Session 11: Android Application Development

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1 Session 11: Android Application Development LO52 - Automne 2014 Fabien BRISSET 2 mai 2014 fabien.brisset@utbm.fr

2 Droits de reproduction Copyright , Fabien Brisset, Copyright , Free Electrons (Maxime Ripard) License : Creative Commons Attribution - Share Alike Document original : Android System Development Vous êtes libre de : Partager : reproduire, distribuer et communiquer l oeuvre Remixer : adapter l oeuvre D utiliser cette oeuvre à des fins commerciales Selon les conditions suivantes : Attribution : vous devez attribuer l oeuvre de la manière indiquée par l auteur de l oeuvre ou le titulaire des droits. Partage dans les mêmes conditions : si vous modifiez, transformez ou adaptez cette oeuvre, vous n avez le droit de distribuer votre création que sous une licence identique ou similaire à celle-ci. N importe laquelle de ces conditions peut être levée si vous avez l autorisation du titulaire des droits. Votre utilisation équitable et autres droits ne sont en aucune manière affectés par ce qui a été cité ci-dessus. 2/60

3 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 3/60

4 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 4/60

5 Introduction Applications Android développées avec le SDK officiel de Google Environnement de développement sous Eclipse Les applications sont des fichiers.apk (Android PacKage) qui contiennent l application, ses ressources et ses données Elles peuvent être installées depuis le PlayStore ou si besoin depuis un autre market alternatif ou encore via ADB 5/60

6 Introduction (2) Bonne sécurité autour des applications Elles vivent dans leur propre contexte isolé du système Chaque application a son propre user/group Ce user/group est utilisé pour les permissions sur les fichiers de l application Comme vu précedemment, elle utilise sa propre instance de Dalvik et Binder est l interface de communication Une application = un processus Seulement accès à ce dont elle a besoin N.B : Il est possible de donner des permissions supplémentaires à une application. 6/60

7 Introduction (3) Chaque application est composé d un ensemble de Composants Ce sont les points d entrée vers l OS Android Quatre types : Les Activités Les Broadcast Receivers Les Content Providers Les Services Il est possible pour une application de démarrer n importe quel type de composant via un Intent Chaque requête donne naissance à un nouveau processus avec l instanciation de la bonne classe. Pas de présence de main() 7/60

8 Le fichier Manifest d une application Son nom : AndroidManifest.xml Fichier au format XML Il est utilisé pour : Déclarer les composants disponibles Expliciter les permissions nécessaires pour l application Spécifier la révision d API requise Donner les pré-requis matériels et logiciels (librairies) 8/60

9 Le fichier Manifest d une application (2) <?xml v e r s i o n= 1. 0 e n c o d i n g= u t f 8?> <m a n i f e s t package= com. example. a n d r o i d > <a p p l i c a t i o n > < a c t i v i t y a n d r o i d : name=. E x a m p l e A c t i v i t y a n d r o i d : l a b e s t r i n g / e x a m p l e l a b e l > <i n t e n t f i l t e r > <a c t i o n a n d r o i d : name= a n d r o i d. i n t e n t. a c t i o n. MAIN /> <c a t e g o r y a n d r o i d : name= a n d r o i d. i n t e n t. c a t e g o r y. LAUNCHER /> </ i n t e n t f i l t e r > </ a c t i v i t y > <uses l i b r a r y a n d r o i d : name= com. example. a n d r o i d. p l /> </ a p p l i c a t i o n > </m a n i f e s t > 9/60

10 Le Native Development Kit (NDK) Permet d écrire du code natif (C) au lieu du code Java Plus proche du matériel Même garanties de sécurité, fonctionnement Plus performant Cependant, impossible d accéder au mécanisme de ressources N.B : Il existe aussi maintenant un PDK ou Platform Development Kit mais qui lui est orienté au niveau du portage d Android pour une plateforme donnée plutôt que sur les applications. 10/60

