Основы разработки многооконных Android-приложений

Для мобильных приложений главным ограничением является размер экрана устройства. Очень часто невозможно разместить все элементы полнофункционального приложения так, чтобы их можно было увидеть одновременно. Очевидным решением этой проблемы является разделение интерфейса на части по какому-либо принципу. Основные пути решения этой проблемы:

• Использовать различные сообщения (диалоговые окна, уведомления, всплывающие подсказки). Этот способ наиболее прост и не требует редактирования файла манифеста, однако очевидно, что так можно решить только часть задач.
• Использовать в одном приложении несколько активностей. Способ универсальный и подходит для любых приложений, однако прежде чем его реализовывать, необходимо очень хорошо продумать структуру будущего приложения. Здесь требуется редактировать манифест и организовать переключение между различными активностями удобным для пользователя способом.
• Разместить компоненты на активности таким образом, что в нужный момент можно будет легко переключиться на работу с другой частью интерфейса.

Элементы для построения интерфейса

Кнопки

Кнопка (Button) состоит из текста и/или изображения, которые дают понять пользователю, что произойдёт, если нажать на эту кнопку. Важно помнить, что человек по своей природе привык взаимодействовать с объектами, поэтому фон у кнопки абсолютно не обязателен.

Кнопка-изображение

Кнопка-текст

Введение в разработку приложений для ОС Android

1. История обновлений ОС Android
2. Архитектура Android
3. Android SDK
4. Android IDE (ADT) и Android Studio
5. Intel XDK и Intel Beacon Mountain
6. Marmalade SDK
7. 1С:Предприятие 8. Расширение для карманных компьютеров
8. Стандартный эмулятор Android
9. Альтернативный эмулятор Genymotion
10. Возможности отладки на реальных устройствах
11. Состав приложения
12. Установка Android Studio 1.0.1 на Mac OS X 10.8.5
13. Создание HelloWorld проекта в Android Studio
14. Запуск приложения на эмуляторе из Android Studio
15. Запуск проекта на устройстве
16. Основные виды Android-приложений
17. Организация исполнения приложений в ОС Android
18. Внутренняя организация приложений под Android: архитектура и основные компоненты
19. Активности (Activities)
20. Сервисы (Services)
21. Контент-провайдеры (Content Providers)
22. Приемники широковещательных сообщений (Broadcast Receivers)
23. Манифест приложения
24. Ресурсы приложения
25. Разработка простого приложения "Угадай число" для Android
26. Особенности визуального дизайна интерфейсов
27. Строительные блоки визуального дизайна интерфейсов
28. Элементы управления и дизайн навигации
29. Android Guideline. Рекомендации по проектированию GUI под Android
30. Пример разработки интерфейса приложения, которое ищет в сети Интернет изображения по запросу пользователя
31. Элементы для построения интерфейса
32. Основы разработки многооконных Android-приложений
33. Тест на знание основ разработки приложений для ОС Android

Пример разработки интерфейса приложения, которое ищет в сети Интернет изображения по запросу пользователя

Пример разработки интерфейса приложения, которое ищет в сети Интернет изображения по запросу пользователя, позволяет оценивать их, скачивать, и посещать интернет-страницы сайтов, на которых было найдено изображение.

Интерфейс главной активности. На нём присутствуют поле ввода текста для запроса пользователя и кнопка, начинающая поиск изображений. Внизу экрана две кнопки: "like" и "dislike", с их помощью пользователь сможет оценить изображение. После того, как пользователь сделает оценку изображения, текущее изображение закрывается и загружается следующее.

Android Guideline. Рекомендации по проектированию GUI под Android

Когда платформа Android только появилась, не было никаких рекомендаций по разработке дизайна, поэтому все разработчики проектировали внешний вид приложений по своему вкусу. Отсутствие единого стиля сказалось на интерфейсах не лучшим образом, многие программы были откровенно некрасивы и неудобны. Кроме того, операционная система Android работает на устройствах с различными экранами, и разработчику необходимо помнить, что его приложение должно масштабироваться под различные параметры смартфонов и планшетов.

