Android应用开发以及设计思想深度剖析（1）

本文内容，主题是透过应用程序来分析Android系统的设计原理与构架。我们先会简单介绍一下Android里的应用程序编程，然后以这些应用程序在运行环境上的需求来分析出，为什么我们的Android系统需要今天这样的设计方案，这样的设计会有怎样的意义， Android究竟是基于怎样的考虑才变成今天的这个样子，所以本文更多的分析Android应用程序设计背后的思想，品味良好架构设计的魅力。分五次连载完成，第一部分是最简单的部分，解析Android应用程序的开发流程。
特别声明：本系列文章LiAnLab.org著作权所有，转载请注明出处。作者系LiAnLab.org资深Android技术顾问吴赫老师。
1. Android应用程序
在目前Android大红大紫的情况下，很多人对编写Android应用程序已经有了足够深入的了解。即便是没有充分的认识，在现在Android手机已经相当普及的情况下，大家至少也会知道Android的应用程序会是一个以.apk为后缀名的文件（在Windows系统里，还会是一个带可爱机器人图标的文件）。那这个apk包又有什么样的含义呢？
如果您正在使用Linux操作系统，可以使用命令file命令来查看这一文件的类型。比如我们下载了一个Sample.apk的文件，则使用下面的命令：
$file Sample.apk
Sample.apk: Zip archive data, at least v1.0 to extract
对，没有看错，只一个简单的zip文件。要是做过Java开发的人，可以对这种格式很亲切，因为传说中的.jar、.war格式，都是 Zip压缩格式的文件。我们可继续使用unzip命令将这一文件解压（或是任何的解压工具，zip是人类历史是最会古老最为普及的压缩格式之一，几乎所有压缩工具都支持）。通过解压，我们就得到了下面的文件内容：
AndroidManifest.xml，
classes.dex，
resources.arsc，
META-INF，
res，
到这里，我们就可以看到一个Android应用程序结构其实是异常简单的。这五部分内容（其中META-INF和res是目录，其他是文件）除了META-INF是这一.apk文件的校验信息，resources.arsc是资源的索引文件，其他三部分则构成了Android应用程序的全部。
Þ     AndroidManifest.xml，这是每个Android应用程序包的配置文件，这里会保存应用程序名字、作者、所实现的功能、以及一些权限验证信息。但很可惜，在编译完成的.apk文件里，这些文件都被编译成了二进制版本，我们暂时没有办法看到内容，后面我们可以再看看具体的内容。
Þ     classes.dex，这则是Android应用程序实现的逻辑部分，也就是通过Java编程写出来而被编译过的代码。这种特殊的格式，是Android里特定可执行格式，是可由Dalvik虚拟机所执行的代码，这部分内容我们也会在后续的介绍Dalvik虚拟机的章节里介绍。
Þ     res，这一目录里则保存了Android所有图形界面设计相关的内容，比如界面应该长成什么样子、支持哪些语言显示等等。
从一个android应用程序的包文件内容，我们可以看到android应用程序的特点，这也是Android编程上的一些特征：
1      简单：最终生成的结果是如些简单的三种组成，则他们的编程上也不会有太大的困难性。这并不是说Android系统里无法实现很复杂的应用程序，事实上 Android系统拥有世界上仅次于iOS的应用程序生态环境，也拥有复杂的办公软件、大型3D游戏。而只是说，如果要实现和构成同样的逻辑，它必然会拥有其他格式混杂的系统更简化的编程模式。
2      Java操作系统：既然我们编译得到的结果，classes.dex 文件，是用于Java虚拟机（虽然是Dalvik虚拟机，但实际上这一虚拟机只是一种特定的Java解析器和虚拟机执行环境）解析执行的，于是我们也可以猜想到，我们的Android系统，必然是一个Java操作系统。我们在后面会解释，如果把Android系统直接看成 Linux内核和Java语言组合到一起的操作系统很不准确，但事实上Android，也还是Java操作系统，Java是唯一的系统入口。
使用MVC设计模式
：所谓的MVC，就是Model，View，Controller的首字母组合起来的一种设计模式，主要思想就是把显示与逻辑实现分离。Model用于保存上下文状态、View用于显示、而Controller则是用于处理用户交互。三者之间有着如下图所示的交互模型，交互只到Controller，而显示更新只通过View进行，这两者再与Model交换界面状态信息：

