Введение в разработку мобильных приложений

Скриншоты приложений взяты из магазина приложений Google Play или сделаны самостоятельно с использованием смартфона Мегафон SP-A20i Mint на платформе Intel Medfield.

Презентацию к данной лекции можно скачать здесь.

1.1 Введение

Android - операционная система для мобильных устройств: смартфонов, планшетных компьютеров, КПК. В настоящее время именно Android является самой широко используемой операционной системой для мобильных устройств. Подтверждение этого факта можно найти в таблице, составленной по данным аналитической компании Gartner.

Мировые продажи смартфонов конечным пользователям, распределение по ОС

Операционная система	Продано (тыс.ед.) III кв. 2013	Доля рынка (%) III кв. 2013	Продано (тыс.ед.) III кв. 2012	Доля рынка (%) III кв. 2012
Android	205022,7	81,9	124552,3	72,6
iOS	30330,0	12,1	24620,3	14,3
Microsoft	8912,3	3,6	3993,6	2,3
BlackBerry	4400,7	1,8	8946,8	5,2
Bada	633,3	0,3	4454,7	2,6
Symbian	457,5	0,2	4401,3	2,6
другие	475,2	0,2	683,7	0,4
Общее кол-во:	250231,7	100,0	171652,7	100,0
Источник: Gartner (ноябрь 2013)

Внимательное изучение таблицы позволяет увидеть подавляющую популярность смартфонов под управлением ОС Android в мире, доля таких устройств не первый год превышает половину от общего числа купленных смартфонов. Кроме всего прочего, эта популярность продолжает расти. Очевидно, что армия пользователей смартфонов под управлением Android будет искать дополнительные приложения для своих устройств, в связи с этим умение разрабатывать эти самые приложения может принести много пользы своему владельцу. Например, можно разрабатывать для себя полезные, интересные, занимательные (нужное подчеркнуть) приложения, а можно, разведав обстановку и осмотревшись, сделать разработку мобильных приложений своей профессиональной деятельностью, основной или дополнительной.

Курс "Разработка приложений для смартфонов на ОС Android" предоставляет возможность приобрести начальные навыки разработки мобильных приложений, если остановиться только на первой его части. Изучение полной версии курса позволит сделать серьезный шаг к тому, чтобы профессионально разрабатывать мобильные приложения и получать от этой деятельности не только моральное, но и материальное удовлетворение.

Данная лекция является первой для всего курса, призвана ввести читателя в курс дела. В первую очередь в ней рассматриваются вопросы становления и развития ОС Android. Для успешного программирования под Android необходимо понимать внутреннюю организацию и архитектуру этой платформы, а также полезно знать, какие инструменты и среды разработки можно использовать. Этим вопросам посвящена основная часть лекции. Кроме того, в лекции рассматриваются особенности запуска и отладки мобильных приложений.

Немного истории

Рассмотрим, как все начиналось. В 2003 году в Пало Альто, штат Калифорния Энди Рубин с единомышленниками (Рич Майнер, Ник Сирс и Крис Уайт) основали компанию Android Inc. Поначалу в компании занимались проектированием мобильных гаджетов, которые на основе геолокационных данных автоматически подстраивались под нужды пользователей.

В августе 2005 года Android Inc. стала дочерней компанией Google. Энди Рубин, Рич Майнер и Крис Уайт остались в Android Inc. и начали работать над операционной системой, базирующейся на ядре Linux. В Google задумали реализовать мощнейшую платформу, пригодную к использованию на тысячах различных моделей телефонов. В связи с этим был создан Open Handset Alliance (OHA) - консорциум, состоящий из более 80 компаний, направляющий свои усилия на разработку открытых стандартов для мобильных устройств. В состав OHA входят такие гиганты, как Google (организатор и идейный вдохновитель), HTC, Sony, Dell, Intel, Motorola, Qualcomm, Texas Instruments, Samsung Electronics, LG Electronics, T-Mobile, Sprint Corporation, NVIDIA и многие другие.

Первая версия Android была представлена 23 сентября 2008 года, версии было дано название Apple Pie (можно заметить созвучие с прямым конкурентом). Далее так повелось, что название каждой очередной версии представляет какой-либо десерт, при этом первые буквы наименований в порядке версий соответствуют буквам латинского алфавита по порядку. С развитием обновлений Android можно познакомиться в таблице 1.2.