В настоящее время существует стандарт Android Design, и, если вы хотите, чтобы ваше приложение стало по-настоящему популярным и нужным, настоятельно рекомендуем его придерживаться. Далее мы рассмотрим основные принципы дизайна.

Приведем выдержки из рекомендаций по дизайну:

• Реальные объекты гораздо веселее, чем кнопки и меню. Позвольте людям манипулировать знакомыми вещами! Тогда работа будет эффективнее.
• Картинки работают быстрее, чем слова.
• Используйте короткие фразы, состоящие из простых слов. Люди часто пропускают предложения, если они слишком длинные.
• Никогда не теряйте пользовательскую информацию. Если человеку придется вводить данные повторно, велика вероятность того, что он откажется использовать ваше приложение.
• Если объекты похожи, они должны выполнять сходные действия.
• Показывайте только то, что необходимо пользователю именно в этот момент.
• Выводите пользователю сообщения, только если вопрос действительно важен.
• Делайте важные вещи быстро.
• Разбивайте сложные задачи на несколько простых шагов.
• Будьте вежливы и корректны в общении с пользователем.
• Пользователь всегда должен быть уверен в том, что он знает, где сейчас находится. На любом шаге он должен иметь возможность вернуться назад, даже если это прервет выполнение какой-то задачи.
• Используйте интерфейсные элементы, которые будут работать в любой ситуации.
• Самый главный принцип - НЕ УСЛОЖНЯЙТЕ пользователю жизнь!

Элементы управления и дизайн навигации

Элементы управления - это доступные для манипулирования самодостаточные экранные объекты, посредством которых люди взаимодействуют с цифровыми продуктами. Элементы управления (controls, другое название - widgets - сокращение от windows gadgets - оконные приспособления) - это базовые строительные блоки графического пользовательского интерфейса.

Рассматривая элементы управления с учетом целей пользователя, их можно разбить на четыре основные категории:

• командные элементы управления, применяемые для выполнения функций;
• элементы выбора, позволяющие выбирать данные или настройки;
• элементы ввода, применяемые для ввода данных;
• элементы отображения, используемые для наглядного непосредственного манипулирования.

Некоторые элементы управления сочетают в себе свойства более чем одной категории.

Строительные блоки визуального дизайна интерфейсов

Дизайн интерфейсов сводится к вопросу о том, как оформить и расположить визуальные элементы таким образом, чтобы внятно отразить поведение и представить информацию. Каждый элемент визуальной композиции имеет ряд свойств, и сочетание этих свойств придает элементу смысл. Пользователь получает возможность разобраться в интерфейсе благодаря различным способам приложения этих свойств к каждому из элементов интерфейса. В тех случаях, когда два объекта обладают общими свойствами, пользователь предположит, что эти объекты связаны или похожи. Когда пользователи видят, что свойства отличаются, они предполагают, что объекты не связаны.

Создавая пользовательский интерфейс, проанализируйте перечисленные ниже визуальные свойства каждого элемента или группы элементов. Чтобы создать полезный и привлекательный пользовательский интерфейс, следует тщательно поработать с каждым из этих свойств.

Особенности визуального дизайна интерфейсов

Силы, вложенные в разработку модели поведения программного продукта, будут потрачены впустую, если вы не сумеете должным образом донести до пользователей принципы этого поведения. В случае мобильных продуктов это делается визуальными средствами - путем отображения объектов на дисплее (в некоторых случаях целесообразно использовать тактильные ощущения от нажатия).

Разработка простого приложения "Угадай число" для Android

Чтобы дальнейшие действия приобрели некоторый смысл, сформулируем задачу, которую будет решать наше приложение, назовем его "Угадай число". Суть приложения в том, что программа случайным образом "загадывает" число от 0 до 100, а пользователь должен угадать это число. При каждом вводе числа, программа сообщает пользователю результат: введенное число больше загаданного, меньше или же "Ура, победа!" число угадано.

