WPAM

W5 – Android – bardzo krótkie wprowadzenie

Piotr Gawrysiakpgawrysiak@supermedia.pl

Politechnika WarszawskaInstytut Informatyki

Zakład Systemów Informacyjnych

2010

Najbliższe wykłady 24 listopada – Microsoft Windows Phone 7 (Bartłomiej Zass – Microsoft Polska)

1 grudnia – teoretycznie poniedziałek…

8 grudnia – Nokia Qt (Meego/Symbian) (Riku Salminen – Forum Nokia)

15 grudnia – Advanced Android (Mihai Preda – ex Google)

22 grudnia – SAMSUNG BADA (niepotwierdzony) (Janusz Lisiecki – SAMSUNG R&D Polska)

Dlaczego Android? A dokładniej – po co firmie Google Android?

Dwa powody: 1. Biznesowy 2. Oraz moralno-filozoficzny

Google's mission is to organize the world's information and make it universally accessible and useful.

Dlaczego Android? Oczywiście jest także trzeci powód

Ponieważ Silicon Valley to naprawdę małe miejsce…

A poważniej… Model biznesowy Google słabo się sprawdza w

przypadku zamkniętych systemów … stąd zaangażowanie w lobbying net neutrality … stąd także dążenie do zapewnienia otwartości

platform mobilnych … główne źródło przychodów firmy – targeted

advertising

Open Handset Alliance

Android nie jest wyłącznie produktem Google (przynajmniej w teorii…)

…ale…

Czym Android nie jest

Nie jest skończony

Nie jest to „Guglofon”

Nie jest to „Linux Phone”

I nie ma nic wspólnego z

Android - genezaPodobnie jak większość interesujących produktów Google (poza Google Search) Android został stworzony przez firmę zewnętrzną

2005 – Andy Rubin (twórca Danger Inc., doświadczenie z Magic Cap i WebTV) wraz z kolegami zakłada Android Inc.2005 – Google kupuje Android Inc., Rubin zostaje szefem działu rozwiązań mobilnych w Google2007 – powstaje Open Handset Alliance, „preview” SDK2008 – pierwsza publiczna wersja systemu Android, opublikowana na licencji Open Source (Apache Licence 2.0)

Android - infrastruktura• http://www.android.com – strona oficjalna• http://code.google.com/android - projekty Google dla Androida• Platforma open source dla urządzeń mobilnych (niekoniecznie telefony komórkowe)

wykorzystująca system operacyjny Linux – jądro w wersji 2.6 (Froyo – 2.6.32)• „A software stack… including middleware and applications”• Wsparcie dla typowego sprzętu spotykanego w urządzeniach mobilnych• touchscreen (multitouch)

radio GSM, Bluetooth, Wifi• akcelerometr, kompas, GPS• kamera wideo, aparat fotograficzny• Platforma otwarta, przy założeniu iż aplikacje tworzone są w języku Java• Założenia projektowe

• Jak najłatwiejsze tworzenie aplikacji• Współdzielenie danych i zasobów w środowisku wielozadaniowym• Bezpieczeństwo• Możliwie jak największa rozszerzalność

KomponentyAndroid - infrastruktura

Linux Kernel• Pierwsze wersje oparte na 2.6.24, najnowsza (Gingerbread)

najprawdpodobniej na 2.6.33• Zapewnia dostęp do sprzętu („sterowniki”) oraz podstawowe usługi

systemu operacyjnego (zarządzanie procesami, pamięcią).• Pierwsza warstwa abstrakcji sprzętu dla pozostałych elementów

infrastruktury systemu.• Niektóre „standardowe” elementy, których można by się spodziewać w

systemie Linux zostały usunięte (w szczególności biblioteka Glibc, większość aplikacji userland)

• Niektóre elementy zostały dodane, w szczególności – zarządzanie energią (aplikacje mają częściowy wpływ na zachowanie urządzenia – WakeLocks) oraz komunikacja pomiędzy procesami (Binder)

