Az Android egy mobil eszközökkel kapcsolatos fogalom. Magában foglal egy operációs rendszert, egy köztes réteget és néhány fontos alkalmazást. Az Android SDK biztosítja az eszközöket és az API-kat, amelyek szükségesek az Android platformra való, Java nyelven történő fejlesztéshez.
Android architektúra
A következő ábra az Android operációs rendszer főbb komponenseit szemlélteti.
Alkalmazások (Applications)
Az Android gyárilag tartalmaz néhány központi alkalmazást, mint például email kliens, SMS program, naptár, térképek, böngésző, telefonkönyv, stb. Ezek az alkalmazások mind Java nyelven íródtak.
Alkalmazások keretrendszere (Application Framework)
Az Android egy nyílt fejlesztői platformot nyújt, ezáltal a fejlesztők egy gazdag eszköztárat kapnak az alkalmazásaik készítéséhez. Kihasználhatják a hardver adta lehetőségeket, hozzáférhetnek helyi információkhoz, futtathatnak háttérszolgáltatásokat, figyelmeztetéseket és értesítéseket helyezhetnek a státussorba és még sorolhatnám. A fejlesztők teljes hozzáférést kapnak ugyanahhoz a keretrendszerhez, mint amit a központi alkalmazások is használnak.
Könyvtárak (Libraries)
Az Android tartlamaz egy sor C/C++ könyvtárat. Ezek a könyvtárak az alkalmazások keretrendszerén keresztül érhetők el. Néhány fontosabb könyvtár:
- System C library – egyszerűsített implementációja a C standard könyvtárának (libc)
- Media Libraries – több hagyományos audio és video, valamint egyszerű kép formátum lejátszása és felvételes. Ilyen formátuok például: MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG
- Surface Manager – A megjelenési alrendszerhez való hozzáférést kezeli
- LibWebCore – egy modern webböngésző motor, amire az Android böngészője és a beépített web nézetek is épülnek
- SGL – alap 2D grafikai motor
- 3D libraries – OpenGL ES 1.0-s APIkra épülő 3D grafika implementáció
- FreeType – bitmap és vector betűtípus renderelés
- SQLite – nagy kifejezőerő, kis méretű relációs adatbásiskezelő motor. Elérhető minden alkalmazás számára
Futási idő (Android Runtime)
Az Android egy sor központi könyvtárt tartalmaz, amelyek biztosítják a Java nyelv főbb könyvtárai funkcionalitásának elérhetőségét. Minden Android alkalmazás egy külön folyamatként fut, a saját Dalvik virtual machine példányával. A Dalvik virtual machine-t úgy készítették el, hogy egy eszköz több VM-t is képes legyen hatékonyan futtatni. A virtuális gépről később részletesebben is szó lesz.
Linux Kernel
Az Android a központi rendszerszolgáltatások, mint például biztonság, memóriakezelés, folyamatkezelés, driver model megvalósítására Linux 2.6-os rendszerre támaszkodik. A kernel is egy a hardver és a többi szoftverelem közötti absztrakciós réteg szerepét tölti be.
Egy Android alkalmazás szerkezete
Egy alkalmazás élete
Az Android alkalmazások Java nyelvek íródnak. Az SDK eszközök egy tömörített .apk (Android package) fájlba fordítják a kódot. Ezt a fájlt lehet telepíteni egy Androidot futtató eszközre. A telepített alkalmazások a saját sandboxukban léteznek. Az Android operációs rendszer többfelhasználós Linux rendszer, amiben minden alkalmazás külön felhasználónak számít, minden alkalmazáshoz tartozik egy egyedi felhasználói ID. Emellett minden folyamat saját virtuális géppel rendelkezik, így az alkalmazás kódja elkülönülve fut a többi alkalmazástól. Alapértelmezésben minden alkalmazás saját Linux folyamatként fut, ami akkor indul el, amikor bármelyik komponensét az alkalmazásnak futtatni kell és akkor ér véget, ha nincs rá többé szükség, vagy a rendszernek fel kell szabadítania a memóriáját más alkalmazások részére. Így egy alkalmazás csak a hozzá szükséges komponensekhez fér hozzá, ezáltal egy nagyon biztonságos környezetet teremt, ahol az egyes alkalmazások nem férhetnek hozzá a rendszer részeihez, csak amelyekhez engedélyük van. Erre az alkalmazásnak külön engedélyt kell kérni. Ilyen engedélyeket kell kérni pl. a felhasználó telefonkönyvéhez, az SMSekhez, az SD kártyához, a Bluetooth-hoz, a kamerához stb. Ezeket az engedélyeket a felhasználó biztosíthatja telepítéskor.
