Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ Учебно-методическое пособие для студентов специальностей 1-40 05 01 03 «Информационные системы и технологии (издательско-полиграфический комплекс)», 1-98 01 03 «Программное обеспечение информационной безопасности мобильных систем» Минск 2020 (0.034.2) я73 Р17 Рассмотрено и рекомендовано редакционно-издательским советом Белорусского государственного технологического университета. Составитель Н. В. Пацей Рецензенты: директор ООО «Ведекстим» И. Ф. Саганович; кафедра программного обеспечения информационных технологий УО «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» Разработка мобильных приложений : электронное учеб.Р17 метод. пособие для студентов специальностей 1-40 05 01 03 «Информационные системы и технологии (издательско-полиграфический комплекс)», 1-98 01 03 «Программное обеспечение информационной безопасности мобильных систем» / сост. Н. В. Пацей. – Минск : БГТУ, 2020. – 265 с. В данном учебно-методическом пособии представлены базовые темы для начала разработки приложений под мобильные устройства на платформе Android. Рассматриваются принципы создания пользовательского интерфейса, работы с данными, файловой системой, активностями, интентами, фрагментами, навигационными элементами и анимациями. Описаны базовые принципы посроения архитектуры приложений. (0.034.2) я73 © УО «Белорусский государственный технологический университет», 2020 ВВЕДЕНИЕ Android – операционная система для смартфонов, планшетов, электронных книг, цифровых проигрывателей, наручных часов, фитнесбраслетов, игровых приставок, ноутбуков, очков Google Glass, телевизоров и других устройств [1]. Она основана на ядре Linux и собственной реализации виртуальной машины Java от Google. Изначально разрабатывалась компанией Android Inc. (теперь Google). Каждая версия системы начиная с версии 1.5 получает собственное кодовое имя на тему сладостей. Кодовые имена присваиваются в порядке латинского алфавита (рисунок) [1]. На настоящий момент выпущено 15 версий системы. Исходя из статистики на май 2019 г. [1]. Как показано на рисунке, самой распространенной версией остается Android 6.0, она установлена на 16,9% всех устройств. Следом за ней расположилась система Android 8.1 с 15,4%. Версии операционной системы Android Для разработки приложений под операционную систему Android нужно скачать и установить SDK. Сейчас существует несколько сред разработки: ⎯ NetBeans; ⎯ Eclipse; ⎯ Intellij IDEA; ⎯ Android Studio. Android Studio ориентирована именно под ОС Android, а также не требует установки дополнительных плагинов. Примеры выполнения заданий в данном пособии будут рассматриваться на Android Studio. Рассмотрим языки разработки нативных приложений. Java – официальный язык программирования, поддерживаемый средой разработки Android Studio. На Java ссылается большинство официальной документации Google. Kotlin – язык был официально представлен в мае 2017 г. на Google I/O и позиционируется Google как второй официальный язык программирования под Android после Java. Kotlin совместим с Java и не вызывает снижения производительности и увеличения размера файлов. Отличие от Java в том, что он требует меньше служебного кода, поэтому более легкий для чтения. Более низкоуровневые языки поддерживаются Android Studio с использованием Java NDK (Native Development Kit). Это позволяет писать нативные приложения, что может пригодиться для создания игр или других ресурсоемких программ. Примеры, приведенные в данном учебно-методическом пособии, написаны на языке Java. 1. СОЗДАНИЕ ПРИЛОЖЕНИЙ НА ПЛАТФОРМЕ ANDROID 1.1. Создание первого Android-приложения Для создания нового проекта в Android Studio (рис. 1.1) необходимо выбрать шабон приложения. Рис. 1.1. Окно определения шаблона Затем при задании параметра Package name (рис. 1.2) необходимо использовать обратное доменное имя, например by.bstu.fit.фио. Следующий шаг – установка версии API (рис. 1.2). При выборе более нового API предоставляется небольшой процент поддерживаемых устройств. 1.1.1. Компоненты приложения Компоненты приложения являются блоками, из которых состоит приложение. Каждый компонент представляет собой отдельную точку, через которую система может войти в приложение. Не все компоненты являются точками входа для пользователя. Однако каждый компонент – это самостоятельная структурная единица, которая определяет работу приложения в целом. Компоненты приложения можно отнести к одному из пяти типов. Рис. 1.2. Окно создания проекта Android-приложения Операция (Activity, активность) представляет собой один экран с пользовательским интерфейсом. Например, в приложении для работы с электронной почтой одна активность может служить для отображения списка новых сообщений, другая – для составления сообщения, а третья – для чтения сообщений. Несмотря на то что активности совместно формируют взаимодействие пользователя с приложением, каждая из них не зависит от других. Любые из активностей могут быть запущены другим приложением. Например, приложение для камеры может запустить операцию в приложении по работе с электронной почтой, которая составляет новое сообщение, чтобы пользователь мог отослать фотографию. Операция относится к подклассу Activity [2]. Служба (Service, сервис) представляет собой компонент, который работает в фоновом режиме и выполняет длительные операции, связанные с работой удаленных процессов [2]. Служба не имеет пользовательского интерфейса. Например, она может воспроизводить музыку в фоновом режиме, пока пользователь работает в другом приложении, или может получать данные по сети, не блокируя взаимодействие пользователя с активностью. Служба может быть запущена другим компонентом, который затем будет взаимодействовать с ней. Служба относится к подклассу Service. Поставщик контента (Content provider) управляет общим набором данных приложения. Данные можно хранить в файловой системе, базе данных SQLite, в интернете или любом другом месте хранения, к которому у приложения есть доступ. Посредством поставщика контента другие приложения могут