Libraries / Runtime• Każda aplikacja „androidowa” jest wykonywana przez osobną

instancję (osobny proces) maszyny wirtualnej Dalvik, (co zapewnia m.in. „sandboxing”)

• Dalvik – maszyna wirtualna (de facto przerobiona maszyna Apache Harmony) przystosowana do pracy w środowisku o ograniczonych zasobach sprzętowych (powolny procesor, ograniczona ilość pamięci operacyjnej, brak pliku wymiany)

• Dalvik nie potrafi wykonywać bezpośrednio skompilowanych klas Java, potrzebna jest konwersja kodu osobnym narzędziem (dx) a następnie zapakowanie do archiwum APK

• Core Libraries = Java Core Libraries

• System zawiera zbiór wspomagających bibliotek (kod natywny, napisane w C / C++, wiele to biblioteki pochodzące z innych projektów open source) np.– Baza danych (SQLite)– Przeglądarka WWW (WebKit)– Renderer czcionek (Freetype)– Biblioteki grafiki 3D (OpenGL)

• oraz stworzonych przez Google np.– Surface Manager (compositor obsługujący wyświetlanie aplikacji)– Media Framework (odtwarzanie audio i wideo)– HAL libraries (vibration, camera, GPS, …)

Libraries / Runtime

• Surface manager

• Audio manager

Libraries / Runtime

Diagramy by Esmertec

Framebuffer (/dev/fb0)

Surfaces (double buffering)

Audio flinger

Application Framework• Aplikacje wykorzystują przede wszystkim usługi dostępne w Application

Framework np.• Notification Manager – wyświetlanie „informacji statusowych” dla

użytkownika• Resource Manager – składnica komponentów aplikacji (tekst, grafika itp.)• View System – zbiór gotowych widgetów (elementy GUI)• …

• Ale są też kontrolowane przez jego elementy – Activity Manager

Android bootup

Diagramy by Esmertec

Kolejność uruchamiania komponentów• Linux kernel• Init• Procesy systemowe (usb, adb, radio

itp.)• Pierwsza maszyna wirtualna Dalvik

(Zygote)• System Server (w oddzielnej

maszynie Dalvik)• Komponenty takie jak Activity

Manager uruchamiane są przez System Server

• Surface Manager i Audio Manager – od tego momentu coś może być wyświetlone i działa dźwięk

Komponenty „aplikacji”• Nie istnieją tu „monolityczne” aplikacje znane z klasycznych

systemów operacyjnych. Aplikacje (tj. oprogramowanie z którym ma do czynienia użytkownik) składane jest z komponentów:

• Activity – w uproszczeniu pojedynczy ekran aplikacji, to z czym w danym momencie ma do czynienia użytkownik… ale może być to także „okienko” nałożone na inne Activity… Activities grupowane są w stosy (task) – kolejność w stosie ma znaczenie (system zapamiętuje kolejność wyświetlanych activities)

• Każda „activity” może być zastąpiona inną, która realizuje taką samą funkcjonalność

Komponenty „aplikacji”• Inne komponenty nie posiadają interfejsu użytkownika:

• Service – komponent działający w tle który nie wyświetla interfejsu użytkownika (typowy przykład – odtwarzacz muzyki, radio internetowe)

• Content Provider – udostępnia innym aplikacjom dane pochodzące z naszej aplikacji

• Intent Receiver – interfejs przyjmujący żądania wykonania pewnej czynności

• Aplikacja (tj. to użytkownik postrzega jako zbiór powiązanych ze sobą elementów interfejsu użytkownika) nie musi być wykonywana w jednym procesie, nie musi nawet zawierać się w jednym pakiecie APK

Cykl życia activityUsuwane są w pierwszej kolejności aplikacje mniej istotne dla użytkownika, np. service działający w tle jest ważniejszy niż activity znajdująca się na dole stosu (ponieważ użytkownik szybko do niej zapewne nie powróci)

onPause(), onStop(), onDestroy() – po ich zakończeniu activity może (nie musi) zostać usunięta z pamięci

onPause() powinna być jak najkrótsza – blokuje kolejną activity

Intents• Intent Receivers reagują na rozgłaszane wiadomości „intents”. • Rozgłoszenie wiadomości może służyć celom informacyjnym, ale

może być też „prośbą” o wykonanie pewnej akcji. • Można traktować je jako komendy np. „PLAY”, „EDIT”, „PICK” itd.• Aplikacje mogą tworzyć własne rodzaje „intents”, każda aplikacja

definiuje (element konfiguracji) jakie „intents” jest w stanie „obsłużyć”