Ресурсы приложения под Android

При разработке мобильных приложений необходимо выработать привычку отделять ресурсы приложения от кода. К ресурсам приложения могут относиться: изображения, строки, цвета, компоновки элементов пользовательского интерфейса (layout) и т. д. Отделение ресурсов от кода позволяет использовать альтернативные ресурсы для различных конфигураций устройств: язык, разрешение экрана и т. д. Для обеспечения совместимости с различными конфигурациями, ресурсы необходимо сгруппировать в директории по типу ресурсов и конфигурации устройства, полученные директории поместить в папку res/.

Для любого типа ресурсов можно определить две группы. Первая определяет ресурсы, которые будут использоваться независимо от конфигурации устройства или в том случае, когда под конфигурацию нет подходящих альтернативных ресурсов. Эта группа называется ресурсы по умолчанию (default). Вторая группа определяет ресурсы, подходящие для определенной конфигурации устройства, размещается в директории с названием, обозначающим данную конфигурацию. Такие ресурсы называются альтернативными.

Манифест приложения под Android

Корневой каталог каждого приложения под Android должен содержать файл AndroidManifest.xml (в точности с таким названием). Манифест приложения содержит всю необходимую информацию, используемую системой для запуска и выполнения приложения. Основная информация, содержащаяся в манифесте:

• Имя Java пакета приложения, которое используется как уникальный идентификатор приложения.
• Описание компонентов приложения: активностей, сервисов, приемников широковещательных сообщений и контент-провайдеров, которые составляют приложение. Для каждого компонента приложения определено имя соответствующего класса и объявлены их основные свойства (например, с какими сообщениями-намерениями они могут работать). Эта информация позволяет системе Android узнать какие компоненты и при каких условиях могут быть запущены.
• Определение процессов, в которых будут выполняться компоненты приложения.
• Объявление полномочий, которыми должно обладать приложение для доступа к защищенным частям API и взаимодействия с другими приложениями.
• Объявление полномочий, которыми должны обладать другие приложения для взаимодействия с компонентами данного.
• Список вспомогательных классов, которые предоставляют информацию о ходе выполнения приложения. Эти объявления содержатся в манифесте пока идет разработка и отладка приложения, перед публикацией приложения они удаляются.
• Определение минимального уровня Android API для приложения.
• Список библиотек связанных с приложением.

В файле манифеста только два элемента: <manifest> и <application> являются обязательными и при этом встречаются ровно по одному разу. Остальные элементы могут встречаться несколько раз или не появляться совсем, в этом случае манифест определяет пустое приложение.

Приемники широковещательных сообщений (Broadcast Receivers)

Каждый широковещательный приемник является наследником класса BroadcastReceiver. Этот класс рассчитан на получение объектов-намерений отправленных методом sendBroadcast().

Можно выделить две разновидности широковещательных сообщений:

• Нормальные широковещательные сообщения передаются с помощью Context.sendBroadcast в асинхронном режиме. Все приемники срабатывают в неопределенном порядке, часто в одно и то же время.
• Направленные широковещательные сообщения передаются с помощью Context.sendOrderedBroadcast только одному приемнику в один момент времени. Как только приемник сработает, он может передать сообщение следующему приемнику, а может прервать вещание так, что больше ни один приемник это сообщение не получит.

Даже в случае нормального широковещания могут сложиться ситуации, в которых система будет передавать сообщения только одному приемнику в один момент времени. Особенно это актуально для приемников, которые требуют создания процессов, чтобы не перегружать систему новыми процессами. Однако в этом случае ни один приемник не может прервать широковещание.

Объект типа BroadcastReceiver действителен только во время вызова метода onRecieve(), как только метод выполнен, система завершает работу объекта и больше не активирует его.

Подробнее о приемниках широковещательных сообщений.

