Android App开发基础

一 App的开发特点

1.1 App的运行环境

• App是在手机上运行的一类应用软件，而应用软件依附于操作系统。
• 智能手机流行的操作系统有两种，分别是安卓手机的Android和苹果手机的iOS。

• App开发为Android上的应用开发，Android系统基于Linux内核，但不等于Linux系统，故App应用无法在Linux系统上运行。

• Android Studio是谷歌官方推出的App开发环境，它提供了三种操作系统的安装包，分别是Windows、Mac和Linux。
• 开发者可以在电脑上安装Android Studio，并使用Android Studio开发App项目，但是编译出来的App在电脑上跑不起来。那该怎样验证App的界面展示及其业务逻辑是否正确呢？
• 为了提供App开发的功能测试环境，一种办法是利用Android Studio创建内置的模拟器，然后启动内置模拟器，再在模拟器上运行App应用。另一种办法是使用真实手机测试App，该办法在实际开发中更为常见。
• 利用真机调试要求具备以下5个条件：
  1. 使用数据线把手机连到电脑上
     • 手机的电源线拔掉插头就是数据线。数据线长方形的一端接到电脑的USB接口，即可完成手机与电脑的连接。
  2. 在电脑上安装手机的驱动程序
     • 一般电脑会把手机当作USB存储设备一样安装驱动，大多数情况会自动安装成功。如果遇到少数情况安装失败，需要先安装手机助手，由助手软件下载并安装对应的手机驱动。
  3. 打开手机的开发者选项并启用USB调试
     • 手机出厂后默认关闭开发者选项，需要开启开发者选项才能调试App。
     • 打开手机的设置菜单，进入“系统”→“关于手机”→“版本信息”页面，这里有好几个版本项，每个版本项都使劲点击七、八下，总会有某个版本点击后出现“你将开启开发者模式”的提示。继续点击该版本开启开发者模式，然后退出并重新进入设置页面，此时就能在“系统”菜单下找到“开发者选项”或“开发人员选项”了。进入“开发者选项”页面，启用“开发者选项”和“USB调试”两处开关，允许手机通过USB接口安装调试应用。
  4. 将连接的手机设为文件传输模式，并允许计算机进行USB调试
     • 手机通过USB数据线连接电脑后，屏幕弹出选择列表，请求选择某种USB连接方式。这里记得选中“传输文件”，因为充电模式不支持调试App。
     • 选完之后手机桌面弹出确认窗口，提示开发者是否允许当前计算机进行USB调试。这里勾选“始终允许使用这台计算机进行调试”选项，再点击右下角的确定按钮，允许计算机在手机上调试App
  5. 手机要能正常使用
     • 锁屏状态下，Android Studio向手机安装App的行为可能会被拦截，所以要保证手机处于解锁状态，才能顺利通过电脑安装App到手机上。
     • 经过以上步骤，总算具备通过电脑在手机上安装App的条件了。启动Android Studio，在顶部中央的执行区域看到已连接的手机信息，单击手机名称右边的三角运行按钮，等待Android Studio往手机上安装App

• 如果是初学阶段，可以先使用模拟器，等后期在使用真机测试

1.2 App开发语言

• 基于安卓系统的App开发主要有两大技术路线，分别是原生开发和混合开发。
  • 原生开发指的是在移动平台上利用官方提供的编程语言（例如Java、Kotlin等）、开发工具包（SDK）、开发环境（Android Studio）进行App开发；
  • 混合开发指的是结合原生与H5技术开发混合应用，也就是将部分App页面改成内嵌的网页，这样无须升级App、只要覆盖服务器上的网页，即可动态更新App页面。
• 在创建新项目时，弹出的项目配置对话框，Language栏进行选择
  

1.3 java语言开发

• Java是Android开发的主要编程语言
• 虽然Android开发需要Java环境，但没要求电脑上必须事先安装JDK，因为Android Studio已经自带了JRE
• 依次选择菜单File→Project Structure，弹出项目结构对话框
  
  

