WPAM W5 – Android – bardzo krótkie wprowadzenie

1. WPAMW5 – Android – bardzo krótkie wprowadzenie Piotr Gawrysiak pgawrysiak@supermedia.pl Politechnika Warszawska Instytut Informatyki Zakład Systemów Informacyjnych 2010

2. 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)

3. 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 makeit universally accessible and useful.

4. Dlaczego Android? • Oczywiście jest także trzeci powód • Ponieważ Silicon Valley to naprawdę małe miejsce…

5. 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

6. Open Handset Alliance • Android nie jest wyłącznie produktem Google (przynajmniej w teorii…)

7. …ale…

8. Nie jest skończony I nie ma nic wspólnego z Czym Android nie jest Nie jest to „Guglofon” Nie jest to „Linux Phone”

9. Android - geneza Podobnie 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 Google 2007 – powstaje Open Handset Alliance, „preview” SDK 2008 – pierwsza publiczna wersja systemu Android, opublikowana na licencji Open Source (Apache Licence 2.0)

10. 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

11. Komponenty Android - infrastruktura

12. 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)

13. 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

14. 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

15. Surface manager Audio manager Libraries / Runtime Framebuffer (/dev/fb0) Surfaces (double buffering) Audio flinger Diagramy by Esmertec

16. 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

17. Android bootup • 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 Diagramy by Esmertec

18. 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

19. Komponenty „aplikacji” Inne komponenty nie posiadają interfejsu użytkownika: Service – komponent działający w tle który nie wyświetla interfejsu użytkownika (typowy przykład – odtwarzacz muzyki, radio internetowe) ContentProvider– udostępnia innym aplikacjom dane pochodzące z naszej aplikacji IntentReceiver– 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

20. Cykl życia activity Usuwane 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

21. 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

22. 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

23. 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)

24. 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

25. Custom UI HTC Sense Stock Froyo Motorola Nook Color

26. Fragmentation

27. 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 • …

28. Cdn.