Реализация контент-провайдера в Android приложении

Контент-провайдер управляет доступом к хранилищу данных. Для реализации провайдера в Android приложении должен быть создан набор классов в соответствии с манифестом приложения. Один из этих классов должен быть наследником класса ContentProvider, который обеспечивает интерфейс между контент-провайдером и другими приложениями. Основное назначение этого компонента приложения заключается в предоставлении другим приложениям доступа к данным, однако ничто не мешает в приложении иметь активность, которая позволит пользователю запрашивать и изменять данные, находящиеся под управлением контент-провайдера.

В мобильных приложениях контент-провайдеры необходимы в следующих случаях:

• приложение предоставляет сложные данные или файлы другим приложениям;
• приложение позволяет пользователям копировать сложные данные в другие приложения;
• приложение предоставляет специальные варианты поиска, используя поисковую платформу (framework).

Жизненный цикл сервиса в Android

Сервис (Service) является компонентом приложения, предназначенным для выполнения длительных операций в фоновом режиме. Существует два способа существования сервисов:

• первый заключается в том, что сервис запущен (started) и работает самостоятельно в фоновом режиме, так он может работать неопределенно долго, пока не выполнит свою задачу;
• второй заключается в том, что сервис привязан (bound) к некоторому компоненту или нескольким компонентам, в этом случае сервис предлагает интерфейс для взаимодействия с компонентом и работает пока привязан хотя бы к одному компоненту, как только связь со всеми компонентами разрывается сервис завершает свою работу.

Что такое активность (activity) в Android

Активность - окно, несущее графический интерфейс пользователя. Окно активности обычно занимает весь экран устройства, однако вполне возможно создавать полупрозрачные или плавающие диалоговые окна. Мобильные приложения обычно являются многооконными, т. е. содержат несколько активностей, по одной на каждое окно. Одна из активностей определяется как "главная", и именно ее пользователь видит при первом запуске приложения.

Внутренняя организация приложений под Android: архитектура и основные компоненты

Система Android выстроена таким образом, что любое приложение может запускать необходимый компонент другого приложения. Например, если приложение предполагает использование камеры для создания фотографий, совершенно необязательно создавать в этом приложении активность для работы с камерой. Наверняка на устройстве уже есть приложение для получения фотографий с камеры, достаточно запустить соответствующую активность, сделать фотографию и вернуть ее в приложение, так что пользователь будет считать, что камера часть приложения, с которым он работает.

Когда система запускает компонент, она запускает процесс приложения, которому принадлежит компонент, если он еще не запущен, и создает экземпляры классов, необходимых компоненту. Поэтому в отличие от большинства других систем, в системе Android приложения не имеют единой точки входа (нет метода main(), например). В силу запуска каждого приложения в отдельном процессе и ограничений на доступ к файлам, приложение не может напрямую активировать компонент другого приложения. Таким образом для активации компонента другого приложения необходимо послать системе сообщение о намерении запустить определенный компонент, система активирует его.

Можно выделить четыре различных типа компонентов, каждый тип служит для достижения определенной цели и имеет свой особый жизненный цикл, который определяет способы создания и разрушения соответствующего компонента.

Организация исполнения приложений в ОС Android

После установки каждое Android приложение "живет" в своей собственной безопасной "песочнице", рассмотрим, как это выглядит:

• операционная система Android является многопользовательской ОС, в которой каждое приложение рассматривается как отдельный пользователь;
• по умолчанию, система назначает каждому приложению уникальный пользовательский ID, который используется только системой и неизвестен приложению;
• система устанавливает права доступа ко всем файлам приложения следующим образом: доступ к элементам приложения имеет только пользователь с соответствующим ID;
• каждому приложению соответствует отдельный Linux процесс, который запускается, как только это необходимо хотя бы одному компоненту приложения, процесс прекращает работу, когда ни один компонент приложения не использует его или же системе требуется освободить память для других (возможно, более важных) приложений;
• каждому процессу соответствует отдельный экземпляр виртуальной машины Dalvik, в связи с этим код приложения исполняется изолировано от других приложений.

Перечисленные идеи функционирования приложения в ОС Android реализуют принцип минимальных привилегий, т. е. каждому приложению, по умолчанию, разрешен доступ только к компонентам, необходимым для его работы и никаким больше.

