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android

2009/07/04

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わかった気になる気になるandroid

先日ariel社内で行なわれたandroid勉強会の発表資料を公開します。
あいかわらず正確性については無保証です。

概要

androidって何？

AndroidとはOHAが中心となって開発を行っている、携帯端末用ソフトウェアプラットフォーム。
もうちょっと具体的に言うとOSやユーザーインターフェイス、ミドルウェア、その上で動作するアプリケーション、開発環境などことです。
オープンソース(Apache License, Version 2.0)
ターゲットCPUはARM(X86へのポーティングは現在作業中？)

日本では2009年7月10日にdocomoからPRO series HT-03A が発売予定。
携帯だけではなく、組み込みの標準的なプラットフォームとしても注目されています。

Android SDKの歴史

2008/09/23 Android SDK Ver1.0
2009/04/28 Android SDK Ver1.5
2009/05/22 Android SDK Ver1.5 r2 (SDKの最新)
2009/06/25 Android NDK Ver1.5 r1 <- いまここ
- JNI経由でC/C++のnativeコードが実行できるようになりました。

特徴

以下本家の和訳より

コンポーネントの再利用と置き換えを可能にするアプリケーションフレームワーク
モバイル端末に最適化したダルヴィーク(Dalvik)ヴァーチャルマシン
オープンソース WebKit エンジンに基づく統合化されたブラウザ
カスタム2Dグラフィックライブラリによる最適化されたグラフィックス
3DグラフィックはOpenGL ES 1.0の仕様準拠(ハードウェアアクセラレーションは任意)
構造化されたデータ領域のためのSQLite搭載
一般的なオーディオ、ビデオと静止画フォーマットをサポート(MPEG4、H.264、MP3、AAC、AMR、JPG、PNG、GIF)
GSM通話(ハードウェア依存)
Bluetooth、EDGE、3G、WiFiに対応(ハードウェア依存)
カメラ、GPS、コンパス、加速度計(ハードウェア依存)
リッチな開発環境、端末エミュレーター、デバッグ、メモリー、パフォーマンスのプロファイリングのツール、およびEclipse IDE用のプラグイン

アーキテクチャ

参考

What is Android? | Android Developers

アプリケーション

いわゆる電子メールクライアント、SMSプログラム、カレンダー、地図、ブラウザーなどこと。
記述する言語はJavaで記述します。
特徴的な点としてはシステムアプリケーションを含め全てのアプリケーションが対等です。
標準のアプリケーションの代りに自作のアプリケーションを使用するようandroidに指示することもできるそうです。

アプリケーションフレームワーク

アプリケーション開発のための各種フレームワーク。例えば以下の通り

アクティビティマネージャ
- アクティビティのライフサイクル管理
ビューシステム
- UIの制御
リソースマネージャ
- リソースの管理
位置マネージャ
- 位置情報の取得や更新
通知マネージャ
- メッセージの到着や時間、近接アラーム、外部からの新入などのイベント通知

Androidランタイム

標準ライブラリ

javaで書かれたandroidのコアライブラリ。

内容は以下の通り

java SE5.0ライブラリのサブセット
- 広域をサポートしているがswingなどは非サポート
Android専用ライブラリ
サードパーティ
- org.apache.http
- org.json
- org.xml.sax
- org.xmlpull.v1

Dalvik(ダルヴィーク)

JavaVMをもとに低メモリ環境向けに最適化されたVM
Apache License, Version 2.0
- これによってメーカーがVM改変をソースコードの提供なしに行なえる
- ベースは[Apache Harmony]
  - SunのOpen JDKはGPLv2なんで
JVM≠Dalvik
- 動作するコードがjavaバイトコードではなく独自のバイトコード
  (中間ファイルは.dex .classをリコンパイルして作成)
レジスタベースのVM
- JVMはスタックベース
- 参考
制限されたメモリ内で複数のバーチャルマシンのインスタンスを同時に動作可能
- 一つ一つの Dalvikアプリケーションが別々のLinuxプロセスとして動作