История обновлений ОС Android

Версия, логотип, дата выхода	Основные возможности
Android 1.0 Apple Pie	Первый стабильный релиз, основан на ядре Linux 2.6.25. Поддерживается: файловая система FAT32, стек интернет-протоколов TCP/IP; протоколы передачи данных: 802.11 b/g Wi-Fi,Bluetooth 2.0 EDR, GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA; фото и видео съемка, однако недостаточно опций для настройки разрешения камеры, баланса белого и др.; сенсорные дисплеи и landscape режим отображения данных на экране, максимальная цветность дисплея - 16 бит (тип HVGA); виджеты и ярлыки на рабочем столе (Home Screen), сменные обои; регулярные телефонные функции, контроль вызова, конференц-связь, легкая интеграция с контактами; полноценный web-браузер на движке WebKit, HTML, XHTML; e-mail клиент, протоколы POP3, IMAP4, SMTP; медиа проигрыватель, позволяющий управлять, импортировать, проигрывать медиа контент в различных форматах. Базовые приложения: будильник; калькулятор; календарь; камера; контакты; сообщения (в том числе MMS); настройки; голосовой набор. Минимальные системные требования для запуска и работы: архитектура ARM, 128 MB RAM, 256 MB ROM. Видео презентация: http://www.youtube.com/watch?feature=player_embeddedv=1FJHYqE0RDg
Android 1.1 Banana Bread февраль 2009 (API level: 2)	Нововведения: Исправлены проблемы: с будильником; со спящим режимом; с вызовом дисплея набора номера; в IMAP ошибки запроса пароля и др. Изменения API. Добавлены подробности и отзывы к картам. Добавлена поддержка вложений из MMS. Локализации: Английская US (en_US) Немецкая (de) Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-1.1.html
Android 1.5 Cupcake апрель 2009 (API level: 3)	Нововведения: Поддержка экранной клавиатуры (портретный и книжный режимы); акселерометра; видеозапись и воспроизведение видео; приложение для работы с YouTube; стерео Bluetooth; функция копирования и вставки между приложениями (copypaste). Локализации: добавились очень многие, в том числе и русская (ru_RU). Система: новое Linux ядро (версия 2.6.27); автоматическая проверка и восстановление файловой системы на SD card; новое приложение для просмотра СТК меню оператора (SIM Application Toolkit 1.0). Изменения в пользовательском интерфейсе (UI): изменено большинство UI-элементов, добавлены новые виджеты; определение режима (книжный или портретный) работы программы; анимированное переключение между окнами. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-1.5.html
Android 1.6 Donut сентябрь 2009 (API level: 4)	Нововведения: Система: новое ядро Linux (версия 2.6.29); поддержка сотового стандарта CDMA; поддержка разрешений дисплеев: QVGA и WVGA; обновленный медиа-движок OpenCore 2; движок синтеза речи (многоязыковой); Gesture Builder поддержка возможности (для разработчиков) создавать, сохранять, загружать и распознавать жесты, прикреплять к определенным действиям. Пользовательские возможности: строка быстрого поиска (прямо с рабочего стола): история и закладки в браузере, контакты и поиск в интернете; возможность подключаться к видам VPN: L2TP/IPSEC pre-shared key based VPN, L2TP/IPSEC certificate based VPN, L2TP only VPN, PPTP only VPN; ускорение работы камеры; индикатор работы батареи позволяет увидеть сколько энергии потребляют работающие программы и сервисы. Обновленный Android Market. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-1.6.html
Android 2.0, 2.0.1, 2.1 Eclair октябрь 2009 (API level: 5) (API level: 6) (API level: 7)	Нововведения в 2.0: поддержка работы нескольких почтовых аккаунтов одновременно, возможность использования совместных папок (входящие, исходящие) для всех аккаунтов; быстрый способ работы с контактами Quick Contact; поиск по всем сохраненным SMS и MMS сообщениям, удаление старых после заданного срока; возможности камеры: вспышка, цифровой зум, сценические режимы, баланс белого, цветовые эффекты, макрофокусировка; улучшенное расположение виртуальных клавиш клавиатуры, поддержка комбинированных нажатий клавиш (технология мультитач), усовершенствованная функция автодополнения; поддержка HTML5, версии Bluetooth 2.1, новых профилей OPP и PBAP. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-2.0.html Нововведения 2.0.1: подрелиз версии 2.0, включающий в себя незначительные изменения в функционале и по большей части bugfix-ом версии 2.0. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-2.0.1.html Нововведения 2.1: основным новшеством, представляющим интерес для конечного пользователя, стало добавление анимированных (живых) обоев, остальные изменения в Framework API, представляют интерес для разработчиков. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-2.1.html
Android 2.2 Froyo май 2010 (API level: 8)	Нововведения: рост производительности примерно в 3-5 раз за счет использования Dalvik Virtual Machine Just-in-Time компилятора (Dalvik устарел, вместо него используется ART); возможности установки приложений на SD-карту, переноса приложений из внутренней памяти на карту и обратно; возможность использовать смартфон в качестве точки доступа к интернету, в качестве модема для других устройств; поддержка Adobe Flash; V8 javascript существенно повысил скорость работы штатного браузера. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-2.2.html
