднюю скорость, потраченные калории и т. д. Заметим, что большая часть информации опирается на данные, полученные со спутников GPS.

Рассмотрение особенностей смартфонов будет неполным, если оставить без внимания датчики и сенсоры, которыми оснащены большинство устройств. Эти микроустройства обеспечивают связь смартфона с окружающей средой и добавляют новые удивительные функции. С помощью датчика приближения, например, можно отключать подсветку экрана при приближении телефона к уху пользователя во время разговора, блокировать экран, чтобы не было возможности случайно нажать на отбой. Акселерометр может использоваться для смены ориентации экрана, для управления в играх, особенно симуляторах, а также в качестве шагомера. Датчик освещенности позволяет регулировать яркость экрана. Гироскоп может применяться для определения более точного позиционирования устройства в пространстве.

Все рассмотренные особенности в совокупности увеличивают привлекательность смартфонов, позволяют разработчикам создавать приложения с разнообразными, полезными, интересными и иногда неожиданными функциями. Далее в лекции рассмотрим перечисленные возможности смартфонов более подробно и узнаем как можно их использовать при разработке приложений.

9.3 Сенсорное (touch) управление

В этом разделе лекции рассмотрим возможности добавления сенсорного управления в мобильные приложения под Android. Сенсорное управление подразумевает использование сенсорных жестов для взаимодействия с приложением. В таблице 9.1 представлен набор жестов, поддерживаемый системой Android.

Система жестов Android

	Касание (touch). Использование: Запуск действия по умолчанию для выбранного элемента. Выполнение: нажать, отпустить.
	Длинное касание (long touch). Использование: Выбор элемента. Не стоит использовать этот жест для вызова контекстного меню. Выполнение: нажать, ждать, отпустить.
	Скольжение или перетаскивание (swipe or drag). Использование: Прокрутка содержимого или навигация между элементами интерфейса одного уровня иерархии. Выполнение: нажать, переместить, отпустить.
	Скольжение после длинного касания (long press drag). Использование: Перегруппировка данных или перемещение в контейнер. Выполнение: длительное касание, переместить, отпустить.
	Двойное касание (double touch). Использование: Увеличение масштаба, выделение текста. Выполнение: быстрая последовательность двух касаний.
	Перетаскивание с двойным касанием (double touch drag). Использование: Изменение размеров: расширение или сужение по отношению к центру жеста. Выполнение: касание, следующее за двойным касанием со смещением вверх или вниз при этом: смещение вверх уменьшает размер содержимого; смещение вниз увеличивает размер содержимого.
	Сведение пальцев (pinch close). Использование: уменьшение содержимого, сворачивание. Выполнение: касание экрана двумя пальцами, свести, отпустить.
	Разведение пальцев (pinch open). Использование: увеличение содержимого, разворачивание. Выполнение: касание экрана двумя пальцами, развести, отпустить.

О возможности управлять приложением с помощью сенсорных жестов можно говорить в том случае, когда приложение способно распознать, что под набором касаний экрана скрывается некоторый жест и выполнить соответствующее действие. Процесс распознавания жеста обычно состоит из двух этапов: сбор данных и распознавание жеста. Рассмотрим эти этапы подробнее.

9.3.1 Сбор данных о сенсорных событиях

Основные действия, которые может произвести пользователь при взаимодействии с сенсорным экраном: коснуться экрана пальцем, переместить палец по экрану и отпустить. Эти действия распознаются системой Android, как сенсорные события (touch-события).

Каждый раз при появлении сенсорного события инициируется вызов метода onTouchEvent(). Обработка события станет возможной, если этот метод реализован в классе активности или некоторого компонента, иначе событие просто игнорируется.

Жест начинается, при первом касании экрана, продолжается пока система отслеживает положение пальцев пользователя и заканчивается получением финального события, состоящего в том, что ни один палец не касается экрана. Объект MotionEvent, передаваемый в метод onTouchEvent(), предоставляет детали каждого взаимодействия. Рассмотрим основные константы класса MotionEvent, определяющие сенсорные события:

Приложение может использовать предоставленные данные для распознавания жеста.

Можно реализовать свою собственную обработку событий для распознавания жеста, таким образом можно работать с произвольными жестами в приложении. Если же в приложении необходимо использовать стандартные жесты, описанные в таблице 9.1, можно воспользоваться классом GestureDetector. Этот класс позволяет распознать стандартные жесты без обработки отдельных сенсорных событий.

9.3.2 Распознавание жестов

Android предоставляет класс GestureDetector для распознавания стандартных жестов. Некоторые жесты, которые он поддерживает включают: onDown(), onLongPress(), onFling() и т. д. Можно использовать класс GestureDetector в связке с методом onTouchEvent(). Подробно распознавание поддерживаемых жестов рассмотрено в первой части лабораторной работы в этой теме.