Alkalmazások komponensei
Most, hogy már átlátjuk az alapjait, hogy hogyan működik egy alkalmazás a rendszerben, nézzük meg, milyen komponensekből épül fel.
A komponensek az alkalmazások építőkövei. Minden komponens egy különálló pont, amin keresztül a rendszer elérheti az alkalmazást. Némely komponens persze nem belépési pont a felhasználó számára, némelyek egymástól függnek, de mindegyik egy külön entitás, amelyik meghatározott szerepet játszik az alkalmazás életében.
Négy különböző típusát különböztethetjük meg egy alkalmazás komponenseinek.Minden komponenstípus különböző célt szolgál, valamint különböző életciklussal rendelkeznek, ami meghatározza, hogyan jön létre és szűnik meg a komponens.
Ez a négy típus a következő:
- Activity: Egy felhasználói felülettel rendelkező képernyőt reprezentál. Például egy email kliens esetén van egy activity a levelek listájának megtekintésére, egy új levél írására stb. Ezek közösen teljesítik a felhasználó igényeit, de függetlenül működnek. Így akár különböző alkalmazások különböző activity-t indíthatnak ezek közül (ha az alkalmazás ezt lehetővé teszi).
- Service: Egy olyan komponens, amely a háttérben fut, például nagy időigényű műveletek végrehajtása, vagy távoli folyamatokkal való munkavégzés céljából. nem rendelkezik felhasználói felülettel. Egy ilyen service lejátszhat például zenét a háttérben, vagy hálózati kommunikáció folytathat úgy, hogy közben a felhasználó ugyanúgy használhatja tovább a készüléket.
- Content provider: Kezeli az alkalmazások megosztott adatait. Adatot lehet tárolni a fájlrendszerben (akár SD kártyán), egy SQLite adatbázisban, a weben, vagy egyéb helyén, amit az alkalmazás elérhet. Rajta keresztül más alkalmazások is elérhetik, akár módosíthatják is ezeket az adatokat. Például a felhasználó telefonkönyvében levő kapcsolatait is egy content provider kezeli, így egy alkalmazás kérhet engedélyt ennek az elérésére. Emellett használhatók alkalmazások privát adatainak kezelésére is.
- Broadcast receiver:A broadcast receiver egy komponens, amely a rendszer broadcast üzeneteire reagál. A rendszertől több broadcast üzenet is származhat, például a képernyő kikapcsolt, az akkumulátor kapacitás alacsony, stb. Az alkalmazások szintén hozhatnak létre broadcast üzeneteket, például jelezheti, hogy egy fájl letöltése elkészült stb. Nem rendelkeznek ugyan felhasználói felülettel, de hozhatnak létre figyelmeztetéseket a státuszsoron, hogy értesítsék a felhasználót a broadcast eseményről. Általánosabban tehát egy broadcast receiver egy átjáró a többi komponens számára, és csak minimális feladatot lát el.
Egyedi nézőpontja az Android rendszernek, hogy bármelyik alkalmazás elindíthatja egy másik alkalmazás egy komponensét. Ehhez nem kell ismerni a másik alkalmazást, nem kell azt linkelni sem, csak egyszerűen meghívni a komponensét.