Android 2.3, 2.3.3 Gingerbread декабрь 2010 (API level: 9) (API level: 10)	До весны 2013 года самая массовая версия на рынке. Нововведения: новое ядро Linux 2.6.35; поддержка открытых мультимедийных стандартов (VP8 и WebM), форматов ACC/AMR, звуковых эффектов и эквалайзера, фронтальной камеры (интеграция с VOIP(SIP)); обновленный GUI: уменьшение времени доступа к функциям, повышение общей энергоэффективности системы; улучшение стандартной клавиатуры системы: поддержка словарей, технологии мультитач, упрощенное выделение и копирование текста; поддержка технологии NFC; расширение возможностей работы с датчиками положения телефона. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-2.3.html
Android 3.0-3.2 Honeycomb февраль 2011 (API level: 11) (API level: 12) (API level: 13)	Специальная версия для работы на планшетах (MID, tablets). Нововведения 3.0: новое ядро Linux 2.6.36; поддержка файловой системы ext4, файловой системы FUSE для MTP устройств; поддержка режима USB-хост для работы с клавиатурой, мышью и USB-хабами; поддержка MTP/PTP; виртуальная машина Dalvik: поддержка и оптимизация SMP, множество улучшений JIT, улучшенный сборщик мусора; совершенно новый интерфейс с полноценной оптимизацией под устройства с большими экранами; поддержка виртуальных рабочих столов, каждый из которых может иметь свой набор виджетов и ярлыков; улучшенные и переработанные базовые приложения: Browser, e-mail и др. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-3.0.html Нововведения 3.1: поддержка работы кардридера; усовершенствован GUI: доработан менеджер задач, позволяющий переключаться между множеством различных приложений (в 3.0 только 5 программ одновременно); возможность менять размер виджетов, как по горизонтали, так и по вертикали. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-3.1.html Нововведения 3.2: расширен спектр поддерживаемых планшетов; возможность автоматического масштабирования приложений для отображения на более крупных экранах. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-3.2.html
Android 4.0, 4.0.3 Ice Cream Sandwich ноябрь 2011 (API level: 14) (API level: 15)	Нововведения: поддержка и смартфонов, и планшетов; поддержка новых процессорных архитектур, помимо ARM поддержка Intel x86 и MIPS; возможность разблокировки экрана: при помощи функции определения лица; жестами: перетащить замочек из центра экрана на иконку приложения и оно запустится; многозадачность: кнопка Recent Apps позволяет мгновенно переходить от одной задачи к другой с помощью списка в системной панели; новые элементы управления передачей данных через сеть: в приложении Настройки можно увидеть общее использование данных по каждому типу сети, объем данных, используемых каждым работающим приложением; доступность Android 4.0 для слепых и слабовидящих пользователей, браузер поддерживает экранного чтеца, который воспроизводит все видимое активное содержимое на экране; AndroidBeam - удобное средство обмена между двумя NFC-устройствами; Wi-Fi Direct и Bluetooth HDP, HFP: возможность прямого подключения к соответствующим устройствам. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-4.0.html
Android 4.1-4.3 Jelly Bean июль 2012 (API level: 16) (API level: 17) (API level: 18)	Нововведения 4.1: увеличена скорость прорисовки интерфейса, улучшен поиск, добавлено несколько полезных сервисов; улучшена работа со словарями, возможно использовать голосовой ввод без подключения к интернету; специальные возможности: возможность управления смартфоном с помощью жестов и голосовых подсказок, подключения устройств ввода, поддерживающих шрифт Брайля; существенно доработана функция передачи данных Beam; переработан поиск (вместо ссылок ответ на запрос); голосовой поиск; Google Now: нужная информация в нужное время. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-4.1.html Нововведения 4.2: реализована поддержка нескольких пользователей (планшеты); поддержка wireless display: возможность трансляции видео и изображений на внешний экран; возможность отображения полезной информации в режиме сна, при подключении к док-станции или на зарядке; улучшена панель уведомлений. Подробности: http://android.com.ua/android_42.html Нововведения 4.3: ускорение работы системы; более точный набор на клавиатуре; скрытая возможность управления процессами программ (необходима активация); поддержка OpenGL/ES 3.0 (не на всех устройствах). Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-4.3.html
Android 4.4 Kit Kat октябрь 2013 (API level: 19)	Нововведения: многозадачность, оптимизация распределения ресурсов между приложениями; определитель номера работает не только с адресной книгой (например, Google maps); серьезная интеграция приложения Hangouts (отправка SMS, MMS, голосовые и видеовызовы); в состав вошел Quickoffice, интегрированный с Google Drive; поддержка принтеров, подключение через приложения поддерживающие печать (например, Google Cloud Print, HP ePrint); поддержка стандарта Wi-Fi Miracast, позволяющий вещать изображение на телевизор; возможность захвата экрана для записи видео. Подробности: http://developer.android.com/about/versions/android-4.4.html

