Принципы работы операционной системы Android

Введение

Развитие мобильных устройств не стоит на месте, они завоевывают всё большую популярность среди пользователей. А доминирующей на рынке мобильной платформой является операционная система Android. Её доля ?60%. Согласно последнему отчету исследовательской компании Gartner, через несколько лет платформа Android может стать самой популярной операционной системой в мире, что является хорошим поводом для изучения как самой системы, так и сред разработки под неё.

Целью моей курсовой работы является изучение принципов работы операционной системы Android, а также освоение знаний по созданию программ для данной ОС.

" Родным" для Android языком программирования, о котором и пойдет речь, является Java. Для разработки используется среда Eclipseс надстройкой AndroidSDK и встроенным в SDK эмулятором мобильного устройства.

Java является объектно-ориентированным языком. Синтаксис программного кода для ПК и мобильных разнится, в AndroidSDK используется множество собственных библиотек, в первую очередь, обеспечивающих взаимодействие пользователя с устройством жестами.

1. Вступление

Android — операционная система для смартфонов, планшетов и нетбуков. Компания Google приобрела разработчика программного обеспечения Android inc. в 2005 году. Операционная система Android основана на модифицированном ядре Linux. Впоследствии, Google и другие участники Open Headset Alliance сотрудничали для совместной разработки этой новой операционной системы. Далее Android Open Source Project (AOSP) поручено поддержание и дальнейшее развитие платформы. У Android имеется большое сообщество разработчиков, которые расширяют функциональность устройств. Официально об OS Android стало известно 5 ноября 2007 года, когда было объявлено основание Open Headset Alliance — консорциум из 80 компаний

Android приложения включают в себя java-приложения и библиотеки, которые запускаются виртуальной машиной Dalvik. Библиотеки включают в себя систему управления, графику OpenGL ES 2.0, движок WebKit, графический движок SGL, SSL и библиотеки Bionic. OS Android состоит из 12 миллионов строк кода, в том числе 3-х миллионов строк XML, 2.8 миллионов строк на C, 2.1 миллиона строк на Java и 1.75 миллиона строк на C++.android операционный телефон файл

2. История OS Android

Компания Android inc. была основана в октябре 2003 года в Пало Альто, штат Калифорния. Основателями Android inc. были Энди Рубин, Рич Майнер, Ник Сирс и Крис Уайт.

В августе 2005 года компания Google приобрела Android inc. После этого Android inc. стала дочерней компанией Google. После покупки Энди Рубин, Рич Майнер и Крис Уайт остались в Android inc. После поглощения Android inc., в сети стали появляться слухи о том, что Google хочет выйти на рынок мобильных телефонов.

Получив поддержку Google, команда во главе с Энди Рубином начала работать над операционной системой базирующейся на ядре Linux. Тогда же, в декабре 2006 года поползли слухи о том, что Google планирует выпустить смартфон под свои брендом, так называемый «Гуглофон».

Все эти слухи опроверг Эрик Шмидт, заявив следующее: «Сегодняшнее заявление носит более амбициозный характер, чем выпуск смартфона под нашим брендом, о чем пресса спекулирует последние недели. Наше видение заключается в том, что мощнейшая платформа должна отдать свои силы тысячам различных моделей телефонов». После этих слов 5 ноября 2007 года и был представлен Open Headset Alliance — консорциум из множества компаний, в который вошли такие гиганты как: Broadcom Corporation, Google, HTC, Intel, LG, Marvell Technology Group, Motorola, Nvidia, Qualcomm, Samsung Electronics, Sprint Nextel, T-Mobile, Texas Instruments и другие.

Названия каждой очередной версии ОС Android представляет собой название какого-либо десерта. Первые буквы наименований в порядке версий соответствуют буквам латинского алфавита.

3. Среда разработки Eclipse

3.1 Подготовка к работе

Прежде всего для работы необходимо установить несколько компонентов:

· Java JDK

· Eclipse

· Android SDK

JavaDevelopmentKit (JDK) можно скачать с оффициального сайта Java, раздела «Загрузки» .

Для скачивания среды разработки Eclipseнужно перейти на сайт http://www.eclipse.org/ и в разделе «Загрузки» выбрать версию EclipseClassic.