Amikor a rendszer elindít egy komponens, elindítja az alkalmazáshoz tartozó folyamatot is (ha az még nem fut) és inicializálja a komponenshez szükséges osztályokat. Így a komponens nem a saját alkalmazásunk folyamataként fog futni, hanem a saját alkalmazásának folyamataként. Ezek alapján az Android alkalmazásoknak nincs egyértelmű belépési pontja, mint más rendszereken futó alkalmazások esetén (nincs pl. main() függvény).
Mivel a rendszerben minden alkalmazás külön folyamatként fut külön engedélyekkel amelyek tiltják más alkalmazásoknak a hozzáférést a fájljaihoz, ezért egy alkalmazásból nem tudjuk közvetlenül elindítani egy komponensét egy másik alkalmazásnak. Azt csak a rendszer tudja megtenni. Ezért ehhez küldeni kell egy üzenetet a rendszernek, ami leírja az intentet egy komponens elindítására és a rendszer elindítja nekünk ezt a komponenst. Az intentekről később részletesebben is szó esik.
Komponens aktiválása
Három komponens a négyből (activity, service, broadcast receiver) aszinkron üzenetek segítségével aktivizálódik. Ezeket az üzeneteket hívjuk intentnek. Az intentek futási időben összekötik a különálló komponenseket. Ezáltal megállapítható, hogy melyik komponens melyik alkalmazáshoz tartozik.
Egy intentet egy Intent objektum valósít meg, amely definiál egy üzenetet vagy egy megadott komponens, vagy egy megadott típusú komponens indítására.
A content provider indítása nem intentek segítségével történik. Ez akkor aktiválódik, mikor egy kérés érkezik a ContentResolver felől. A content recolver kezeli az összes tranzakciót a content providerrel, így a komponensnek amelyiknek szüksége van valamilyen adatra a content providertől, nem kell közvetlenül a content providerrel kommunikálnia, elég a ContentResolver egy objektumának metódusait meghívnia. Ez egy rétegelt absztrakcióhoz vezet, ami nagyobb biztoságot ad.
A komponensek indítására több metódus is rendelkezésre áll, ezekről bővebben a Keretrendszer megfelelő pontjaiban lesz szó.
A forrás szerkezete
Egy Android alkalmazás forrása alapvetően a Javahoz hasonlóan csomagokba szervezett Java forrásfájlokból (src mappa), erőforrásfájlokból (res mappa), illetve az alkalmazás forrásának, az alkalmazásnak a lelkét képező AndroidManifest.xml fájlból állnak.
Az erőforrásfájlok többfélék lehetnek, a különböző típusú erőforrások különböző könyvtárba kell, hogy kerüljene a res-en belül. Ezek közül a legfontosabbak:
- Kirajzolandó alakzatok: lehetnek bitmap fájlok, illetve XML fájlok, amelyek valamilyen alakzattá képződnek le. Ezeknek a könyvtára a drawable
- Layout-ok: XML fájlok, amelyek a felhasználói felületeket definiálják. Könyvtáruk: layout
- Menü: XML fájlok, amelyek az alkalmazás menüit definiálják. Ilyen lehet az Options Menu, Context Menu, vagy Sub Menu. Könyvtáruk: menu
- Értékek: XML fájlok, egyszerű értékeket tartalmaznak (szövegek, számok, színek), valamint ezek gyűjteményét. Könyvtáruk: values
Részletesebb leírásuk a Resources menüpont alatt található.
Minen alkalmazásnak rendelkezni kell ezeken felül egy AndroidManifest.xml fájllal a gyökér könyvtárban. Az Android rendszernek szolgáltat bizonyos információkat az alkalmazásról, amelyeket a rendszernek ismernie kell, mielőtt az alkalmazás bármely részét futtatnánk. Részletes leírása az AndroidManifest.xml menüpont alatt található.