1.2 Устройство платформы Android

Платформа Android объединяет операционную систему, построенную на основе ядра ОС Linux, промежуточное программное обеспечение и встроенные мобильные приложения. Разработка и развитие мобильной платформы Android выполняется в рамках проекта AOSP (Android Open Source Project) под управлением OHA (Open Handset Alliance), руководит всем процессом поисковый гигант Google.

Android поддерживает фоновое выполнение задач; предоставляет богатую библиотеку элементов пользовательского интерфейса; поддерживает 2D и 3D графику, используя OpenGL стандарт; поддерживает доступ к файловой системе и встроенной базе данных SQLite.

С точки зрения архитектуры, система Android представляет собой полный программный стек, в котором можно выделить следующие уровни:

Базовый уровень (Linux Kernel) - уровень абстракции между аппаратным уровнем и программным стеком;

Набор библиотек и среда исполнения (Libraries Android Runtime) обеспечивает важнейший базовый функционал для приложений, содержит виртуальную машину Dalvik и базовые библиотеки Java необходимые для запуска Android приложений;

Уровень каркаса приложений (Application Framework) обеспечивает разработчикам доступ к API, предоставляемым компонентами системы уровня библиотек;

Уровень приложений (Applications) - набор предустановленных базовых приложений.

Наглядное изображение архитектуры на рисунке 1.1.

(рис 1.1) Архитектура Android

Рассмотрим компоненты платформы более подробно.

В основании компонентной иерархии лежит ядро ОС Linux 2.6 (несколько урезанное), служит промежуточным уровнем между аппаратным и программным обеспечением, обеспечивает функционирование системы, предоставляет системные службы ядра: управление памятью, энергосистемой и процессами, обеспечение безопасности, работа с сетью и драйверами.

Уровнем выше располагается набор библиотек и среда исполнения. Библиотеки реализуют следующие функции:

предоставляют реализованные алгоритмы для вышележащих уровней;

обеспечивает поддержку файловых форматов;

осуществляет кодирование и декодирование информации (например, мультимедийные кодеки);

выполняет отрисовку графики и т.д.

Библиотеки реализованы на С/С++ и скомпилированы под конкретное аппаратное обеспечение устройства, вместе с которым они и поставляются производителем в предустановленном виде.

Рассмотрим некоторые библиотеки:

Surface Manager	- композитный менеджер окон. Поступающие команды отрисовки собираются в закадровый буфер, где они накапливаются, составляя некую композицию, а потом выводятся на экран. Это позволяет системе создавать интересные бесшовные эффекты, прозрачность окон и плавные переходы.
Media Framework	- библиотеки, реализованные на базе PacketVideo OpenCORE. Используются для записи и воспроизведения аудио и видео контента, а также для вывода статических изображений. Поддерживаются форматы: MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG и PNG.
SQLite	- легковесная и производительная реляционная СУБД, используется в Android в качестве основного движка для работы с базами данных.
3D библиотеки	- используются для высокооптимизированной отрисовки 3D-графики, при возможности используют аппаратное ускорение. Библиотеки реализованы на основе API OpenGL|ES. OpenGL|ES (OpenGL for Embedded Systems) - подмножество графического программного интерфейса OpenGL, адаптированное для работы на встраиваемых системах.
FreeType	- библиотека для работы с битовыми картами, для растеризации шрифтов и осуществления операций над ними.
LibWebCore	- библиотеки браузерного движка WebKit, используемого также в известных браузерах Google Chrome и Apple Safari.
SGL (Skia Graphics Engine)	- открытый движок для работы с 2D-графикой. Графическая библиотека является продуктом Google и часто используется в других программах.
SSL	- библиотеки для поддержки одноименного криптографического протокола.
Libc	- стандартная библиотека языка С, а именно ее BSD реализация, настроенная для работы на устройствах на базе Linux.

