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1、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
2、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
3、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
4、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。
5、 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
6、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
7、(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
8、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
9、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
10、)，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P
11、roxy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
12、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 Inte
13、rface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,
14、 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
15、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，可減輕對Android資源的壓力，又能擺脫JRE的依賴，因而大幅提升幕後服務的執行效率。,39,總結: Android軟體開發之特色,Android是應用框架不是OS。 Android應用程式是跨語言的。 Android像桌面，C組件像桌腳，硬體像地面。而Java應用程式像桌上的水果。 不修地面、只修桌腳、維持桌面、穩定桌上的水果。 呈現軟硬體產業的大結合。,40, Q&A 願你好事多著落 (“Android”的諧音： 願(An)你好事多著落(droid),