11 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 11/60

12 Définition Une activité représente une fonctionnalité unique d une application L ensemble des activités constituent l interface Exemple avec une application La liste de la boîte de réception constitue une activité L écran de rédaction d un une autre,... L unicité est utile pour les demandes des autres applications Seul le développeur décide des activités qu il va notifier au système Une activité n est pas killed mais mise en arrière plan avant d être remplacé par une autre afin de pouvoir être reprise plus tard 12/60

13 Définition (2) 13/60

14 Définition (3) 14/60

15 Cycle de vie d une activité Comme vu précédemment, il n y a pas de main() Il faut donc des points d entrée pour le système Ce sont des fonctions callbacks qui peuvent être appelées à un instant t Elles sont liées à tout changement d état d une activité On distingue sous Android trois états : Running Paused : visible mais pas de focus. Elle peut être détruite en cas d insuffisance mémoire Stopped : non visible. Peut être stoppée à tout moment Les fonctions les plus importantes : oncreate et onpause Pour éviter de bloquer une application, utiliser des Threads 15/60

16 Cycle de vie d une activité (2) 16/60

17 Cycle de vie d une activité (3) 17/60

18 Sauvegarder l état d une activité Comme cycle de vie implique des killed, nécessité de sauvegarder un état interne stable d une activité Fait au travers de callbacks : onsaveinstancestate onrestoreinstancestate L argument de type Bundle permet à l activité de stocker toutes les informations nécessaires à son état Mécanisme invisible aux yeux de l utilisateur Callbacks pas appelées si l activité est quitté sur la demande utilisateur (bouton Back ) Aussi appelés lors d un changement d orientation du périphérique pour charger les nouvelles ressources 18/60

19 Sauvegarder l état d une activité (2) 19/60

20 Sauvegarder l état d une activité (3) 20/60

21 Exemple de code d une activité p u b l i c c l a s s E x a m p l e A c t i v i t y e x t e n d s A c t i v i t y { p u b l i c v o i d o n C r e a t e ( Bundle s a v e d I n s t a n c e S t a t e ) { s u p e r. o n C r e a t e ( s a v e d I n s t a n c e S t a t e ) ; setcontentview (R. layout. example ) ; Log. i ( E x a m p l e A c t i v i t y, A c t i v i t y c r e a t e d! ) ; } p r o t e c t e d v o i d onstart ( ) { s u p e r. o n S t a r t ( ) ; } protected v o i d onresume ( ) { s u p e r. onresume ( ) ; } p r o t e c t e d v o i d onpause ( ) { s u p e r. onpause ( ) ; } p r o t e c t e d v o i d onstop ( ) { s u p e r. onstop ( ) ; } } p r o t e c t e d v o i d ondestroy ( ) { s u p e r. ondestroy ( ) ; } 21/60

22 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 22/60

23 Définition Composants qui tournent en arrière plan Utilisé pour des opérations longues ou des processus distants Pas de GUI Possibilité d être synchrone avec (binding) ou asynchrone (starting) Exemple de manifeste de service : <?xml v e r s i o n= 1. 0 e n c o d i n g= u t f 8?> <m a n i f e s t package= com. example. a n d r o i d > <a p p l i c a t i o n > < s e r v i c e a n d r o i d : name=. E x a m p l e S e r v i c e /> </ a p p l i c a t i o n > </m a n i f e s t > 23/60

24 Les Types de Services Deux types de services Started Services : asynchrone, démarré avec startservice, stoppé par n importe qui. N.B : Il est possible de dériver de la classe IntentService pour en créer un. Bound Services : synchrone, liée à un composant via la méthode bindservice. Client/serveur interface et détruit lorsqu il n y a plus de composants liés à lui. Un service peut être des deux types Démarré en passant des Intents à la commande startservice ou bindservice 24/60

25 Cycle de vie d un Service 25/60

26 Bound Services Trois possibilités d implémenter un bound service : En étendant la classe Binder. Fonctionne uniquement en local et si les clients tournent dans le même processus En utilisant la classe Messenger et son interface pour les processus distants. Cependant, pas de multi-threading, file de requêtes. En écrivant son propre fichier AIDL, sa propre interface... Plus long mais meilleure des méthodes. 26/60