Оставшийся компонент — AndroidSoftwareDevelopmentKit загружается по адресу http://developer.android.com/sdk/index.html.

3.2 Настройка программ

Устанавливаем Android SDK

Начнем с установки Android SDK. Первое что требуется — установить JDK.

Далее — запустить программу установки последней версии Android SDK.

После завершения установки запускаем SDK Manager. Выбираем packages, которые нужно установить. SDK Manager скачивает и устанавливает все выбранные пакеты, а затем перезапускается.

Рис. 1

Устанавливаем Eclipse

Следующий шаг — установка Eclipse. Eclipse поставляется в виде zip-архива. Распаковываем его в любую директорию, например, c: utilseclipse.

Теперь устанавливаем плагин для работы с android SDK — ADT Plugin. Запускаем Eclipse. Он предложит создать новый workspace, соглашаемся.

Выбираем Help>Install new software. Жмем кнопку «Add.», появляется окно «Add repository». В поле Name вводим «ADT Plugin», в поле Location указываем https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/. Ставим галочку «Developer Tools», дважды жмем Next, принимаем лицензионное соглашение. После завершения загрузки плагина перегружаем Eclipse.

Рис. 2

Осталось указать Eclipse путь к Android SDK. Открываем Window>>Preferences>>Android, в графе SDK

Location вводим c: program filesAndroidandroid-sdk. Жмем кнопку «Apply» — появится список установленных API. Закрываем окно — Eclipse и Android SDK установлены.

Рис. 3

3.3 Создание проекта

Для создания нового Android проекта необходимо выбрать FileNewProjectAndroidAndroidProject

Рис. 4

Далее идет настройка проекта:

Рис. 5

На первых порах настройки не так важны, достаточно назвать проект и выбрать версию API, остальное можно оставить по-умолчанию.

4. Структура проекта

Рис. 6

На рисунке показана структура Androidпроекта, в которой большая часть файлов — автогенерируемые. Программист работает лишь с папкой res, в которой хранятся ресурсы, которые используются в проекте и src — папку, содержащую исходный код классов.

5. Android Manifest

В структуре Android проекта одним из важнейших файлов является Android Manifest.xml.

package="com.example.hello"

android:versionCode="1″

android:versionName="1.0″ >

android:minSdkVersion="8″

android:targetSdkVersion="15″ />

android:icon="@drawable/ic_launcher"

android:label="@string/app_name"

android:theme="@style/AppTheme" >

android:name=".MainActivity"

android:label="@string/title_activity_main" >

Файл манифеста выполняет следующие функции:

· Объявляет имя Java-пакета данного приложения.

· Описывает компоненты приложения — деятельности, службы, приемники, широковещательных намерений и контент провайдеры, из которых приложение состоит.

· Объявляет, какие разрешения должно иметь приложения для обращения к защищенным частям API и взаимодействия с другими приложениями.

· Объявляет разрешения, которые сторонние приложения обязаны иметь, чтобы взаимодействовать с компонентами данного приложения.

· Объявляет минимальный уровень APIAndroid, которого требует приложение.

· Перечисляет библиотеки, с которыми приложение должно быть связано.

Редактировать файл манифеста можно вручную, записывая XML-код непосредственно в файл, или через визуальный редактор ManifestEditor, что является наиболее удобным способом для новичков.

Общая структура манифеста Рис. 7

— Корневой раздел файла. По умолчанию создается с 4 атрибутами:

Xmls:android- Определяет пространство имен Android. Строка одинакова для любого проекта.

Package — определяет имя пакета приложения.

Android:versionCode-Указывает внутренний номер версии.

Android:versionName — указывает номер пользовательской версии.

<Permission>объявляет разрешение, которое используется для ограничения доступа к определенным компонентам или функциональности данного приложения. В этой секции описываются права, которые должны запросить другие приложения для получения доступа к вашему приложению.

Запрашивает разрешения, которые должны быть предоставлены приложению для его полного функционирования.

— Элемент, определяющий имя для набора логически связанных разрешений. Этот элемент не объявляет разрешение непосредственно, только категорию, в которую могут быть помещены разрешения.

— Элемент объявляет объект Instrumentation, который дает возможность контроллировать взаимодействие приложений с системой. Обычно используется только при отладке и тестировании прилоения.