Однако, в случае необходимости приложения могут получить доступ к данным других приложений и системным сервисам (услугам). В случае, когда двум приложениям необходимо иметь доступ к файлам друг друга, им присваивается один и тот же пользовательский ID. Для экономии системных ресурсов такие приложения запускаются в одном Linux процессе и делят между собой один и тот же экземпляр виртуальной машины, в этом случае приложения также должны быть подписаны одним сертификатом. В случае же, когда приложению требуется доступ к системным данным, например, контактам, SMS сообщениям, картам памяти, камере, Bluetooth и т. д., пользователю необходимо дать приложению такие полномочия во время установки его на устройство.

Основные виды Android-приложений

Приступая к разработке мобильных приложений хорошо бы иметь представление о том, какие виды приложений существуют. Дело в том, что если удастся определить к какому типу относится приложение, то становится понятнее на какие моменты в процессе его разработки необходимо обращать основное внимание. Можно выделить следующие виды приложений:

• Приложения переднего плана выполняют свои функции только, когда видимы на экране, в противном же случае их выполнение приостанавливается. Такими приложениями являются, например, игры, текстовые редакторы, видеопроигрыватели. При разработке таких приложений необходимо очень внимательно изучить жизненный цикл активности, чтобы переключения в фоновый режим и обратно проходили гладко (бесшовно), т. е. при возвращении приложения на передний план было незаметно, что оно вообще куда-то пропадало. Для достижения этой гладкости необходимо следить за тем, чтобы при входе в фоновый режим приложение сохраняло свое состояние, а при выходе на передний план восстанавливало его. Еще один важный момент, на который обязательно надо обратить внимание при разработке приложений переднего плана, удобный и интуитивно понятный интерфейс.
• Фоновые приложения после настройки не предполагают взаимодействия с пользователем, большую часть времени находятся и работают в скрытом состоянии. Примерами таких приложений могут служить, службы экранирования звонков, SMS-автоответчики. В большинстве своем фоновые приложения нацелены на отслеживание событий, порождаемых аппаратным обеспечением, системой или другими приложениями, работают незаметно. Можно создавать совершенно невидимые сервисы, но тогда они будут неуправляемыми. Минимум действий, которые необходимо позволить пользователю: санкционирование запуска сервиса, настройка, приостановка и прерывание его работы при необходимости.
• Смешанные приложения большую часть времени работают в фоновом режиме, однако допускают взаимодействие с пользователем и после настройки. Обычно взаимодействие с пользователем сводится к уведомлению о каких-либо событиях. Примерами таких приложений могут служить мультимедиа-проигрыватели, программы для обмена текстовыми сообщениями (чаты), почтовые клиенты. Возможность реагировать на пользовательский ввод и при этом не терять работоспособности в фоновом режиме является характерной особенностью смешанных приложений. Такие приложения обычно содержат как видимые активности, так и скрытые (фоновые) сервисы, и при взаимодействии с пользователем должны учитывать свое текущее состояние. Возможно потребуется обновлять графический интерфейс, если приложение находится на переднем плане, или же посылать пользователю уведомления из фонового режима, чтобы держать его в курсе происходящего. И эти особенности необходимо учитывать при разработке подобных приложений.
• Виджеты - небольшие приложения, отображаемые в виде графического объекта на рабочем столе. Примерами могут служить, приложения для отображения динамической информации, такой как заряд батареи, прогноз погоды, дата и время. Разумеется, сложные приложения могут содержать элементы каждого из рассмотренных видов. Планируя разработку приложения, необходимо определить способ его использования, только после этого приступать к проектированию и непосредственно разработке.

Запуск Android-проекта на мобильном устройстве

Прежде чем запустить проект на реальном устройстве, необходимо:

• Настроить устройство
• Настроить компьютер
• Настроить среду

Запуск приложения на эмуляторе из Android Studio

Если нажать на кнопку на панели инструментов, изображающую смартфон, то откроется Android Virtual Device Manager.

Android Virtual Device Manager