1.4 Kotlin语言开发

• Kotlin是谷歌官方力推的又一种编程语言，它与Java同样基于JVM（Java Virtual Machine，即Java虚拟机），且完全兼容Java语言。创建新项目时，在Language栏下拉可选择Kotlin

1.5 XML

• XML全称为Extensible Markup Language，即可扩展标记语言.
• XML并非编程语言，只是一种标记语言。它类似于HTML，利用各种标签表达页面元素，以及各元素之间的层级关系及其排列组合。每个XML标签都是独立的控件对象，标签内部的属性以“android:”打头，表示这是标准的安卓属性，各属性分别代表控件的某种规格。

<TextViewandroid:id="@+id/tv"android:layout_height="wrap_content"android:layout_width="wrap_content"android:text="Hello World!" />

• id：控件的编号。
• layout_width：控件的布局宽度，wrap_content表示刚好包住该控件的内容。
• layout_height：控件的布局高度，wrap_content表示刚好包住该控件的内容。
• text：控件的文本

1.6 App连接的数据库

• Android内置了专门的数据库名为SQLite，它遵循关系数据库的设计理念，SQL语法类似于MySQL。
• SQLite无须单独安装，因为它内嵌到应用进程当中，所以App无须配置连接信息，即可直接对其增删改查。由于SQLite嵌入到应用程序，省去了配置数据库服务器的开销，因此它又被归类为嵌入式数据库。
  • 手机端的App，连同程序代码及其内置的嵌入式数据库，其实是个又独立又完整的程序实体，它只负责手机上的用户交互与信息处理，该实体被称作客户端。
  • 后端的Java Web服务，包括Web代码和数据库服务器，同样构成另一个单独运行的程序实体，它只负责后台的业务逻辑与数据库操作，该实体被称作服务端。
  • 客户端与服务端之前通过HTTP接口通信，每当客户端觉得需要把信息发给服务端，或者需要从服务端获取信息时，客户端便向服务端发起HTTP请求，服务端收到客户端的请求之后，根据规则完成数据处理，并将处理结果返回给客户端。这样客户端经由HTTP接口并借服务端之手，方能间接读写后端的数据库服务器。
    
• 一个具备用户管理功能的App系统，实际上并不单单只是手机上的一个应用，还包括与其对应的Java Web服务。手机里的客户端App，面向的是手机用户，App与用户之间通过手机屏幕交互；而后端的服务程序，面向的是手机App，客户端与服务端之间通过HTTP接口交互。
  

二 App的工程结构

2.1 App工程目录结构

• App工程分为两个层次
  • 第一个层次是项目，依次选择菜单File→New→New Project即可创建新项目。
  • 另一个层次是模块，模块依附于项目，每个项目至少有一个模块，也能拥有多个模块，依次选择菜单File→New→New Module即可在当前项目创建新模块。

• 一般所言的“编译运行App”，指的是运行某个模块，而非运行某个项目，因为模块才对应实际的App。

• 项目下面有两个分类：一个是app（代表app模块）；另一个是Gradle Scripts
  
  

• app下面有3个子目录加粗样式，其功能说明如下：

  1. manifests子目录：只有一个XML文件，即AndroidManifest.xml——App的运行配置文件。
  2. java子目录：有3个com.xxx.myapp包，其中第一个包存放当前模块的Java源代码，后面两个包存放测试用的Java代码。
  3. res子目录：存放当前模块的资源文件。该目录同时又有4个子目录：
     • drawable目录：存放图形描述文件与图片文件。
     • layout目录：存放App页面的布局文件。
     • mipmap目录：存放App的启动图标。
     • values目录：存放一些常量定义文件。例如：字符串常量strings.xml、像素常量dimens.xml、颜色常量colors.xml、样式风格定义styles.xml等
     • xml：可在运行时通过调用 Resources.getXML() 读取的任意 XML 文件。各种 XML 配置文件（如可搜索配置）都必须保存在此处。

