Евгений Умрихин Санкт-Петербург «БХВ-Петербург» -018.1 У55 Умрихин Е. Д. У55 Разработка Android-приложений на С# с использованием Xamarin с нуля. — СПб.: БХВ-Петербург, 2021. — 336 с.: ил. — (С нуля) Рассмотрены особенности создания Android-приложений при помощи Visual Studio Community на C#. Книга знакомит читателя со структурой проектов Xamarin.Android, с особенностями сборки и отладки приложений. Рассматриваются основные подходы к разработке Android-приложений, методы построения интерфейса, хранения данных, показана интеграция мобильных приложений с вебслужбами, описаны особенности распространения и публикации приложений в магазине Google Play, разобраны основные методы монетизации мобильного контента. Представлены многочисленные примеры кода для решения различных задач, который можно использовать в своих приложениях. Для начинающих разработчиков -018.1 Группа подготовки издания: Руководитель проекта Зав. редакцией Компьютерная верстка Дизайн обложки Павел Шалин Екатерина Сависте Ольги Сергиенко Карины Соловьевой "БХВ-Петербург", 191036, Санкт-Петербург, Гончарная ул., 20. © Умрихин Е. Д., 2021 © Оформление. ООО "БХВ-Петербург", ООО "БХВ", 2021 <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ............................................................................................................................ 5 Что вы узнаете из этой книги? .......................................................................................................7 Что нужно знать? .............................................................................................................................8 Основные термины и понятия ........................................................................................................8 Об авторе ..........................................................................................................................................9 . Освоение интегрированной среды разработки (IDE) ............................. 11 Знакомство с Visual Studio Community ........................................................................................ 11 Содержание проекта ...................................................................................................................... 12 Ресурсы приложения ..................................................................................................................... 13 Проектирование экранных форм..................................................................................................15 Редактор кода ................................................................................................................................. 16 Приложение HelloWorld................................................................................................................ 17 Локализация приложений ............................................................................................................. 21 Принципы работы приложения и основы архитектуры ............................................................. 23 Описание исходного кода ............................................................................................................. 26 Тестирование и отладка приложения .......................................................................................... 29 . Работа с Activity ............................................................................................. 31 Жизненный цикл приложения ...................................................................................................... 31 Управление жизненным циклом ..................................................................................................35 Атрибут [Activity] и основные свойства активности .................................................................. 38 Намерения и передача данных между Activity ........................................................................... 41 Получение результата из Activity ................................................................................................. 46 Сохранение настроек Activity ....................................................................................................... 52 Взаимодействие между Activity ................................................................................................... 54 Передача данных между Activity через статические переменные ............................................ 56 Диалоговые Activity ...................................................................................................................... 57 . Выбор и использование управляющих компонентов ............................ 60 Layouts в Android ........................................................................................................................... 60 Контейнер ScrollView .................................................................................................................... 67 Элемент TextView ........................................................................................................................... 67 Элемент EditText ............................................................................................................................ 68 Элемент Button ............................................................................................................................... 69 Элемент Checkbox .......................................................................................................................... 78 Элемент RadioButton ..................................................................................................................... 78 Элемент SeekBar ............................................................................................................................ 79 Элемент ImageView........................................................................................................................ 86 Анимация свойств ......................................................................................................................... 91 Оглавление Адаптеры и списки ........................................................................................................................ 94 Выбор даты и времени ................................................................................................................ 