Среда исполнения включает в себя библиотеки ядра, обеспечивающие большую часть низкоуровневой функциональности, доступной библиотекам ядра языка Java, и виртуальную машину Dalvik, позволяющую запускать приложения. Каждое приложение запускается в своем экземпляре виртуальной машины, тем самым обеспечивается изоляция работающих приложений от ОС и друг от друга. Для исполнения на виртуальной машине Dalvik Java-классы компилируются в исполняемые файлы с расширением .dex с помощью инструмента dx, входящего в состав Android SDK. DEX (Dalvik EXecutable) - формат исполняемых файлов для виртуальной машины Dalvik, оптимизированный для использования минимального объема памяти. При использовании IDE Eclipse и плагина ADT (Android Development Tools) компиляция классов Java в формат .dex происходит автоматически.

Архитектура Android Runtime такова, что работа программ осуществляется строго в рамках окружения виртуальной машины, что позволяет защитить ядро ОС от возможного вреда со стороны других ее составляющих. Поэтому код с ошибками или вредоносное ПО не смогут испортить Android и устройство на его базе, когда сработают.

На еще более высоком уровне располагается каркас приложений (Application Framework), архитектура которого позволяет любому приложению использовать уже реализованные возможности других приложений, к которым разрешен доступ. В состав каркаса входят следующие компоненты:

богатый и расширяемый набор представлений (Views), который может быть использован для создания визуальных компонентов приложений, например, списков, текстовых полей, таблиц, кнопок или даже встроенного web-браузера;

контент-провайдеры (Content Providers), управляющие данными, которые одни приложения открывают для других, чтобы те могли их использовать для своей работы;

менеджер ресурсов (Resource Manager), обеспечивающий доступ к ресурсам без функциональности (не несущим кода), например, к строковым данным, графике, файлам и другим;

менеджер оповещений (Notification Manager), позволяющий приложениям отображать собственные уведомления для пользователя в строке состояния;

менеджер действий (Activity Manager), управляющий жизненными циклами приложений, сохраняющий историю работы с действиями, предоставляющий систему навигации по действиям;

менеджер местоположения (Location Manager), позволяющий приложениям периодически получать обновленные данные о текущем географическом положении устройства.

Application Framework предоставляет в распоряжение приложений в ОС Android вспомогательный функционал, благодаря чему реализуется принцип многократного использования компонентов приложений и ОС. Естественно, в рамках политики безопасности.

И, наконец, самый высокий, самый близкий к пользователю уровень приложений. Именно на этом уровне пользователь взаимодействует со своим устройством, управляемым ОС Android. Здесь представлен набор базовых приложений, который предустановлен на ОС Android. Например, браузер, почтовый клиент, программа для отправки SMS, карты, календарь, менеджер контактов и др. Список интегрированных приложений может меняться в зависимости от модели устройства и версии Android. К этому уровню также относятся все пользовательские приложения.

Разработчик обычно взаимодействует с двумя верхними уровнями архитектуры Android для создания новых приложений. Библиотеки, система исполнения и ядро Linux скрыты за каркасом приложений.

Повторное использование компонентов других приложений приводит к идее задач в Android. Приложение может использовать компоненты другого Android приложения для решения задачи, например, если разрабатываемое приложение предполагает использование фотографий, оно может вызвать приложение, управляющее фотографиями и зарегистрированное в системе Android, выбрать с его помощью фотографию и работать с ней.

Для пополнения коллекции приложений своего мобильного устройства пользователь может воспользоваться приложением Google Play, которое позволяет покупать и устанавливать приложения с сервиса Google Play. Разработчики, в свою очередь, могут выкладывать свои приложения в этот сервис, Google Play отслеживает появление обновлений приложения, сообщает пользователям этого приложения об обновлении и предлагает установить его. Также Google Play предоставляет разработчикам доступ к услугам и библиотекам, например, доступ к использованию и отображению Google Maps.

Для установки приложения на устройствах с ОС Android создается файл с расширением *.apk (Android package), который содержит исполняемые файлы, а также вспомогательные компоненты, например, файлы с данными и файлы ресурсов. После установки на устройство каждое приложение "живет" в своем собственном изолированном экземпляре виртуальной машины Dalvik.

1.3 Обзор сред программирования

Прежде чем начать разрабатывать приложения под Android, рассмотрим существующие инструменты, подходящие для этих целей. Можно выделить необходимые инструменты, без которых разработка мобильных приложений под Android просто невозможна. С другой стороны, существует большое количество вспомогательных систем, в какой-то мере упрощающих процесс разработки.

К обязательным инструментам относится Android SDK - набор средств программирования, который содержит инструменты, необходимые для создания, компиляции и сборки мобильного приложения.

Рассмотрим кратко наиболее важные инструменты, входящие в состав Android SDK:

SDK Manager - инструмент, позволяющий загрузить компоненты Android SDK. Показывает пакеты Android SDK и их статус: установлен (Installed), не установлен (Not Installed), доступны обновления (Update available).