• Gradle Scripts下面主要是工程的编译配置文件，主要有：

文件名称	说明
build.gradle	该文件分为项目级与模块级两种，用于描述App工程的编译规则。
proguard-rules.pro	用于描述Java代码的混淆规则。
gradle.properties	用于配置编译工程的命令行参数，一般无须改动。
settings.gradle	配置需要编译的模块。初始内容为include ':app'，表示只编译app模块。
local.properties	项目的本地配置文件，它在工程编译时自动生成，用于描述开发者电脑的环境配置，包括SDK的本地路径、NDK的本地路径等。

• 这里所说的混淆规则是apk的安全保护措施，在打包时，将相关的代码内容进行替换，以起到混淆窥探者，保护程序的版权

2.2 构建工具Grade

• Gradle 是一个项目自动化构建工具，帮我们做了依赖、打包、部署、发布、各种渠道的差异管理等工作
  

2.3 编译配置文件build.gradle

• 新创建的App项目默认有两个build.gradle，一个是Project项目级别的build.gradle；另一个是Module模块级别的build.gradle

---

• 项目级别的build.gradle指定了当前项目的总体编译规则

//全局配置文件中定义版本号，然后在模块级别的配置文件进行配置
plugins {id 'com.android.application' version '7.4.1' apply falseid 'com.android.library' version '7.4.1' apply false
}

• 补充内容：

buildscript {repositories {// 以下四行添加阿里云的仓库地址，方便国内开发者下载相关插件maven { url 'https://maven.aliyun.com/repository/jcenter' }maven { url 'https://maven.aliyun.com/repository/google'}maven { url 'https://maven.aliyun.com/repository/gradle-plugin'}maven { url 'https://maven.aliyun.com/repository/public'}google()jcenter()}dependencies {// 配置gradle插件版本，下面的版本号就是Android Studio的版本号classpath 'com.android.tools.build:gradle:4.1.0'}
}

• 在该文件中可添加buildscript的repositories和dependencies两个节点，其中repositories节点用于设置Android Studio插件的网络仓库地址，而dependencies节点用于设置gradle插件的版本号。

• 由于官方的谷歌仓库位于国外，下载速度相对较慢，因此可在repositories节点添加阿里云的仓库地址，方便国内开发者下载相关插件。

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• 模块级别的build.gradle对应于具体模块，每个模块都有自己的build.gradle，它指定了当前模块的详细编译规则

plugins {id 'com.android.application'
}android {//配置命名空间namespace 'com.yang.myfirstapplication'// 指定编译用的SDK版本号。比如33表示使用Android 13编译compileSdk 33//指定编译工具的版本号。// 头两位数字必须与compileSdkVersion保持一致，具体的版本号可在sdk安装目录的“sdk\build-tools”下找到buildToolsVersion '30.0.3'defaultConfig {// 指定该模块的应用编号，也就是App的包名applicationId "com.yang.myfirstapplication"//指定App适合运行的最小SDK版本号，如21 表示至少要在Android 5.0上运行minSdk 21//指定目标设备的SDK版本号。【App最希望在该版本的Android上运行】targetSdk 33//指定App的应用版本号versionCode 1//指定App的应用版本名称versionName "1.0"//单元测试类testInstrumentationRunner "androidx.test.runner.AndroidJUnitRunner"}buildTypes {release {minifyEnabled false//指定混淆文件proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'}}compileOptions {sourceCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8targetCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8}}
// 指定App编译的依赖信息
dependencies {//版本兼容库implementation 'androidx.appcompat:appcompat:1.4.1'//网络依赖库，在构建项目时，grade自动去网络上下载相应的依赖文件implementation 'com.google.android.material:material:1.5.0'implementation 'androidx.constraintlayout:constraintlayout:2.1.3'// 指定单元测试编译用的junit版本号testImplementation 'junit:junit:4.13.2'androidTestImplementation 'androidx.test.ext:junit:1.1.3'androidTestImplementation 'androidx.test.espresso:espresso-core:3.4.0'
}

• Gradle工具的版本配置在gradle\wrapper\gradle-wrapper.properties，也可以依次选择菜单File→Project Structure→Project，在弹出的设置页面中修改Gradle Version
  