ライブラリ

主なライブラリ

システムCライブラリ
- 標準的なCシステムライブラリ(libc)
- (組み込み向けLinuxベースのデバイスのために調整した)BSDから派生した実装です
メディアライブラリ
- PacketVideo社のOpenCOREがベース
- ライブラリは、多くの一般的なオーディオとビデオ形式（MPEG4、H.264、MP3、AAC、AMR、JPGとPNGのような静止画を含む)の再生とレコーディングをサポート
Surface Manager
- 表示サブシステムへのアクセスを管理して、複数のアプリケーションからシームレスに2Dと3Dグラフィックレイヤーを合成します
LibWebCore
- Androidブラウザーと組み込み可能なウェブ表示を可能にする最新のウェブブラウザエンジン
SGL
- 下位層にある2Dグラフィックエンジン
3Dライブラリ
- OpenGL ES 1.0のAPIに準拠
- ライブラリはハードウェア3Dアクセラレーション(ハードウェア依存)、あるいは標準装備の高度に最適化された3Dソフトウェアラスタライザーを使用
FreeType
- ビットマップとベクターフォントのレンダリング
SQLite
- すべてのアプリケーションで利用可能な強力で軽量なリレーショナルデータベースエンジン

Linux カーネル

Linux Kernel 2.6

セキュリティ
メモリ管理
プロセス管理
ネットワークスタック
各種ドライバ
etc

Tools

アーキテクチャじゃないですが、開発用のツールも紹介しておきます。

emulator(Android Emulator)
- qemuベース
- ARM CPUのバイナリ互換を実現
ddms(Dalvik Debug Monitor Service)
- デバッガ
adb(Android Debug Bridge)
- デバイスやエミュレータの状態を管理
dx
- .classファイルをAndroid実行用バイナリコードに変換
android.el
- emacsからアプリのインストールやエミュレータの実行などが可能
- おそらく推奨開発環境に違いない
ADT(Android Development Tools plugin)
- Eclipse Plugin
- きっと非推奨開発環境にきまってる

他のツールや詳細はこちら

クイックスタート

下準備

開発環境

Java SE 5.0 以上
Apache Ant
Android SDK
windows, linux, mac os x
emacs
ADT(option) - eclipse update site

環境変数の追加

$ export JAVA_HOME=/path/to/java
$ export ANDROID_HOME=/path/to/android
$ export PATH=.:${JAVA_HOME}/bin:${ANDROID_HOME}/tools

アプリケーションの作成

プロジェクトの雛形作成

$ android create project \
  --target 2 \
  --path hello \
  --activity HelloAndroid \
  --package com.arielnetworks.hello

target に渡す値は以下のコマンドで確認可能。

$ android list

Available Android targets:
id: 1
     Name: Android 1.1
     Type: Platform
     API level: 2
     Skins: HVGA-L, HVGA-P, QVGA-P, HVGA (default), QVGA-L
id: 2
     Name: Android 1.5
     Type: Platform
     API level: 3
     Skins: HVGA-L, HVGA-P, QVGA-P, HVGA (default), QVGA-L
id: 3
     Name: Google APIs
     Type: Add-On
     Vendor: Google Inc.
     Description: Android + Google APIs
     Based on Android 1.5 (API level 3)
     Libraries:
      * com.google.android.maps (maps.jar)
          API for Google Maps
     Skins: QVGA-P, HVGA (default), HVGA-L, QVGA-L, HVGA-P
Available Android Virtual Devices:

以降の作業はプロジェクトのルートディレクトリで行ないます。

cd hello

プロジェクトの構成

AndroidManifest.xml
- このアプリ自体の一般的な定義を行うXML。バージョンとか使用するActivityとか
build.xml

ご存知

default.properties

デフォルトの設定
編集不要

build.properites

自分のbuild環境に併せて編集しよう

src/
- HelloAndroid.java
  - 雛形として生成されたActivityクラス
gen/
- R.java
  - リソースIDの定数定義クラス
  - resフォルダ配下のリソースを読みとって自動生成
res/
- layout/
  - main.xml
    - GUIレイアウトの定義XML
- values/
  - strings.xml
    - 文字列リソースの定義XML
tests/

テスト用フォルダ

bin/

出力用フォルダ

libs/

各種ライブラリ

HelloWorld

HelloAndroid.java

package com.arielnetworks.hello;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.TextView;

public class HelloAndroid extends Activity {
   /** Called when the activity is first created. */
   @Override
   public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
       super.onCreate(savedInstanceState);
       TextView tv = new TextView(this);
       tv.setText("Hello, Android");
       setContentView(tv);
   }
}

ActivityクラスのonCreateをオーバーライドしてます。

onCreate

ビルド

debug用ビルド

$ ant debug

release用ビルド

$ ant release

ビルドの流れは以下の通り

Javaソースコード(.java)をコンパイル
Javaクラスファイル(.class)をリコンパイル
Dalvik Executable(.dex)をパッケージング
Android Package(.apk)の生成

ビルドが完了するとbin/の下にapkファイルが作成されます。

アプリケーションの実行

AVD(Android Virtual Device)の作成

エミュレータを実行するための、androidの仮想デバイスを作成します。

$ android create avd --name myAVD --target 2

エミュレータの起動

先程作った「myAVD」をエミュレータで起動させます。
最初の起動には時間がかかるのでコーヒーでも飲んで待ちましょう。

emulator -avd myAVD

アプリケーションのインストール

エミュレータが起動したら以下のコマンドでアプリケーションをインストール。

$ adb install ./bin/HelloAndroid.apk

無事にインストールできたらメニューからHelloAndroidを起動させてみましょう。

「Hello, Android!」と書かれた画面が表示されるはずです。

HelloWorld2

無事画面に出力できましたが、MVC的にも微妙なコードが出来あがりました。

そこで、layoutリソースを使用してUI構築部分をActivityから切り離してみましょう。

res/layout/main.xml

以下のように、XMLを使用してUIを宣言的に作成することができます。
また、文字列もリソース管理する為にtextの内容は「@string/hello」としてあります。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<TextView xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
  android:layout_width="fill_parent"
  android:layout_height="fill_parent"
  android:text="@string/hello"/>

res/values/strings.xml

3行目が先程の「@string/hello」で読みこまれる箇所です。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
  <string name="hello">Hello, Android!</string>
  <string name="app_name">Hello, Android</string>
</resources>

HelloAndroid.java

リソースをからレイアウトを読み込むよう修正します。

package com.arielnetworks.hello;

import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;

public class HelloAndroid extends Activity {
    /** Called when the activity is first created. */
    @Override
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.main);
    }
}

R.java

R.javaはantを使用してビルドをすれば自動的に更新されます。

今回は下記のような感じ。リソースIDを定数しているだけですね。

/* AUTO-GENERATED FILE.  DO NOT MODIFY.
 *
 * This class was automatically generated by the
 * aapt tool from the resource data it found.  It
 * should not be modified by hand.
 */

package com.arielnetworks.hello;

public final class R {
    public static final class attr {
    }
    public static final class layout {
        public static final int main=0x7f020000;
    }
    public static final class string {
        public static final int app_name=0x7f030000;
        public static final int hello=0x7f030001;
    }
}

実行すると表示される画面は一緒ですが、ActivityからUIを構築するコードが排除できました。

デバッグ on emacs

おまけとして ddms を経由して emacs からデバッガ接続する方法を載せておきます。

ddms を起動する

ddms のプロセスリストからデバッグしたいプロセスのポート番号を調べる

M-x jdb を実行

jdb -sourcepath ./src -attach localhost:<port number>

ddmsの使い方は以下の松山さんのエントリーを参照してください。
Emacs で Java アプリケーションをデバッグする — ありえるえりあ

Androidアプリケーションの基礎

主要クラス

Activity(アクティビティ)