Начиная с версии 1.6, Android предоставляет API для работы с жестами, который располагается в пакете android.gesture и позволяет сохранять, загружать, создавать и распознавать жесты. Виртуальное устройство Android (AVD), начиная все с той же версии 1.6, содержит предустановленное приложение, которое называется Gesture Builder и позволяет создавать жесты. После создания жесты сохраняются на SD карте виртуального устройства и могут быть добавлены в приложение в виде бинарного ресурса.

Для распознавания жестов необходимо добавить компонент GestureOverlayView, в XML файл активности. Этот компонент может быть добавлен как обычный элемент графического интерфейса пользователя и встроен в компоновку, например RelativeLayout. C другой стороны он может быть использован, как прозрачный слой поверх других компонентов, в этом случае в XML файле активности он должен быть записан, как корневой элемент.

Кроме всего вышеперечисленного, для использования собственных жестов в приложении необходимо реализовать интерфейс OnGesturePerformedListener и его метод onGesturePerformed(). Подробно создание и использование собственных жестов рассмотрено во второй части лабораторной работы в этой теме.

9.4 Работа с мультимедиа

Мультимедиа библиотека Android включает поддержку воспроизведения множества наиболее распространенных форматов, что позволяет легко использовать в приложениях аудио, видео и изображения. Можно проигрывать аудио или видео из медиа файлов сохраненных как ресурсы приложения (raw ресурсы), из файлов, расположенных в файловой системе или из потока данных, получаемого через сетевое соединение, для всего этого используется MediaPlayer API.

Замечание: проигрывать аудиофайлы можно только на стандартном устройстве вывода, невозможно воспроизводить аудио во время звонка.

Актуальная информация о поддерживаемых форматах аудио и видео приводится по ссылке: http://developer.android.com/guide/appendix/media-formats.html.

Для воспроизведения аудио и видео Android предоставляет класс MediaPlayer. Причем при работе с аудиоконтентом этот класс позволяет воспроизводить необработанные данные, т. е. возможно проигрывание динамически генерируемого аудио.

Диаграмма жизненного цикла экземпляра класса . Овалы представляют состояния объекта MediaPlayer, дуги показывают вызовы каких методов необходимо выполнить, чтобы сменить состояние объекта MediaPlayer. Дуги с одной стрелкой представляют вызовы синхронных методов, с двумя стрелками - вызовы асинхронных методов.

В ходе жизненного цикла объект MediaPlayer проходит через несколько состояний:

бездействие (Idle) - создан экземпляр класса ); (рис 9.1) Жизненный цикл экземпляра класса MediaPlayer

(http://developer.android.com/reference/android/media/MediaPlayer.html#StateDiagram)

инициализирован (Initialized) - задан источник медиа-информации, для задания источника используется метод setDataSource();

ошибка (Error) - появилась какая-то ошибка, например, не поддерживаемый аудио/видео формат, слишком высокое разрешение, чтобы вывести объект из этого состояния, необходимо вызвать метод reset();

подготовка (Preparing) - MediaPlayer занимается подготовкой медиаисточника к воспроизведению, подготовка инициируется методом prepareAsync();

готов (Prepared) - состояние готовности к воспроизведению, может быть достигнуто двумя способами:

синхронный способ: вызов метода prepare(), который переводит объект в готовое состояние;

асинхронный способ: срабатывание метода onPrepared() интерефейса OnPreparedListener() в состоянии подготовки, как реакция на событие готовности;

Для получения более детальной информации см. ссылки: http://developer.android.com/guide/topics/media/mediaplayer.html; http://developer.android.com/reference/android/media/MediaPlayer.html.

Для записи аудио и видео Android предоставляет класс . Овалы представляют состояния объекта MediaPlayer, дуги показывают вызовы каких методов необходимо выполнить, чтобы сменить состояние объекта MediaPlayer. Дуги с одной стрелкой представляют вызовы синхронных методов, с двумя стрелками - вызовы асинхронных методов.

(http://developer.android.com/reference/android/media/MediaRecorder.html)

В ходе жизненного цикла объект MediaRecorder проходит через несколько состояний:

Для получения более детальной информации см. ссылки: http://developer.android.com/reference/android/media/MediaRecorder.html; http://developer.android.com/guide/topics/media/audio-capture.html.

9.5 Использование встроенной камеры

Платформа Android включает поддержку камеры, доступной на устройстве, позволяющей приложениям получать фотографии и записывать видео. Для решения этих задач, существует два способа:

Рассмотрим основные относящиеся к делу классы:

Подробно процесс разработки приложения, позволяющего производить фото и видеосъемку рассмотрен в третьей части лабораторной работы к данной теме.