  
• 注意：每个版本的Android Studio都有对应的Gradle版本，只有二者的版本正确对应，App工程才能成功编译
• 具体的版本匹配信息参看官网内容

2.4 运行配置文件AndroidManifest.xml

• AndroidManifest.xml指定了App的运行配置信息，它是一个XML描述文件
• 位置
  

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"><!--allowBackup：应用备份dataExtractionRules:备份和转移配置fullBackupContent:自动备份配置icon:应用图标label:应用名称supportsRtl: 阿拉伯语的支持theme: 应用显示风格targetApi: 目标Android版本--><applicationandroid:allowBackup="true"android:dataExtractionRules="@xml/data_extraction_rules"android:fullBackupContent="@xml/backup_rules"android:icon="@mipmap/ic_launcher"android:label="@string/app_name"android:supportsRtl="true"android:theme="@style/Theme.MyFirstApplication"tools:targetApi="31"><!-- activity节点指定了该App拥有的活动页面信息，其中拥有android.intent.action.MAIN的activity说明它是入口页面--><activityandroid:name=".MainActivity"android:exported="true"><intent-filter><action android:name="android.intent.action.MAIN" /><category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /></intent-filter></activity><activity android:name=".MainActivity2"></activity></application></manifest>

• AndroidManifest.xml的根节点为manifest，它的package属性指定了该App的包名

2.4.1 application

• manifest的application节点的各属性简介：

属性名	说明
android:allowBackup	应用备份开关。【true表示允许，false则表示不允许。】允许用户备份系统应用和第三方应用的apk安装包和应用数据，以便在刷机或者数据丢失后恢复应用，用户即可通过adb backup和adb restore来进行对应用数据的备份和恢复。
android:icon	指定App在手机屏幕上显示的图标。
android:label	指定App在手机屏幕上显示的名称。
android:roundIcon	指定App的圆角图标。
android:supportsRtl	是否支持阿拉伯语／波斯语这种从右往左的文字排列顺序。为true表示支持，为false则表示不支持。
android:theme	指定App的显示风格

• application属性的官方文档

2.4.2 activity

• Activity 是一个应用程序组件，提供一个屏幕，用户可以用来交互为了完成某项任务
• application下的activity节点，它是活动页面的注册声明，只有在AndroidManifest.xml中正确配置了activity节点，才能在运行时访问对应的活动页面。初始配置的MainActivity正是App的默认主页。

  <intent-filter><action android:name="android.intent.action.MAIN" /><category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
  </intent-filter>
  

• 完整的活动页面注册标签

  <!--活动页面的注册声名--><activityandroid:name=".MainActivity"android:exported="true"><!--如果有多个activity进行如下的intent-filter配置，桌面会出现两个app图标--><intent-filter><!--action:配置入口页面--><action android:name="android.intent.action.MAIN" /><!--category:配置屏幕是否显示图标--><category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /></intent-filter></activity><activity android:name=".MainActivity2"></activity>
  </application>
  

三 App的设计规范

• App工程的源码设计规范：App将看得见的界面设计与看不见的代码逻辑区分开，然后利用XML标记描绘应用界面，同时使用Java代码书写程序逻辑，从而形成App前后端分离的设计规约，有利于提高App集成的灵活性。

3.1 界面设计与代码逻辑

• 类似与Web网站前后端分离的模式，App也采用了前后端分离设计
  
• App前后端分离的优势
  1. 使用XML文件描述App界面，方便及时预览界面效果
  2. 提高界面布局的复用率，如：一个页面布局可以被多处代码复用
  3. 提高后台逻辑代码的利用率，如：不同的页面布局可以使用同一段java代码来实现相同的逻辑处理

3.2 完整的页面创建过程包括三个步骤：

1. 在 layout 目录下创建 XML 文件
2. 创建与 XML 文件对应的 Java 代码
3. 在 AndroidManifest.xml 中注册页面配

