Android App开发基础

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本文介绍基于Android系统的App开发常识，包括以下几个面：App开发与其他软件开发有什么不一样，App工程是怎样的组织结构又是怎样配置的，App开发的前后端分离设计是如何运作实现的，App的活动页面是如何创建又是如何跳转的。

App的开发特点

本文介绍了App开发与其他软件开发不一样的特点，例如：App能在哪些操作系统上运行、App开发用到了哪些编程语言、App能操作哪些数据库等，搞清楚了App的开发运行环境，才能有的放矢不走弯路。

（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，无论电脑还是手机，刚开机都会显示桌面，这个桌面便是操作系统的工作台。个人电脑的操作系统主要有微软的Windows和苹果的Mac OS，智能手机流行的操作系统也有两种，分别是安卓手机的Android和苹果手机的iOS。本书讲述的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。这就产生一个问题：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。这种情况真是令人匪夷所思的，通常学习C语言、Java或者Python，都能在电脑的开发环境直接观看程序运行过程，就算是J2EE开发，也能在浏览器通过网页观察程序的运行结果。可是安卓的App应用竟然没法在电脑上直接运行，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，详细步骤参见第一章的“1.4.2　在模拟器上运行App”。

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。由于模拟器本身跑在电脑上面，占用电脑的CPU和内存，会拖累电脑的运行速度；况且模拟器仅仅是模拟而已，无法完全验证App的所有功能，因此最终都得通过真机测试才行。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，屏幕弹出如下图所示的选择列表，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如下图所示的确认窗口，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。

有的手机还要求插入SIM卡才能调试App，还有的手机要求登录会员才能调试App，总之如果遇到无法安装的问题，各种情况都尝试一遍才好。

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。马上启动Android Studio，在顶部中央的执行区域看到已连接的手机信息，如下图所示。此时的设备信息提示这是一台华为手机，单击手机名称右边的三角运行按钮，接下来就是等待Android Studio往手机上安装App了。

（2）App的开发语言

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。不管是原生开发还是混合开发，都要求掌握Android Studio的开发技能，因为混合开发本质上依赖于原生开发，如果没有原生开发的皮，哪里还有混合开发的毛呢？单就原生开发而言，又涉及多种编程语言，包括Java、Kotlin、C/C++、XML等，详细说明如下。

1．Java

Java是Android开发的主要编程语言，在创建新项目时，弹出如下图所示的项目配置对话框，看见Language栏默认选择了Java，表示该项目采用Java编码。

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，弹出如图2-5所示的项目结构对话框。

单击项目结构对话框左侧的SDK Location，对话框右边从上到下依次排列着“Android SDK location”、“Android NDK location”、“JDK location”，其中下方的JDK location提示位于Android Studio安装路径的JRE目录下，它正是Android Studio自带的Java运行环境。

可是Android Studio自带的JRE看不出来基于Java哪个版本，它支不支持最新的Java版本呢？其实Android Studio自带的JRE默认采用Java 7编译，如果在代码里直接书写Java 8语句就会报错，比如Java 8 引入了Lambda表达式，下面代码通过Lambda表达式给整型数组排序：

Integer[] intArray = { 89, 3, 67, 12, 45 };
Arrays.sort(intArray, (o1, o2) -> Integer.compare(o2, o1));

倘若由Android Studio编译上面代码，结果提示出错“Lambda expressions are not supported at language level ‘7’”，意思是Java 7不支持Lambda表达式，错误信息如下图所示。

原来Android Studio果真默认支持Java 7而非Java 8，但Java 8增添了诸多新特性，其拥趸与日俱增，有的用户习惯了Java 8，能否想办法让Android Studio也支持Java 8呢？当然可以，只要略施小计便可，依次选择菜单File→Project Structure，在弹出的项目结构对话框左侧单击Modules，此时对话框如下图所示。