9.6 Взаимодействие с системами позиционирования

Системы позиционирования позволяют определить местоположение в некоторой системе координат, обычно определяются широта и долгота.

Так как смартфон является мобильным телефоном, ему доступны методы, обычно используемые мобильными телефонами для определения своего местоположения.

Дополнительно к возможностям определения местоположения, доступным обычным мобильным телефонам, большинство смартфонов укомплектованы спутниковыми системами глобального позиционирования (Global Positioning System, GPS). В настоящее время наиболее распространенными в мире системами глобального спутникового позиционирования являются: GPS, разработанная и реализованная в США, и система ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система), советская, а позже российская спутниковая система навигации. Многие смартфоны могут использовать сигналы сразу от двух навигационных систем, что позволяет серьезно увеличить надежность и точность определения координат, прежде всего, в городских условиях.

В дополнение к вышеперечисленным методам позиционирования, добавляется возможность использования сигналов WiFi, Bluetooth и NFC, а также внутреннего сенсора для более точной геолокации, особенно внутри помещений.

В этом разделе нас, в первую очередь, будет интересовать возможность добавления в приложения способностей определять координаты устройства и работать с картами. При создании приложений, учитывающих текущее местоположение, под Android можно воспользоваться GPS и определением местоположения в сети (с помощью Network Location Provider). Несмотря на то, что GPS дает более точные результаты, он не очень хорошо работает в помещениях (чаще не работает), он сильно расходует заряд батареи и скорость определения координат не всегда соответствует ожиданиям пользователя. Network Location Provider определяет координаты, используя сигналы сотовых вышек и WiFi, может работать как на улице, так и внутри помещений, более экономно расходует заряд батареи и работает быстрее по сравнению с GPS. Для получения координат в приложении можно использовать оба способа или один из них на выбор.

Android предоставляет приложениям доступ к геолокационным возможностям мобильного устройства, через классы пакета android.location. Центральным классом этого пакета является класс LocationManager, который предоставляет доступ к системным сервисам для определения координат устройства.

В приложения можно добавлять карты, используя Google Maps Android API, которое автоматически управляет доступом к серверам Google Maps, загрузкой данных, отображением карт и сенсорными жестами на карте. Также можно использовать вызовы API для добавления маркеров, многоугольников и внешних прозрачных слоев, а также для изменения пользовательского представления отдельных участков карты.

Ключевым классом в Google Maps Android API является класс MapView, который отображает карту с данными полученными из сервиса Google Maps. Когда MapView имеет фокус, он может перехватывать нажатия клавиш и сенсорные жесты для выполнения автоматического перемещения и изменения масштаба карты, а также может управлять сетевыми запросами для получения дополнительных фрагментов карты. Этот класс так же предоставляет все элементы пользовательского интерфейса, необходимые для управления картой.

Google Maps Android API не является частью платформы Android, но доступен на любом устройстве с Google Play Store, работающем, начиная с Android 2.2, через Google Play services. Чтобы обеспечить возможность интеграции Google Maps в приложения, в Android SDK необходимо установить библиотеку Google Play services.

Подробнее вопросы добавления в приложения геолокационных возможностей и использование карт (Google Maps) рассмотрены в четвертой части лабораторной работы к данной теме.

9.7 Другие сенсоры и датчики

Большинство устройств, работающих под управлением Android, укомплектованы встроенными сенсорами, которые предоставляют исходные данные высокой точности. Сенсоры могут быть полезны в том случае, если необходимо регистрировать положение и перемещения, повороты устройства в трехмерном пространстве, а также изменения параметров окружающей среды.

Платформа Android поддерживает три категории сенсоров:

Сенсоры могут быть реализованы аппаратно или программно. Аппаратно-реализованные датчики являются физическими элементами встроенными в мобильное устройство, они получают данные путем прямых измерений некоторых свойств, таких как ускорение, сила геомагнитного поля или изменение углов. Программно-реализованные датчики получают свои данные с одного или нескольких физических датчиков и вычисляют значение, которое от них ожидается.

Какие типы датчиков поддерживаются Android можно узнать по ссылке: http://developer.android.com/guide/topics/sensors/sensors_overview.html.

Android предоставляет набор классов и интерфейсов для работы с сенсорами. Эти классы и интерфейсы являются частью пакета android.hardware и позволяют выполнять следующие задачи:

Для работы с датчиками Android предоставляет следующие классы и интерфейсы:

Использование в приложении полученных от сенсоров данных будет рассмотрено в лабораторной работе темы 7. Подробнее об использовании сенсоров можно узнать по ссылке: http://developer.android.com/guide/topics/sensors/sensors_overview.html.