109 Создание меню............................................................................................................................. 110 Элемент Toolbar........................................................................................................................... 116 Контекстная панель действий .................................................................................................... 119 Введение во фрагменты .............................................................................................................. 124 Разработка интерфейса в стиле WhatsApp ................................................................................ 128 Использование асинхронных методов ....................................................................................... 135 Элемент SwipeRefreshLayout ....................................................................................................... 140 Создание экранных заставок ...................................................................................................... 142 Перелистывание страниц и ViewPager ...................................................................................... 145 Создание собственных компонентов ......................................................................................... 148 Компоненты построения диаграмм............................................................................................ 151 Создание интерфейса в стиле Gmail .......................................................................................... 156 . Запись и чтение данных ............................................................................. 165 Чтение и сохранение файлов ...................................................................................................... 165 Основы работы с SQLite ............................................................................................................. 174 Добавление, удаление и обновление данных в SQLite ............................................................ 182 Динамический поиск по базе данных SQLite ............................................................................ 188 . Работа с веб-сервисами ............................................................................... 194 Введение в веб-сервисы .............................................................................................................. 194 Веб-службы ASP.NET (ASMX) .................................................................................................. 195 Использование служб RESTful...................................................................................................207 . Обзор основных функций .......................................................................... 219 Телефонные звонки ..................................................................................................................... 219 Отправка СМС ............................................................................................................................. 222 Работа с контактами .................................................................................................................... 226 Определение местоположения ...................................................................................................235 Захват изображения и работа с камерой.................................................................................... 240 Распознавание речи ..................................................................................................................... 248 Введение в сервисы ..................................................................................................................... 252 Широковещательные приёмники ............................................................................................... 257 Уведомления ................................................................................................................................ 261 Разработка сканера кассовых чеков ........................................................................................... 264 Оптическое распознавание символов ........................................................................................ 270 Разработка экранных виджетов ..................................................................................................276 Вывод данных на печать ............................................................................................................. 284 Компонент ShortcutBadger .......................................................................................................... 289 Использование диспетчера оповещений ................................................................................... 290 Отслеживание телефонных звонков .......................................................................................... 293 . Сборка и распространение приложений ................................................. 305 Создание подписанного apk ....................................................................................................... 305 Публикация приложения в Play Market ..................................................................................... 311 Монетизация мобильных приложений ...................................................................................... 314 Заключение ................................................................................................................... 329 Предметный указатель ............................................................................................... 