27 Cycle de vie d un Bound Service 27/60

28 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 28/60

29 Content Providers Accès aux données équivalent à une base de données relationnelle Possibilité de partager des données Sécurité renforcée par des permissions allant jusqu à la granularité de la requête Repose sur des URIs pour autoriser un ensemble limité de requêtes N importe quel back-end peut être utilisé avec un Content Provider 29/60

30 Content URIs URIs sous la forme : content ://<package>.provider/<path> pour accéder à des tables spécifiques content ://<package>.provider/<path>/<id> pour accéder à lignes dans la table Mécanismes pour faciliter : Côté applicatif : ContentUri pour gérer les IDs numériques dans les URIs Uri.Builder et la classe Uri pour gérer avec les chaînes de caractères de type URI Côté Provider UriMatcher qui permet l association d un pattern à un ID et donc une gestions plus facile des URIs 30/60

31 Implémentation d un Content Provider p u b l i c c l a s s E x a m p l e P r o v i d e r e x t e n d s C o n t e n t P r o v i d e r { p r i v a t e s t a t i c f i n a l UriMatcher s U r i M a t c h e r ; s t a t i c { s U r i M a t c h e r. adduri ( com. example. a n d r o i d. p r o v i d e r, t a b l e 1, 1) ; s U r i M a t c h e r. adduri ( com. example. a n d r o i d. p r o v i d e r, t a b l e 1/#, 2) ; } p u b l i c C u r s o r q u e r y ( U r i u r i, S t r i n g [ ] p r o j e c t i o n, S t r i n g s e l e c t i o n, S t r i n g [ ] s e l e c t i o n A r g s, S t r i n g s o r t O r d e r ) { s w i t c h ( s U r i M a t c h e r. match ( u r i ) ) { d e f a u l t : System. out. p r i n t l n ( H e l l o World! ) ; break ; } } 31/60

32 Implémentation d un Content Provider (2) p u b l i c U r i i n s e r t ( U r i u r i, C o n t e n t V a l u e s v a l u e s ) { r e t u r n n u l l ; } p u b l i c i n t update ( U r i u r i, C o n t e n t V a l u e s v a l u e s, S t r i n g s e l e c t i o n, S t r i n g [ ] s e l e c t i o n A r g s ) { r e t u r n 0 ; } p u b l i c i n t d e l e t e ( U r i u r i, S t r i n g s e l e c t i o n, S t r i n g [ ] s e l e c t i o n A r g s ) { r e t u r n 0 ; } } p u b l i c b o o l e a n o n C r e a t e ( ) { r e t u r n t r u e ; } 32/60

33 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 33/60

34 Définition Un Intent est un package d ensemble d informations : Component Name : nom complet de la classe et du package du destinataire Action : l action qui a été ou qui doit être réalisée Data : les données sous forme URI. Exemple : tel :// Category : informations additionnelles sur la nature du destinataire de l Intent. Le Component Name est optionnel. Si présent, on a un Intent explicite sinon implicite. 34/60

35 La résolution des Intent Un Intent explicite est facile à gérer puisqu on connaît le destinataire C est un cas rare utilisé essentiellement pour des communications interne à une même application Les Intents implicites sont plus compliqués à gérer du fait que le système doit trouver le meilleur candidat C est pourquoi les composants doivent avoir des Intent filters pour aider le système à savoir ce qu ils veulent Un composant sans Intent filters ne recevra que des Intents explicites 35/60

36 Intent Filters Utilisés pour les Intents implicites Basés sur la catégorie, l action et les données Besoin d un seul des trois critères Un filtre peut avoir plusieurs actions mais aussi plusieurs catégories Il est possible aussi d utiliser les méthodes query* du PackageManager pour traiter les Intents Exemple de filtres de l application Launcher Sur la catégorie android.intent.category.launcher Et sur l action android.intent.action.main 36/60