(рис 1.2) Android SDK Manager

Debug Monitor - самостоятельный инструмент, предоставляющий графический интерфейс к нескольким инструментам, предназначенным для анализа и отладки Android приложений:

DDMS (Dalvik Debug Monitor Server) предоставляет услуги переброса портов, захват экрана устройства, информацию о потоках и динамической памяти устройства, вывод информации о действиях Android в реальном времени (logcat) и многое другое.

Hierarchy Viewer позволяет отлаживать и оптимизировать пользовательский интерфейс Android приложения.

Tracer for OpenGL ES - инструмент для анализа OpenGL|ES кода, используемого в мобильном приложении, позволяет захватывать команды OpenGL|ES и демонстрировать их по отдельным кадрам, что помогает понять как исполняются графические команды.

(рис 1.3) Окно инструмента Monitor

Android Emulator (emulator) - виртуальное мобильное устройство, которое создается и работает на компьютере разработчика, используется для разработки и тестирования мобильных приложений без привлечения реальных устройств.

AVD Manager - предоставляет графический интерфейс для создания виртуальных Android устройств (AVDs), предусмотренных Android Emulator, и управления ими.

(В ЛР№1 подробно рассматривается создание и использование виртуального устройства).

Android Debug Bridge (adb) - гибкий инструмент, позволяющий управлять состоянием эмулятора или реального Android устройства, подключенного к компьютеру. Также может использоваться для установки Android приложения (.apk файл) на реальное устройство.

Мы рассмотрели основные инструменты, входящие в состав Android SDK, разумеется, не все и недостаточно подробно. Для более серьезного изучения инструментов имеет смысл обратиться к сайту разработчиков (http://developer.android.com/tools/help/index.html). Для разработки мобильных приложений под Android уверенного владения инструментами из SDK вполне достаточно. Если же возникают какие-то вопросы, дополнительные инструкции по созданию проектов, компиляции, запуску из командной строки содержатся в руководстве от Google (http://developer.android.com/training/basics/firstapp/index.html).

В современных условиях разработка ПО в большинстве случаев ведется с использованием интегрированных сред разработки (IDE). IDE имеют несомненные достоинства: процесс компиляции, сборки и запуска приложения обычно автоматизирован, в связи с чем для начинающего разработчика создать свое первое приложение труда не составляет. Но чтобы заниматься разработкой всерьез, необходимо потратить силы и время на изучение возможностей самой среды. Рассмотрим IDE, пригодные для разработки под Android Разумеется, обзор не претендует на полноту и скорей всего найдутся не охваченные им инструменты (а то и появятся новые), но самые популярные на конец 2013 года будут рассмотрены. .

Для начала поговорим о двух средах разработки, которые рекомендует Google: Android IDE (ADT) и Android Studio.

Android IDE - среда разработки под Android, основанная на Eclipse. Предоставляет интегрированные инструменты для разработки, сборки и отладки мобильных приложений. В данном курсе Android IDE выбрана в качестве основной среды разработки. Возможности этой среды более подробно рассмотрены в первой лабораторной работе. Также там даны рекомендации по установке и настройке среды, созданию и запуску первого приложения как на эмуляторе, так и на реальном устройстве.

Android Studio - среда разработки под Android, основанная на IntelliJ IDEA. Подобно Android IDE, она предоставляет интегрированные инструменты для разработки и отладки. Дополнительно ко всем возможностям, ожидаемым от IntelliJ, в Android Studio реализованы:

поддержка сборки приложения, основанной на Gradle;

специфичный для Android рефакторинг и быстрое исправление дефектов;

lint инструменты для поиска проблем с производительностью, с юзабилити, с совместимостью версий и других;

возможности ProGuard (утилита для сокращения, оптимизации и обфускации кода) и подписи приложений;

основанные на шаблонах мастера для создания общих Android конструкций и компонентов;

WYSIWYG редактор, работающий на многих размерах экранов и разрешений, окно предварительного просмотра, показывающее запущенное приложение сразу на нескольких устройствах и в реальном времени;

встроенная поддержка облачной платформы Google.

Загрузить последнюю версию Android Studio, а также получить рекомендации по установке, настройке и началу работы можно тут: http://developer.android.com/sdk/installing/studio.html.

(рис 1.4) Среда разработки Android Studio

Перейдем к рассмотрению других инструментов, пригодных для разработки мобильных приложений под Android. Начнем с инструментов от Intel - Intel XDK и Intel Beacon Mountain.