332 <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> <0> ВВЕДЕНИЕ Мобильные устройства давно вошли в нашу жизнь. За последние годы лишь укрепился тренд в увеличении доли смартфонов и планшетов на рынках мобильных телефонов и персональных компьютеров. Бизнес все активнее переносит свои сервисы на мобильные площадки. Безусловным лидером среди таких платформ является операционная система Android. По данным различных источников, ее доля достигла 90% всего рынка мобильных операционных систем. Компания Google — разработчик этой операционной системы — предоставляет всю необходимую инфраструктуру для создания и распространения программных решений для мобильных устройств на базе Android. Вместе с тем официальной средой разработки приложений считается Android Studio, которая включает такие языки программирования, как Java, Kotlin, С++. Эти средства разработки принято считать нативными. Использование нативных средств разработки — довольно правильный подход при создании качественных бизнес-приложений. Однако на практике такой способ не всегда оказывается экономически выгодным. Для бизнеса создание мобильной версии своего сервиса сопряжено со значительными расходами: приходится держать в команде несколько дорогостоящих специалистов, стоимость разработки приложений в специализированной компании может быть еще выше, притом что для каждой мобильной платформы используются свои нативные средства, а сервис должен работать минимум на двух самых популярных. В таких ситуациях использовать другие способы разработки оказывается целесообразней. Кроме нативных существуют так называемые гибридные технологии. Их суть заключается в совместном использовании нативных средств разработки и вебразработки. В гибридном приложении нативная часть — это контейнер WebView (веб-представление), расположенный на основном экране приложения и обеспечивающий взаимодействие с операционной системой. При этом весь интерфейс и весь функционал разрабатываются при помощи стека технологий, принятых в веб: HTML5 в связке с JavaScript. Чем-то это напоминает обычный браузер. Преимуществом такого подхода является то, что разработка ведется сразу для нескольких платформ за счет повторного использования кода. Это приводит к значительной экономии расходов и выходу на рынок программного продукта для нескольких платформ одновременно. К сожалению, у данного подхода есть и слабые стороны, например доступ к новым возможностям мобильной платформы происходит не сразу, а лишь после изменения фреймворка. Вносят свою лепту и низкая скорость, сложности с дизайном из-за разных подходов к нему в операционных системах, незащищенность кода. Таких недостатков лишена одна из технологий для разработки мобильных приложений — Xamarin (произносится [зэ́мэрин]), набирающая сейчас популярность. Xamarin позволяет разрабатывать приложения на языке C#, который входит в топ 10 самых востребованных языков программирования в мире и поддерживается Microsoft — одной из крупнейших IT-корпораций. При этом используются библиотеки классов и среда исполнения, работающие на всех платформах, таких как Android, iOS и Windows. Как и в случае применения нативных средств разработки, производится не интерпретация, а компиляция собственных приложений. Они достаточно производительны, в отличие от гибридных приложений. Это справедливо даже для игр, которые зачастую очень ресурсоемки. Имея привязки ко всем базовым пакетам SDK в мобильных платформах Android и iOS, Xamarin позволяет использовать библиотеки Java, Objective-C и пр. Таким образом, продукт предоставляет доступ к функциональным возможностям существующих мобильных операционных систем и имеет ряд собственных. В частности, разработка приложений осуществляется в Microsoft Visual Studio, которая имеет качественную кросс-платформенную поддержку для основных мобильных платформ и усовершенствованную систему управления проектами. В настоящее время существуют реализации этой среды разработки для двух операционных систем: Windows и macOS. Кроме того, большинство .Net-классов и технологий, таких как, например, Linq или ASP.NET, традиционно обласканных .Net-разработчиками, можно использовать в Xamarin-проектах. Xamarin представлен двумя коммерческими продуктами: Xamarin.Android (ранее назывался MonoDroid) и Xamarin.iOS (ранее назывался MonoTouch), которые созданы на базе Mono — проекта по созданию полноценного воплощения системы .NET Framework на базе свободного программного обеспечения и опубликованных стандартах .NET ECMA. Mono впервые был выпущен уже почти два десятилетия назад, является практически ровесником .NET Framework и имеет поддержку значительного числа операционных систем: Windows, Linux, BSD (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD), Solaris, macOS (Mac OS X) и др. Кроме того, существует еще технология кросс-платформенной разработки Xamarin.Forms, позволяющая использовать одну логику для всех платформ. В этом случае можно графический интерфейс определить один раз, на C# реализовать требуемую логику и получить работающие приложения для Android, iOS и Windows. Эта платформа функционально состоит из субплатформ Xamarin.Android и Xamarin.iOS. Благодаря такой организации через них запросы приложений направляются к прикладным интерфейсам на устройствах под управлением ОС Android или iOS. Появление Xamarin позволило приобщиться многочисленной армии C#-программистов к мобильной разработке, что в некотором смысле можно считать революционным событием. Прежде всего, это открывает некоторые перспективы для Mono стать более популярным и востребованным проектом. Наряду с этим специалисты C# теперь не являются простыми наблюдателями. Xamarin дал им шанс стать полноценными мобильными разработчиками. Несмотря на то что эта возможность появилась уже давно, до сих пор, кроме официального руководства, которое в ряде случаев является довольно сложным для понимания, фактически нет ни одного учебного пособия на русском языке, при помощи которого можно было бы получить общие представления об этой платформе разработки в доступной форме на практических примерах. Вместе с тем имеются многочисленные руководства на английском языке, что свидетельствует о невероятной популярности технологии. В данной книге делается попытка изменить сложившуюся ситуацию. В ней будут рассмотрены основы создания мобильных приложений с использованием Xamarin.Android, которая позволяет разрабатывать нативные приложения для наиболее популярной мобильной операционной системы. Что вы узнаете из этой книги? . Освоение интегрированной среды разработки (IDE). В этой главе мы познакомимся с основными инструментами разработки приложений для Android при помощи Visual Studio, рассмотрим структуру проектов таких приложений и напишем самую первую программу. . Работа с Activity. Данная глава посвящена основному и важнейшему экранному представлению Android-приложения — компоненту, с которым пользователи могут взаимодействовать при выполнении каких-либо действий, например когда требуется набрать номер телефона, сделать фото, отправить письмо или просмотреть карту. . Выбор и использование управляющих компонентов. Здесь мы познакомимся с основными компонентами, которые используются во всех Androidприложениях для построения визуального интерфейса, и научимся разрабатывать свои. . Запись и чтение