37 Intent Filters : exemple <m a n i f e s t package= com. example. a n d r o i d. notepad > <a p p l i c a t i o n a n d r o i d : i c o / a p p n o t e s a n d r o i d : l a b e s t r i n g / app name > < a c t i v i t y a n d r o i d : name= N o t e s L i s t a n d r o i d : l a b e s t r i n g / t i t l e n o t e s l i s t > <i n t e n t f i l t e r > <a c t i o n a n d r o i d : name= a n d r o i d. i n t e n t. a c t i o n. MAIN /> <c a t e g o r y a n d r o i d : name= a n d r o i d. i n t e n t. category. LAUNCHER /> </ i n t e n t f i l t e r > <i n t e n t f i l t e r > <a c t i o n a n d r o i d : name= a n d r o i d. i n t e n t. a c t i o n. VIEW /> <a c t i o n a n d r o i d : name= a n d r o i d. i n t e n t. a c t i o n. EDIT /> <a c t i o n a n d r o i d : name= a n d r o i d. i n t e n t. a c t i o n. PICK /> <c a t e g o r y a n d r o i d : name= a n d r o i d. i n t e n t. category. DEFAULT /> <data a n d r o i d : mimetype= vnd. a n d r o i d. c u r s o r. d i r / vnd. g o o g l e. note /> </ i n t e n t f i l t e r > </ a c t i v i t y > </ a p p l i c a t i o n > </manifest > 37/60

38 Broadcasted Intents and Broadcast Receivers Un Intent peut être broadcasté de deux façons : sendbroadcast pour être géré par ses destinataires en même temps dans un ordre quelconque sendorderedbroadcast pour être géré un à un dans un ordre précis avec potentiellement propagation du résultat Utilisé pour des évènements importants du système : fin de la séquence de démarrage, application désinstallée... Les Broadcast Receivers utilisés pour gérer ce type d Intents Une seule callback à implémenter : onreceive Une fois la callback appelée, le Broadcast Receiver n est plus actif et peut être détruit Il faut utiliser des appels synchrones pour éviter d avoir un Receiver zombie. 38/60

39 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 39/60

40 Gestion des processus sous Android Une application = un processus Ou création d un nouveau processus ou création du composant dans l existant android:process permet de spécifier un processus particulier pour un composant Quand un processus est tué, tous les composants dedans le sont 40/60

41 La priorité des processus sous Android Foreground processes Activité avec interaction utilisateur Service lié à cette activité Un service tournant en premier plan Un service en cours d éxécution d une de ses callbacks Un broadcast receiver en pleine exécution de sa méthode onreceive Visible processes Une activité visible à l écran Un service lié à ce type d activité Service processes pour tous les services démarrés avec startservice Background processes pour toutes les activités non visibles par l utilisateur Empty processes 41/60

42 Threads Par défaut, un thread par application Les tâches longues peuvent bloquer l UI Si blocage pendant plus de 5 secondes, avertissement sous forme de pop-up du système Les fonctions de l UI ne sont pas thread-safe donc elles ne peuvent être utilisées que depuis le thread rincipal En conclusion : Il faut garder les fonctions UI dans le thread principal Pour tous les autres composants tournant en arrière plan, il est intéressant de créer des worker threads Privilégier les échanges de messages entre le thread principal et les worker threads 42/60

43 Threads sous Android Il existe deux moyens d implémenter des worker threads sous Android En utilisant le mécanisme Java et Runnable. Cependant, difficultés pour l échange de messages entre le thread principal et le worker thread En utilisant Android AsynTask Quatre callbacks : doinbackground, onpostexecute, onpreexecute, onprogressupdate Utile car doinbackground est appelée par un worker thread et les autres par le thread principal 43/60

44 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 44/60

45 Les Ressources Une application peut contenir autre chose que du code source compilé Sous Android, tout ce qui est visuel est séparé du code source Les ressources se situent sous le répertoire res/ A la compilation, une classe R va être créée avec des références sur toutes les ressources en leur associant un ID Ce mécanisme permet de gérer tout ce qui est lié à la langue, la taille d écran... au runtime 45/60