Intel XDK позволяет легко разрабатывать кроссплатформенные мобильные приложения; включает в себя инструменты для создания, отладки и сборки ПО, а также эмулятор устройств; поддерживает разработку для Android, Apple iOS, Microsoft Windows 8, Tizen; поддерживает языки разработки: HTML5 и JavaScript.

Последняя тема данного курса полностью посвящена изучению нового поколения инструментальных средств разработки мобильных HTML5-приложений и Intel XDK, предполагается разработка мобильного приложения с использованием этих инструментов.

Intel Beacon Mountain - среда разработки, позволяющая создавать приложения для устройств, работающих под управлением ОС Android. Предоставляет инструменты необходимые для проектирования, разработки, отладки и оптимизации приложений под Android. Освобождает разработчика от необходимости поддерживать систему разработки в актуальном состоянии, следит за обновлениями и добавляет их в среду разработки по мере появления. Поддерживает разработку для целевых платформ на основе процессоров Intel Atom и ARM.

Beacon Mountain построена на основе Android IDE (Eclipse, Android ADT, Android SDK), для более серьезной разработки и оптимизации добавлены следующие инструменты Intel:

Intel* Hardware Accelerated Execution Manager (Intel* HAXM) - аппаратно поддерживаемый процессор виртуализации, использующий технологию виртуализации Intel* (Intel* VT) для ускорения работы эмулятора в среде разработки.

Intel* Graphics Performance Analyzers (Intel* GPA) System Analyzer поддерживает мобильные устройства с процессором Intel Atom под управлением ОС Android. Позволяет разработчикам оптимизировать загруженность системы при использовании процедур OpenGL, предоставляя возможность получать множество системных метрик в реальном времени, отображающих загруженность CPU, GPU и OpenGL ES API. Разработчик может запустить несколько графических экспериментов для выявления узких мест в обработке графики.

Intel* Integrated Performance Primitives (Intel* IPP) Preview - библиотека оптимизированной обработки данных и изображений, поддерживающая мобильные устройства с платформой Intel под управлением ОС Android. Preview версия является частью полной версии Intel IPP, которая тоже поддерживает ОС Android.

Intel* Threading Building Blocks (Intel* TBB) - широко используемая, признанная библиотека шаблонов С++ для создания масштабируемых приложений и увеличения производительности. Поддерживает мобильные устройства с платформой Intel под управлением Android. Проверенные алгоритмы позволяют разработчикам эффективно распараллелить С++ мобильные приложения, что повышает производительность при снижении энергетических затрат.

Загрузить Intel Beacon Mountain можно по ссылке http://software.intel.com/ru-ru/vcsource/tools/beaconmountain

(рис 1.5) Страница поддержки Intel* Beacon Mountain

Нельзя обойти вниманием инструментарий Marmalade SDK.

.

Нельзя не сказать об отечественных разработках. Например, компания 1С идет в ногу со временем, версия платформы 1С 8.3 позволяет разрабатывать мобильные приложения. Программный продукт "1С:Предприятие 8. Расширение для карманных компьютеров" обеспечивает возможность работы с данными информационных баз 1С:Предприятия 8 на мобильных устройствах (карманных компьютерах, коммуникаторах, терминалах сбора данных), а также на персональных компьютерах (в том числе ноутбуках), не имеющих прямого доступа к информационным базам 1С:Предприятия 8.

(рис 1.6) Редактор мобильных приложений 1С

Разумеется, данный программный продукт имеет очень узкую сферу применения, однако в некоторых случаях может являться наиболее удачным решением. Подробности по ссылке http://v8.1c.ru/overview/Term_000000401.htm#1

1.4 Эмуляторы

Эмуляция. Стандартный эмулятор Android

Эмуляция (англ. emulation) в вычислительной технике - комплекс программных, аппаратных средств или их сочетание, предназначенное для копирования (или эмулирования) функций одной вычислительной системы (гостя) на другой, отличной от первой, вычислительной системе (хосте) таким образом, чтобы эмулированное поведение как можно ближе соответствовало поведению оригинальной системы (гостя). Целью является максимально точное воспроизведение поведения в отличие от разных форм компьютерного моделирования, в которых имитируется поведение некоторой абстрактной модели (Википедия).

Эмулятор - виртуальное мобильное устройство, которое запускается на компьютере. При помощи эмулятора можно разрабатывать и тестировать приложения без использования реальных устройств. На рисунке 1.7 приведен пример запущенного стандартного эмулятора. Подробно работа с эмуляторами рассмотрена в лабораторной работе.

Рис. 1.7. Эмулятор Android SDK в процессе запуска и приложение "Hello, world!"