позволяет объявлять совместимость приложения с указанной версией платформы Android.

— указывает требуемую для приложения аппаратную и программную конфигурацию мобильного устройства.

— Элемент, определяющий соответствие требований приложения к функционалу устройства.

определяет разрешение экрана, требуемое для функционирования устройства.

— Важный элемент манифеста, содержащий описание компонентов приложения, доступных в пакете.

6. Компоненты Android приложения

6.1 Деятельность (Activity)

Деятельность представляет собой визуальный пользовательский интерфейс — окно. Обычно она занимает полностью весь экран мобильного устройства.

Деятельность может использовать дополнительные всплывающие окна.

Приложение может иметь несколько активностей, при переходе на другую активность — предыдущая замораживается, а сама она вносится и сохраняется в стек деятельностей.

6.2 Службы Служба не имеет пользовательского интерфейса и выполняется в фоновом режиме в течение неопределенное периода времени. Служба будет выполняться в системе до тех пор, пока не выполнит свою работу.

Приложения могут подключаться к службе и с помощью интерфейса управлять ею.

6.3 Приемники широковещательных сообщений Приемник широковещательных сообщений — компонент, позволяющий принимать данные от внешних событий и реагировать на них. Инициализировать передачи могут другие приложения и службы.

Приемники широковещательных сообщений не имеют пользовательского интерфейса. Однако они могут запустить деятельность в ответ на полученное событие.

6.4 Контент-провайдеры Контент-провайдер предоставляет определенный набор данных доступным для приложения. Данные могут быть сохранены в файловой системе, в базе данных или любым другим способом.

7. Ресурсы проекта Файлы ресурсов, которые используются в проекте хранятся в каталоге /res и делятся на подкатегории:

res/drawable — Каталог, который содержит изображения

res/anim — Каталог, содержащий XML-файлы, в которых описывается анимация (скомпилированные анимационные файлы)

res/menu — Каталог, содержащий ХМL-файлы, в которых описываются меню

res/values — Каталог, содержащий другие ресурсы (строки, стили, цвета) в виде XML-файлов

res/xml — Каталог с дополнительными XML-файлами (скомпилированные произвольные ХМL-файлы)

res/raw — Каталог, содержащие различные данные не в формате XML (нескомпилированные необработанные (raw) файлы)

8. Разметка Разметка — это совокупность элементов пользовательского интерфейса и их расположения для конкретного окна (деятельности). Разметку можно объявлять двумя способами:

· Объявить элементы пользовательского интерфейса в XML коде.

· Создать разметку окна в коде программы во время выполнения.

Eclipse позволяет редактировать XML файлы, содержащиеся в каталоге /res/layout, с помощью графического редактора LayoutEditor, позволяющий увидеть, как будут расположены все объекты, объявленные в XML.

8.1 Объявление в XML

Каждый файл разметки должен содержать только один корневой элемент, который должен быть элементом представления Viewили ViewGroup (это классы-наследники Layout, используемые для создания внутри них каких-либо объектов или других View, в определенном контексте их можно назвать «контейнарами»).

Можно дополнять корневой элемент дополнительными, которые постепенно позволят создать иерархию элементов, которую определяет разметка.

Объявление элемента в XML коде разметки на примере TextView (самого простейшего контейнера, отображающего текст):

//Стандартная строка, обозначающая кодировку и версию XML.

Android:orientation="vertical"//Задание ориентации экрана на данной разметке. Android:layout_width="fill_parent"//Задание ширины относительно экрана

Android:layout_height="fill_parent">//Задание высоты разметки относительно экрана

Android:id="@+id/TextView01"//Указание ID объекта

Android:layout_width="fill_parent"//Ширины

Android:layout_heigth="wrap_content"//Высоты

Android:text="@String/hello"//Вставка текста из строковой константы

?>

8.2 Инициализация представлений (Layout)

При запуске деятельности, система должна получить ссылку на корневой элемент представления, который будет использоваться для графической прорисовки изображения на экране мобильного телефона.