对话框右侧的Properties选项卡，从上到下依次排列着“Compile Sdk Version”、“Build Tool Version”、“NDK Version”、“Source Compatibility”、“Target Compatibility”，这5项分别代表：编译的SDK版本、构建工具的版本、编译C/C++代码的NDK版本、源代码兼容性、目标兼容性，其中后面两项用来设置Java代码的兼容版本。单击“Source Compatibility”右边的下拉箭头按钮，弹出如下图所示的下拉列表。

从下拉列表中看到，Android Studio自带的JRE支持Java 6、Java 7、Java 8三种版本。单击选中列表项的“1.8（Java 8）”，并在“Target Compatibility”栏也选择“1.8（Java 8）”，然后单击窗口下方的OK按钮，就能将编译模块的Java版本改成Java 8了。

2．Kotlin

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，此时项目结构对话框如下图所示。

一旦在创建新项目时选定Kotlin，该项目就会自动加载Kotlin插件，并将Kotlin作为默认的编程语言。不过本次学习讲述的App开发采用Java编程，未涉及Kotlin编程。

3．C/C++

不管是Java还是Kotlin，它们都属于解释型语言，这类语言在运行之时才将程序翻译成机器语言，故而执行效率偏低。虽然现在手机配置越来越高，大多数场景的App运行都很流畅，但是涉及图像与音视频处理等复杂运算的场合，解释型语言的性能瓶颈便暴露出来。

编译型语言在首次编译时就将代码编译为机器语言，后续运行无须重新编译，直接使用之前的编译文件即可，因此执行效率比解释型语言高。C/C++正是编译型语言的代表，它能够有效弥补解释型语言的性能缺憾，借助于JNI技术（Java Native Interface，即Java原生接口），Java代码允许调用C/C++编写的程序。事实上，Android的SDK开发包内部定义了许多JNI接口，包括图像读写在内的底层代码均由C/C++编写，再由外部通过封装好的Java方法调用。

不过Android系统的JNI编程属于高级开发内容，初学者无须关注JNI开发，也不要求掌握C/C++。

4．XML

XML全称为Extensible Markup Language，即可扩展标记语言，严格地说，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。比如下面是以XML书写的文本控件：

上面的标签名称为TextView，翻译过来叫文本视图，该标签携带4个属性，说明如下：

• 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，也就是文本视图要显示什么文字。

综合起来，以上XML代码所表达的意思为：这是一个名为tv_hello的文本视图，显示的文字内容是“Hello World!”，它的宽度和高度都要刚好包住这些文字。

以上就是Android开发常见的几种编程语言，本次学习选择了Java路线而非Kotlin路线，并且定位安卓初学者，因此读者需要具备Java和XML基础。

（3）App连接的数据库

在学习Java编程的时候，基本会学到数据库操作，通过JDBC连接数据库进行记录的增删改查，这个数据库可能是MySQL，也可能是Oracle，还可能是SQL Server。然而手机应用不能直接操作上述几种数据库，因为数据库软件也得像应用软件那样安装到操作系统上，比如MySQL提供了Windows系统的安装包，也提供了Linux系统的安装包，可是它没有提供Android系统的安装包呢，所以MySQL没法在Android系统上安装，手机里面的App也就不能直连MySQL。

既然MySQL、Oracle这些企业数据库无法在手机安装，那么App怎样管理业务方面的数据记录呢？其实Android早已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。不同之处在于，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。

可是SQLite的数据库文件保存在手机上，开发者拿不到用户的手机，又该如何获取App存储的业务数据？比如用户的注册信息、用户的购物记录，等等。如果像Java Web那样，业务数据统一保存在后端的数据库服务器，开发者只要登录数据库服务器，就能方便地查询导出需要的记录信息。

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。而后端的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（如MySQL），具体的信息交互过程如下图所示。

由此看来，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。客户端和服务端这种多对一的架构关系如下图所示。

总结

手机App能够直接操作内置的SQLite数据库，但不能直接操作MySQL这种企业数据库。必须事先搭建好服务端程序（如Java Web），然后客户端与服务端通过HTTP接口通信，再由服务端操作以MySQL为代表的数据库服务器。