К достоинствам использования эмуляторов можно отнести простоту их использования и нулевую стоимость. Разработчику не нужно покупать огромное количество устройств с различными характеристиками, чтобы проверить работоспособность приложения на различных смартфонах. Достаточно создать несколько эмуляторов с требуемыми характеристиками и запустить на них приложение.

К сожалению, эмуляторы имеют и ряд недостатков:

Требуют много системных ресурсов.

Из-за различий в архитектуре процессоров компьютера и смартфона медленно запускаются. Современные персональные компьютеры построены на архитектурах x86 и x64, а большинство процессоров смартфонов на Android - ARM. Процесс эмуляции одной архитектуры на другой чрезвычайно сложен и происходит довольно медленно.

В некоторых случаях стандартного эмулятора недостаточно. Речь идет о возможностях смартфонов, которыми обычные компьютеры не обладают (например, наличие датчика gps или акселерометра). В таких случаях полноценную отладку можно провести только с использованием реального устройства.

Альтернативные эмуляторы

Стандартный эмулятор, поставляемый вместе с Android SDK, не устраивает многих. Существуют проекты, поддерживающие разработку и развитие альтернативных эмуляторов. В качестве примера можно привести Genymotion (см. рис 1.8) - быстрый эмулятор Android (по мнению его разработчиков). Он содержит предварительно настроенные образы Android (x86 с аппаратным ускорением OpenGL). Genymotion доступен для Linux, Windows и Mac OS X и требует для своей работы VirtualBox. Иными словами, Genymotion представляет собой виртуальную машину с установленной ОС Android, которую пользователь запускает так же, как и другие виртуальные машины. Проблема высокого потребления системных ресурсов, конечно, не исчезает, однако скорость запуска существенно увеличивается.

В настоящее время активно развивается.

(рис 1.8) Альтернативный эмулятор Genymotion

1.5 Возможности отладки на реальных устройствах

Разработанное приложение можно запустить на реальном устройстве, например, на смартфоне. Для этого необходимо проделать предварительную работу.

Для запуска приложений, разработанных в Android IDE, необходимо:

Настроить устройство (включить режим отладки по USB).

Настроить компьютер (для Windows необходимо установить нужный драйвер вручную, нужны права администратора).

Настроить среду и запустить проект на устройстве.

Подробности отладки на реальных устройствах описаны в лабораторной работе.

1.6 Примеры приложений

Google Play - это магазин приложений от Google, позволяющий владельцам устройств с операционной системой Android устанавливать и приобретать различные приложения. Учётная запись разработчика, которая даёт возможность публиковать приложения, стоит $25. В настоящее время Google Play насчитывает более миллиона различных приложений, каждый месяц пользователями загружается несколько миллиардов. Разумеется, далеко не все из них высокого качества и поддерживаются разработчиками, встречается и вредоносное программное обеспечение.

В настоящий момент доступно более 30 различных категорий приложений. Внутри каждой категории приложения упорядочены на основании рейтинга, отзывов, количества скачиваний, страны распространения и других факторов.

Время от времени редакция Google Play собирает коллекции приложений или игр, основанных на теме или сезонном событии. Коллекции пользуются популярностью у клиентов за счет своевременности и актуальности.

Приведем примеры интересных и удобных приложений, заслуженно удерживающих высокие места в своих категориях уже долгое время.

Популярное игровое приложение Cut the Rope позволяет разобраться в правилах игры прямо в ее процессе и не требует чтения сложных инструкций (см. рисунок 1.9). Идея игры предельно проста - в коробке сидит маленький зелёный монстр Ам Ням, которого надо кормить леденцами. Леденцы болтаются на веревках, и их надо правильно перерезать, чтобы леденец попал точно в рот Ам Няма. По ходу игры сложность уровней возрастает, появляются дополнительные препятствия. Попутно надо собирать звездочки, которые позволяют открывать новые локации.

(рис 1.9) Первый уровень игры Cut the Rope

Если вам нужен интерактивный помощник, который способен понимать сделанные устно указания и напоминать о делах в нужное время, приложение "Помнить все" (см. рис 1.10) - то, что вам нужно. Используя библиотеку для распознавания речи, оно анализирует полученную информацию, отображает ее в виде текста, который при необходимости можно исправить, и устанавливает время для напоминания.

(рис 1.10) Приложение "Помнить все" распознает русскую речь

Контрольные вопросы:

Каково устройство платформы Android?

Что представляет собой Android SDK?

Назовите основные средства разработки под Android.

Перечислите достоинства и недостатки эмуляторов Android.

Выясните объем продаж мобильных устройств с ОС Android.

Какая версия платформы наиболее популярна в настоящее время?