在现代的图形交互相关的设计里，MVC几乎是在图形交互处理上的不二选择，这样系统设计包括一些J2EE的应用服务器框架，最受欢迎的Firefox浏览器，iOS，MacOSX等等。这些使用MVC模式的最显著特点就是显示与逻辑分离，在Android应用程序里我们看到了用于逻辑实现的 classes.dex，也看到用于显示的res，于是我们也可以猜想到在UI上便肯定会使用MVC设计模式。
当然，所谓的Android应用程序编程，不会只有这些内容。到目前为止，我们也只是分析.apk文件，于是我们可以回过头来看看Android应用被编译出来的过程。
2. Android编程
从编程角度来说，Android应用程序编程几乎只与Java相关，而Java平台本身是出了名跨平台利器，理论上来说，所有Java环境里使用的编程工具、IDE工具，皆可用于Android的编程。Android SDK环境里提供的编程工具，是基于标准的Java编译工具ant的，但事实上，一些大型的Android软件工程，更倾向于使用Maven这样的并行化编译工具（maven.apache.org）。如果以前有过Java编程经验，会知道Java环境里的图形化IDE（Integrated Development Environment）工具，并非只有Eclipse一种，实际上Java的官方IDE是NetBeans，而商用化的Java大型项目开发者，也可能会比较钟意于使用IntelliJ，而从底层开发角度来说，可能使用vim是更合适的选择，可以灵活地在C/C++与Java代码之间进行切换。总而言之，几乎所有的Java环境的编程工具都可以用于Android编程。
对于这些工具呢，熟悉工具的使用是件好事，所谓“磨刀不误砍柴工”，为将来提升效率，这是件好事。但是要磨刀过多，柴没砍着，转型成“磨刀工”了。如果过多地在这些编程工具上纠结尝试，反而忽视了所编代码的本身，这倒会舍本逐末。
我们既然是研究Android编程，这时仅说明两种Android官方提供的编程方法：使用Android SDK工具包编程，或是使用Eclipse + ADT插件编程。
2.1 使用Android SDK工具包
在Android开发过程中，如果Eclipse环境不可得的情况下，可以直接使用SDK来创建应用程序工程。首先需要安装某一个版本的Android SDK开发包，这个工具包可以到http://developer.android.com/sdk/index.html这个网址去下载，根据开发所用的主机是Windows、Linux还是MacOS X（MacOS仅支持Intel芯片，不支持之前的PowerPC芯片），下载对应的.zip文件，比如android-sdk_r19- linux.zip。下载完成后，解压到一个固定的目录，我们这里假定是通过环境变量$ANDROID_SDK_PATH指定的目录。
下载的SDK包，默认是没有Android开发环境支持的，需要通过tools目录里的一个android工具来下载相应的SDK版本以用于开发。我们通过运行$ANDROID_SDK_PATH/tools/android会得到如下的界面：

在上面的安装界面里选择不同的开发工具包，其中Tools里包含一些开发用的工具，如我们的SDK包，实际上也会在这一界面里进行更新。而对于不同的 Android版本，1.5到4.1，我们必须选择下载某个SDK版本来进行开发。而下载完之后的版本信息，我们既可以在这一图形界面里看到，也可以通过命令行来查看。
$ANDROID_SDK_PATH/tools/android list targets
id: 1 or "android-16"
     Name: Android 4.1
     Type: Platform
     API level: 16
     Revision: 1
     Skins: HVGA, QVGA, WQVGA400, WQVGA432, WSVGA, WVGA800 (default), WVGA854, WXGA720, WXGA800, WXGA800-7in
     ABIs : armeabi-v7a
----------
id: 2 or "Google Inc.:Google APIs:16"
     Name: Google APIs
     Type: Add-On
     Vendor: Google Inc.
     Revision: 1
     Description: Android + Google APIs
     Based on Android 4.1 (API level 16)
     Libraries:
      * com.google.android.media.effects (effects.jar)
          Collection of video effects
      * com.android.future.usb.accessory (usb.jar)
          API for USB Accessories
      * com.google.android.maps (maps.jar)
          API for Google Maps
     Skins: WVGA854, WQVGA400, WSVGA, WXGA800-7in, WXGA720, HVGA, WQVGA432, WVGA800 (default), QVGA, WXGA800
     ABIs : armeabi-v7a
通过android list targets列出来的信息，可以用于后续的开发之用，比如对于不同的tar

补充：移动开发 , Android ,