• System dobiera te, które najlepiej wypełniają zadanie• To pozwala na dowolne wymienianie elementów infrastruktury

Tworzenie aplikacji / SDK• Przede wszystkim mamy do dyspozycji darmowe SDK

• Emulator (oparty na Qemu – bardzo powolny)• Zestaw narzędzi (android debugging bridge, usb driver itd.)• Plugin do Eclipse zawierający m.in. zestaw narzędzi automatujących tworzenie kodu

źródłowego• Tworzenie kodu w języku Java, jeśli niezbędna jest większa szybkość (lub niezbędny jest

porting już istniejącej aplikacji) możemy skorzystać z pakietu NDK (Native Development Kit) pozwalającego na tworzenie bibliotek w C / C++

• A co jeśli nie chcemy korzystać z Javy / C / C++ ?

Możliwe jest wykorzystanie jednego z istniejących interpreterów, w tym w szczególności z SL4A (Scripting Layer for Android, dawniej Android Scripting Environment) - http://code.google.com/p/android-scripting/

Obecnie wspierane Python, Perl, JRuby, Lua, BeanShell, JavaScript, Tcl i BourneShell.

Możliwość tworzenia skryptów bezpośrednio na urządzeniu

Tworzenie aplikacji / SDK• A co jeśli nie lubimy pisać kodu źródłowego?• Visual Basic for Android co prawda jeszcze nie istnieje, ale Google

eksperymentuje z projektem App Inventor (http://appinventor.googlelabs.com)

• System programowania „wizualnego” oparty na koncepcjach opracowanych w MIT Lifelong Kindergarten (Scratch)

Urządzenia• Dlaczego dopiero w tym miejscu wspominamy o sprzęcie?• Bardzo duża różnorodność urządzeń, jednak pewne cechy pozostają wspólne:

• Ekran dotykowy multitouch capacitive• Rozdzielczość 320x480 lub 480x800 (ew. 845)• Procesor ARM, przynajmniej 256 MB RAM, przynajmniej 512 MB Flash• WiFi, Bluetooth, GPS, GSM

• Podział według funkcji:• Telefony (Samsung Galaxy S, Nexus One, HTC Legend itp.)• Tablety / MID (Samsung Tab, CherryPad, Eken M005)• Czytniki książek (Barnes & Noble Nook, Nook Color)• Urządzenia „wbudowane”

• Podział na „oficjalne” i nieoficjalne• Oficjalne posiadają wbudowane aplikacje „premium” Google (np. Gmail, Google Maps) oraz dostęp

do Google Android Market• Nieoficjalne posiadają jedynie aplikacje open source i dodane przez producenta oraz ew. dostęp do

własnego „sklepu”

Bardzo duże możliwości modyfikacji systemu powodują wielkie różnice w wyglądzie interfejsu użytkownika

Custom UI

HTC Sense Stock Froyo Motorola

Nook Color

Fragmentation

Wersje nieoficjalne• Ponieważ kod źródłowy platformy (oraz

większość sterowników) jest otwarty, toteż w dość prosty (i legalny) sposób można tworzyć alternatywne wersje systemu

• Oczywiście niezbędny jest tu dostęp na poziomie „root” (odpowiednik „jailbreak) w iPhone

• Typowy przykład – Cyanogen Mod, rozszerza możliwości standardowego systemu o m.in.• Busybox• Compressed cache• Boot menu• Ulepszony lock screen (m.in. kontrola

odtwarzacza audio z poziomu lock screen)• Nieco lepsza wydajność• „Theming” interfejsu użytkownika• Radio FM• …

Cdn.