3.3 XML标记描绘应用界面

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!-- 线性布局， match_parent意思是与上级视图保持一致-->
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:gravity="center"android:orientation="vertical"><!-- 文本视图，名字叫做tv，显示的文字内容为“Hello World!” --><!--android:id="@+id/tv"，表示给该文本视图起名字编号--><TextViewandroid:id="@+id/tv"android:layout_height="wrap_content"android:layout_width="wrap_content"android:text="Hello World!" />
</LinearLayout>

• 上面的XML内容，外层的LinearLayout标签为该界面的根节点，内层的TextView为控件节点。由于根节点和布局节点都存在下级节点，因此它们要有配对的标签头与标签尾，才能将下级节点包裹起来。
• 根节点其实是特殊的布局节点，它的标签名称可以跟布局节点一样，区别之处在于下列两点：
  1. 每个界面只有一个根节点，却可能有多个布局节点，也可能没有中间的布局节点，此时所有控件节点都挂在根节点下面。
  2. 根节点必须配备xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"，表示指定XML内部的命名空间，有了这个命名空间，Android Studio会自动检查各节点的属性名称是否合法

3.4 Java代码书写程序逻辑

• 复杂的业务逻辑由后台的代码实现，

public class MainActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);}
}

• 注意：onCreate内部的setContentView方法直接引用了布局文件的名字activity_main，该方法的意思是往当前活动界面填充activity_main.xml的布局内容。
• 在MainActivity中修改文本内容

public class MainActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);//当前的页面布局采用的是res/layout/activity_main.xmlsetContentView(R.layout.activity_main);//获取名叫tv的TextView控件，注意添加导包语句importandroid.widget.TextView;TextView tv = findViewById(R.id.tv);//设置TextView控件的文字内容tv.setText("你好 Android!");}
}

3.5 App的活动页面

• App活动页面的基本操作，首先手把手地分三步创建新的App页面，接着通过活动创建菜单快速生成页面源码，然后说明了如何在代码中跳到新的活动页面

3.5.1 创建新的App页面

• 若要增加新的页面，，完整的页面创建过程包括3个步骤：创建XML文件、创建Java代码、注册页面配置

1. 创建XML文件
   • 在Android Studio左上方找到项目结构图，右击res目录下面的layout
     

   <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
   <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"android:layout_width="match_parent"android:layout_height="match_parent"android:orientation="vertical"android:gravity="center"><TextViewandroid:layout_width="wrap_content"android:layout_height="wrap_content"android:text="@string/text"/></LinearLayout>
   

2. 创建Java代码

   import android.os.Bundle;
   import android.view.Menu;import androidx.annotation.Nullable;
   import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;public class MainActivity2 extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);//加载来自activity_main3的页面布局setContentView(R.layout.activity_main3);}
   }
   

3. 注册页面配置
   • 在项目中注册该页面，打开AndroidManifest.xml，在application节点内进行配置：

   <activity android:name="MainActivity2" />
   

3.5.2 快速生成页面源码

• Android Studio早已集成快速创建页面的功能，只要一个对话框就能完成所有操作。【创建XML文件、创建Java代码、注册页面配置】
• 右击java目录下面的包名，右键菜单中依次选择New→Activity→Empty Activity
  
  

3.5.3 跳转页面的实现

• 一旦创建好新页面，就得在合适的时候跳到该页面，假设出发页面为A，到达页面为B，那么跳转动作是从A跳到B。由于启动App会自动打开默认主页MainActivity，因此跳跃在MainActivity，跳跃的终点则为目标页面的Activity。这种跳转动作翻译为Android代码，格式形如"startActivity(newIntent(源页面.this, 目标页面.class));"。如果目标页面名为MainActivity2，跳转代码如下：

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;import android.content.Intent;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;public class MainActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);TextView tv = findViewById(R.id.tv);tv.setText("你好 Android!");Button button = findViewById(R.id.button);button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {@Overridepublic void onClick(View view) {//Intent intent = new Intent();//intent.setClass(MainActivity.this,MainActivity2.class);//startActivity(intent);startActivity(new Intent(MainActivity.this,MainActivity2.class));}});}
}