Чтобы это сделать необходимо в методе onCreate () вызвать метод setContentView ()передав ему в качестве параметра ссылку на ресурс разметки в виде:

setContentView (R.layout.layout_file_name)

Пример загрузки разметки в коде программы:

publicvoidonCreate (BundlesavedInstanceState) {

super.onCreate (savedInstanceState);

setContentView (R.layout.activity_main);

}

Прорисовка начнется с корневого элемента и продолжится подгрузкой дочерних.

8.3 Стандартные разметки Существуют следующие стандартные виды разметок:

· FrameLayout

· LinearLayout

· TableLayout

· RelativeLayout

Рис. 8. Иерархия классов разметок.

Frame layout

Это самый простой тип разметки, на нем можно обычно размещают один дочерний элемент с параметрами fill_parrent и для ширины и для высоты. Объясняется это тем, что все последующие дочерние элементы накладываются друг на друга. Пример с двумя дочерними элементами:

xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"

android:id="@+id/FrameLayout1″

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="fill_parent"

android:layout_gravity="center" >

android:layout_width="fill_parent"

android:layout_height="fill_parent"

android:text="@string/HelloButton"

android:id="@+id/Button01″

/>

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:text="@+id/Button02″

android:id="@+id/Button02″

/>

Выглядит на экране мобильного это так:

Linear Layout

Данная разметка выравнивает все дочерние объекты в одном направлении. Все дочерние элементы помещаются на разметку один за другим.

xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"

android:id="@+id/LinearLayout2″

android:layout_width="match_parent"

android:layout_height="fill_parent"

android:layout_gravity="top"

android:orientation="vertical" >

android:id="@+id/Button01″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:text=" Button01″ />

android:id="@+id/Button02″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:text=" Button02″ />

android:id="@+id/Button03″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:text=" Button03″ />

android:id="@+id/Button04″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:text=" Button04″ />

android:id="@+id/TextView01″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:text="@string/HelloButton" />

Table Layout

Разметка позиционирует свои дочерние элементы в строки и столбцы. При формировании таблицы можно оставлять некоторые ячейки пустыми.

При создании разметки для строк используются объекты TableRow. Строка может не иметь ячеек, или иметь одну и более. Каждая ячейка может быть контейнером для View или ViewGroup. Допускается вложить другой Tableили Linearlayoutв ячейку.

Relative Layout

Такая разметка позволяет располагать дочерние элементы относительно родительского или соседнего дочернего (по идентификатору элемента).

В относительной разметке дочерние элементы расположены так, что если первый находится в центре экрана, то другие будут расположены относительно центра. Соседние элементы обращаются к такому элементу по идентификатору => он должен быть создан первым.

android:id="@+id/RelativeLayout1″

android:layout_width="fill_parent"

android:layout_height="fill_parent" >

android:id="@+id/button_center"

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:height="20pt"

android:longClickable="true"

android:text=" 1″

android:width="20pt"

android:layout_centerVertical="true"

android:layout_centerInParent="true" />

android:id="@+id/button2″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:layout_alignParentBottom="true"

android:layout_alignParentLeft="false"

android:layout_alignParentRight="false"

android:height="20pt"

android:longClickable="true"

android:text=" 2″

android:width="20pt" />

android:id="@+id/button3″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:layout_alignParentBottom="true"

android:layout_alignParentRight="true"

android:height="20pt"

android:longClickable="true"

android:text=" 3″

android:width="20pt" />

android:id="@+id/button4″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:layout_alignParentRight="true"

android:layout_alignParentTop="true"

android:height="20pt"

android:longClickable="true"

android:text=" 4″

android:width="20pt" />

android:id="@+id/button5″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:layout_centerVertical="true"

android:layout_marginLeft="30sp"

android:height="20pt"

android:longClickable="true"

android:text=" 5″

android:width="20pt" />

android:id="@+id/button6″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:height="20pt"

android:longClickable="true"

android:text=" 6″

android:width="20pt" />

android:id="@+id/button1″

android:layout_width="wrap_content"

android:layout_height="wrap_content"

android:layout_alignBaseline="@+id/button_center"

android:layout_alignBottom="@+id/button_center"

android:layout_alignParentRight="true"

android:layout_alignWithParentIfMissing="false"

android:layout_centerHorizontal="false"

android:layout_centerInParent="true"

android:layout_marginRight="30sp"

android:text=" 7″ />