запрашивать или изменять данные (если поставщик контента позволяет делать это). Например, в системе Android есть поставщик контента, который управляет информацией контактов пользователя. Любое приложение, получившее соответствующие разрешения, может запросить часть этого поставщика контента для чтения и записи. Он относится к подклассу ContentProvider и должен реализовывать стандартный набор API-интерфейсов [2]. Приемник широковещательных сообщений (Broadcast receiver) представляет собой компонент, который реагирует на объявления, распространяемые по всей системе. Многие из этих объявлений рассылает система, например уведомления о том, что экран выключился, аккумулятор разряжен или был сделан фотоснимок. Объявления также могут рассылаться приложениями. Например, можно сообщить другим приложениям о том, что какие-то данные были загружены на устройство и теперь готовы для использования. Несмотря на то что приемники широковещательных сообщений не имеют пользовательского интерфейса, они могут создавать уведомления в строке состояния, чтобы предупредить пользователя о событии «рассылка объявления» [2]. Чаще всего они являются просто шлюзом для других компонентов и предназначены для выполнения минимального объема работы. Приемник широковещательных сообщений относится к подклассу BroadcastReceiver. Уникальной особенностью системы Android является то, что любое приложение может запустить компонент другого приложения. Для пользователя это будет выглядеть как одно приложение. Когда система запускает компонент, она запускает процесс для этого приложения (если он еще не был запущен) и создает экземпляры классов, которые требуются этому компоненту. Поэтому в отличие от приложений для большинства других систем в приложениях для Android отсутствует единая точка входа (в них нет функции main()). Каждое приложение выполняется системой в отдельном процессе с такими правами доступа к файлам, которые ограничивают доступ другим приложениям. Поэтому одно приложение не может напрямую вызвать компонент из другого приложения. Но это может сделать система Android. Для того чтобы вызвать компонент в другом приложении, необходимо сообщить системе о своем намерении (Intent). После чего система активирует этот компонент. 1.1.2. Структура проекта Вернемся к созданному проекту (рис. 1.3). В его структуре имеется единственный модуль – модуль app. Код располагается внутри этого модуля. Определяет конфигурацию Код Java Определяет класс активности Системные ресурсы Папка с изображениями Макеты проекта Определяет макет Файлы строковых пар «идентификатор – значение» Скрипты gradle, которые используются при построении приложения Рис. 1.3. Структура проекта Android-приложения Все модули в проекте описываются файлом setting.gradle. По умолчанию он имеет следующее содержимое: include ':app' Каждый модуль имеет свой файл build.gradle, который определяет конфигурацию построения проекта. На начальном этапе данные файлы не столь важны, достаточно лишь понимать, для чего они нужны. В app есть несколько папок и файлов. Каталоги androidTest и test предназначены для хранения файлов тестов приложения, а каталог java – для хранения исходного кода. Класс MainActivity имеет следующую структуру: package by.bstu.patsei.myapplication; import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity; import android.os.Bundle; public class MainActivity extends AppCompatActivity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); Файл AndroidManifest.xml представляет собой файл манифеста, который описывает фундаментальные характеристики приложения, его конфигурацию и определяет каждый из компонентов данного приложения. Для запуска компонента системе Android необходимо знать, что компонент существует. Для этого она читает файл AndroidManifest.xml приложения, который должен находиться в его корневой папке. Ниже приведен пример файла манифеста:

Здесь package объявляет имя Java-пакета данного приложения, которое служит уникальным идентификатором приложения. Атрибут android:name в элементе указывает полное имя класса подкласса Activity, а атрибут android:label указывает строку, которую необходимо использовать в качестве метки активности, отображаемой для пользователя. Компоненты приложения описываются через атрибуты аctivity, service, receiver и provider. Эти объявления позволяют операционной системе узнать, чем компоненты являются и при каких условиях они могут быть запущены. Все компоненты приложения необходимо объявлять следующим образом: ⎯ элементы – для операций; ⎯ элементы – для служб; ⎯ элементы – для приемников широковещательных сообщений; ⎯ элементы – для поставщиков контента. Системе не видны активности, службы и поставщики контента, которые имеются в исходном коде, но не объявлены в манифесте, поэтому они не могут быть запущены. Манифест помимо объявления компонентов приложения служит и для других целей. Например, указание всех полномочий пользователя, которые требуются приложению (разрешения на доступ в интернет или на чтение контактов пользователя), для объявления минимального уровня API, требуемого приложению с учетом того, какие API-интерфейсы оно использует, для объявления аппаратных и программных функций, которые нужны приложению или используются им, например функции камеры, службы Bluetooth или сенсорного экрана, для указания библиотек API, с которыми необходимо связать приложение, например библиотеки Google Maps и др. Папка res содержит каталоги с ресурсами (см. рис. 1.3): ⎯ папка drawable предназначена для хранения изображений, используемых в приложении; ⎯ папка layout предназначена для хранения файлов, определяющих графический интерфейс. По умолчанию здесь есть файл activity_main.xml, который определяет интерфейс для единственной в проекте активности – MainActivity; ⎯ папки mipmap-xxxx содержат файлы изображений, которые предназначены для создания иконки приложения при различных разрешениях экрана. Соответственно для каждого вида разрешения здесь имеется свой каталог; ⎯ папка values хранит различные XML-файлы, содержащие коллекции ресурсов.