アプリ本体から送られてくるイベントの処理や及びUIの構築が役割です
通常は一つの画面に一つのActivityを持ちます

View(ビュー)

ButtonやLabelなどのUI部品です
res/layoutにxmlで記述する方法とjavaで記述する方法の二種類の方法があります
主にActivityクラスから生成されます

Intent(インテント)

ActivityやServiceなどの間で送受信するメッセージです

Intent Receiver(インテントレシーバー)

着信やネットワークの開通、時間等の何らかの外部通知の待ち受けを行ないます

Service(サービス)

UIを持たずにバックグラウンドで動作させたい場合に使用します
音楽の再生や通信などスレッド的な用途に近いです

Content Provider(コンテンツプロバイダ)

データストレージの管理を行ないます

Activityのライフサイクル

参考

3.2 Activityのライフサイクル ‎(Android Docs(初級編))‎

作成、可視、対話中という3つの状態を遷移

onCreate

Activityの初回作成時に呼び出されます。

onStart

Activityの表示開始時に呼び出されます。

onRestart

Activityの表示再開時に呼び出されます。

onResume

Activityがユーザとの対話開始時に呼び出されます。

ここまでのイベントで初回と二回目以降の呼び出しの流れは以下の通りです。

初回 : onCreate()→onStart() →onResume()
二回目以降 : onStop()→onStart()→onRestart()→onResume()

onPause

Activityがユーザとの対話中断時に呼び出されます。

onStop

Activityの表示中断時に呼び出されます。

onDestroy

Activityの破棄時に呼び出されます。

finish()からも呼ばれるため、区別のために isFinishing() メソッドが用意されています。

メモリが足りなくなるとandroidが勝手にkillしちゃいます。

その時はonStopやonDestroyなどは呼ばれないので注意が必要です。

まとめ

個人的な感想

ユーザーとしての感想を上げるならまだiphoneのほうが魅力的
- アプリケーション充実っぷり
- 勢いあるし
- iPhone 3GS買っちゃったし
でも今後の可能性としてはandroidのほうが期待してます
- auやsoftbankからもandroid携帯は発売の見込み
- 各種携帯メーカーからfelicaや赤外線などを今後対応してくるはず
- オープンソースの強みがどう発揮されるかが楽しみ
個人的にはプログラマ天国っぽい所が一番の魅力
- オープンソースだったり
- 過去のしがらみが無かったり
- 無料で開発環境構築できたり
- マッシュアップ楽しそう
  - アプリケーションから他のアプリケーションを呼び出すことでマッシュアップできる
  - 開発者向けのライブラリなどもマーケットに登録できそう（未調査）

さらに知るために

「620」待ちわびた心の平和を皆さんに。

Category(s): android

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ありえるえりあ

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Android SDKの歴史

特徴

アーキテクチャ

参考

アプリケーション

アプリケーションフレームワーク

Androidランタイム

標準ライブラリ

Dalvik(ダルヴィーク)

ライブラリ

Linux カーネル

Tools

クイックスタート

下準備

開発環境

環境変数の追加

アプリケーションの作成

プロジェクトの雛形作成

プロジェクトの構成

HelloWorld

ビルド

アプリケーションの実行

AVD(Android Virtual Device)の作成

エミュレータの起動

アプリケーションのインストール

HelloWorld2

デバッグ on emacs

Androidアプリケーションの基礎

主要クラス

Activity(アクティビティ)

View(ビュー)

Intent(インテント)

Intent Receiver(インテントレシーバー)

Service(サービス)

Content Provider(コンテンツプロバイダ)

Activityのライフサイクル

onCreate

onStart

onRestart

onResume

onPause

onStop

onDestroy

まとめ

個人的な感想

さらに知るために