данных. В этой главе рассказано, как сохранить данные на устройстве и прочитать их. Также вы познакомитесь с популярной мобильной системой управления данными SQLite. . Работа с веб-сервисам. Здесь пойдет речь об основах построения многоуровневых приложений, использующих веб-службы для обработки данных. Мы создадим простую веб-службу на ASP.NET, которая будет запрашивать информацию в созданной нами базе данных, модифицировать в ней данные и предоставлять их мобильному приложению. . Обзор основных функций. В этой главе продемонстрированы основные приемы работы с телефонными звонками, СМС-сообщениями, контактами, уведомлениями, камерой; описано, как определять местоположение, осуществлять распознавание речи. Рассмотрена организация функций приложения в виде сервиса, и показано, как запустить его через широковещательный приёмник. Также представлены практические примеры использования сканера, распознавания образов, печати и ряда других важных функций в разрабатываемых приложениях. . Сборка и распространение приложений. Здесь рассмотрен порядок создания apk-пакетов для распространения программ через магазин Google Play, а также некоторые способы монетизации приложений. Приведен пример создания платного контента и биллинга. Рассмотрение каждой темы сопровождается многочисленными несложными примерами, дающими необходимые представления об используемой технологии. С целью увеличения эффективности изучения материала их имеет смысл воспроизводить в реальной среде разработки. В книге в ряде случаев применяются некоторые упрощения. Так, например, в основном тексте, с целью сокращения объема описательной части, сигнатуры методов могут быть представлены в сокращенном виде с использованием пустых скобок () либо упоминаются лишь названия методов, а входные параметры при этом опущены. Для получения полных сведений по применению тех или иных методов, в том числе для того, чтобы отследить их аргументы, следует обращаться к листингам с примерами использования этих процедур. Все примеры проектов, приведенных в данной книге, были реализованы и протестированы в средах разработки Microsoft Visual Studio 2017/2019. Вместе с тем возможны отличия в работе представленного кода и в описанных методиках для более ранних версий Visual Studio. Надеюсь, книга окажется полезной всем, кто интересуется мобильной разработкой и хотя бы немного знаком с C#, но пока еще не решается приступить к написанию своего первого Android-приложения. Что нужно знать? Предполагается, что читатели знакомы с основами работы в среде Windows, поскольку мы будем использовать для разработки мобильных приложений Visual Studio для Windows. Вы также должны уметь работать в среде Android, иметь представления, как устанавливать, запускать и удалять приложения, работать с магазином приложений, производить настройки устройства и сопряжение с ПК. Необходимо иметь некоторые базовые знания о языке разметки XML, языке управления реляционными базами данных SQL, об основных синтаксических конструкциях языка C# и архитектуре .Net-платформы в целом. Основные термины и понятия Определим несколько терминов, чтобы избежать их неправильного толкования. Термин «гаджет» в широком смысле означает небольшое устройство, приспособление, предназначенное для облегчения и усовершенствования различных видов деятельности человека. Гаджеты широко распространены в самых разных сферах: в спорте — фитнес-трекеры, смарт-браслеты, спортивные устройства, в том числе и "умная" одежда; в медицине — электронные пластыри, трикодеры, гидрокоптеры, экзоскелеты. В программном обеспечении зачастую гаджет — небольшое приложение, предоставляющее дополнительную информацию, например прогноз погоды или курс валют. В данной книге под этим термином следует понимать мобильное устройство, работающее под управлением операционной системы Android. Этот термин следует относить именно к аппаратным средствам. Виджет — это небольшое вспомогательное приложение, которое выполняет определенную функцию. Иногда так называют элементы управления для построения макета интерфейса. В целом в книге под этим термином следует понимать именно примитив графического интерфейса пользователя, имеющий стандартный внешний вид и выполняющий стандартные действия, элемент управления, компонент интерфейса или контрол. Тем не менее следует обращать внимание на контекст употребления термина. В одном из разделов будет упоминание о плавающем виджете для голосового ввода, который представляет собой микропрограмму. Кроме того, в одной из тем будут рассматриваться так называемые экранные виджеты, которые тоже являются микроприложениями, а не графическими примитивами. Термин Activity еще не устоялся в русском языке у разработчиков. Некоторые используют слово "активность", другие — "деятельность" или "действие". Будем понимать под этим термином экранное представление, экран или окно, компонент приложения, с которым пользователи могут взаимодействовать для выполнения каких-либо действий. В Android-приложениях многие операции работают через намерения. Под этим термином будем понимать программный механизм, который позволяет пользователям координировать функции различных видов деятельности для достижения цели задачи. Реализуется через объект обмена сообщениями Intent, с помощью которого можно запросить выполнение действия. Жизненный цикл — это стадии процесса, охватывающие различные состояния системы, начиная с момента возникновения необходимости в такой системе и заканчивая ее полным уничтожением. Этот термин применяется в различных областях знаний, в том числе существует понятие жизненного цикла программного обеспечения. Однако в данной книге этот термин будет употребляться в контексте компонентов приложения, т. е. это совокупность стадий существования компонента, которые он проходит за период своего существования. Этот термин часто употребляется и по отношению к активности в целом. Лейауты — группа компонентов, используемых для создания макета графического интерфейса пользователя, которые являются контейнерами для других элементов управления. Как правило, в тегах таких элементов употребляется лексема Layout. Об авторе Умрихин Евгений Дмитриевич — программист-разработчик с 15-летним опытом работы в крупной региональной страховой компании. Имеет опыт разработки и внедрения распределенных IT-решений с использованием веб-сервисов и мобильных платформ. Обладатель ряда авторских свидетельств об официальной регистрации программ для ЭВМ и ученой степени кандидата технических наук.