46 Le répertoire /res Il contient anim/ : pour la définition des animations color/ : pour la définition des couleurs drawable/ : contient des images, des 9-patch graphics, ou des fichiers XML de formes, de GUI... layout/ : contient des XML définissant l application des layouts menu/ : contient des XML pour les layouts du menu raw/ : contient des fichiers bruts values/ : contient les labels, les entiers, les tableaux, les dimensions.. xml/ : contient des fichiers XML quelconques Tous ces fichiers accessibles par leurs IDs Si besoin d utiliser un chemin de fichier, utiliser le dossier assets/ 46/60

47 Ressources 47/60

48 Les ressources alternatives Fournies en utilisants un sous-dossier avec un nom étendu : <folder name>-<qualifier> Les qualifiers peuvent représenter La langue : en, fr, fr-ca... L orientation de l écran : land ou port La taille d écran : small, large... La densité d écran : mdpi, ldpi Possibilité d avoir plusieurs qualifiers : layout-land-hdpi-es 48/60

49 La sélection des ressources 49/60

50 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 50/60

51 Le stockage des données sous Android Une application peut avoir besoin de stocker des donées utilisateur Problème : le système ne peut permettre à une application d écrire quand elle veut, où elle veut sur le système Quatre mécanismes existent pour répondre à la problématique des applications Les Preferences Les Internal Data Les External Data Les Databases 51/60

52 Les Shared Preferences Elles permettent de stocker et de récupérer des données de manière persistante Paires de clés-valeurs de types basiques Il est possible d avoir une instance de la classe les gérant grâce à l appel à getpreferences getsharedpreferences aussi disponible Méthode edit pour une modification et commit pour valider les changements 52/60

53 Internal Storage Il est possible de sauver directement sur le périphérique de stockage interne Non accessible des autres applications par défaut Fichiers effacés si l application est désinstallée FileOutputStream et openfileoutput Fichiers créés au runtime Possible de l utiliser pour des besoins de caching. Appel à getcachedir pour gérer le cache. Mais ces fichiers peuvent être effacés si la capacité de stockage devient trop faible 53/60

54 External Storage carte SD ou périphérique interne Les fichiers sont accessibles de tous Périphérique amovible donc bien vérifier sa présence avant de le manipuler getexternalfilesdir : donne un sous-dossier spécifique à l application. Enlevé lors de la désinstallation getexternalstoragepublicdirectory : donne un espace de stockage externe publique partagé entre tous et persistant getexternalcachedir pour l utiliser comme cache 54/60

55 SQLite Databases Normalement abstraites par les Content Providers Android fournit une autre couche d abstraction Java Une classe héritant d une sous-classe de SQLiteOpenHelper pour démarrer et construire la base Ensuite, l instance de SQLiteDatabade va permettre de manipuler la base de données Seulement visible par votre application et elle ne sera pas automatiquement supprimée du système Aussi possible d utiliser le CLI et la commande sqlite3 55/60

56 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 56/60

57 Contenu d un APK META-INF pour les méta-données Java MANIFEST.MF : le fichier Manifest Java relatif aux classes présentes dans l archive CERT.RSA : le certificat de l application CERT.SF : la liste des ressources présentes AndroidManifest.xml res/ contient toutes les ressources compilés en XML binaire classes.dex contient les classes Java compilés au format Dalvik (Dalvik EXecutable format) qui est un format non compressé contenant les instructions Dalvik resources.arsc qui est la table des ressources avec la correspondance ID/ressource/package 57/60

58 La production d un APK 58/60

59 Sommaire 1 Introduction 2 Les Activités 3 Les Services 4 Les Content Providers 5 La gestion des Intents 6 Les processus et les threads 7 Les Ressources 8 Le stockage des données 9 APK, Quésako? 10 Questions? 59/60

60 Références Android System Development Maxime Ripard (Free Electrons) Embedded Android Karim Yaghmour chez O Reilly A la découverte d Android série d articles écrits par Benjamin Zores pour GNU/Linux Magazine France Android Device Porting Walkthrough présentation de Benjamin Zores à l Android Builder Summit 2012 Dive Into Android Networking - présentation de Benjamin Zores à l Embedded Linux Conference Europe /60