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[Android研究手记1]基本概念和模型

前几天已经给大家做过广告了，从这篇开始，我准备每周更新一篇Android研究手记，分享我学习Android开发过程中的一些经验和知识，同时也是给自己进行备忘。由于我研究Android的过程也是我在Android上的第一个完整项目BlogMessage的开发过程，所以我尽量将这个实际项目的开发过程穿插在整个系列中，并试图以此将Google提供的各种文档中比较难理解的部分用尽量简单的方式表达出来。就不继续打广告了，下面进入正题：


学习在一个全新的平台上开发最重要的第一步是什么？我觉得当然不是语言的问题，也更不是工具的问题。学习Windows开发，我们得了解Win32窗口的运行原理，消息队列等机制，不了解这些背后的机制和基本的运行模型，只靠RAD工具我们还是只能停留在普通应用的阶段。学习Web开发，不了解HTML DOM，HTTP协议原理等内容，只靠掌握如ASP.Net，JSP等厂商技术，我们也做不到Web开发的“心想事成”，“胸有成竹”；同样如Anrs Blog中说到的正则表示式的应用，我们还得了解其背后的匹配原理。所以，我觉得面对一个全新的平台，我们得首先了解其工作和运行的基本模型和原理，才能做到以后在这个平台上的“得心应手”。


Android开发平台的架构模型，Google官方已经用一个很简单的结构图清晰的进行了说明，简单来说Android开发平台就是 Linux + Google在其上自己开发的Java虚拟机和运行时 + Android SDK 构成，这些内容供我们了解就可以了。就开发一个完整的Android应用来说，我将对我们十分重要而Google官方文档又说的有些复杂的，关于一个完整的Android程序的静态组成模型，和动态运行时模型，整理成了一张图形如下，我们就从这张图说起：

点击图片看大图

各位看官先不要被图形中的生词吓死，接下来我会详细解释每一个概念。


先来看图形中的灰色部分，这部分描述了一个完整的Android应用程序可以包含的各个组成部分，我们将组成一个Android程序的组件称为Android Component（图中中间部分的基类），由若干个Android Component就组成了一个完整的Android应用程序。先看图中左下方的Activity，这个组件我们可以认为它是Windows中的窗体概念，这是Android程序的基本组成部分，也就是程序的人机交互界面。比如一个简单的短信程序就应该包含三个Activity，一个短信列表界面，一个阅读短信详细内容的界面和一个编辑短信的界面。图中左上角的Service顾名思议就是服务，一个Android程序中哪些部分是服务呢？举例来说，短信程序并不只是在我们打开短信界面的时候才去收取短信，我们退出界面后，手机仍然会去收取短信，并在新的短信到达时通知我们，所以一定有某个任务在后台运行着，这就是Service了；再比如说音乐播放功能，当我们从播放界面返回手机待机界面的时候仍然可以继续听音乐，这也是一个Service的例子。其实Activity + Service是非常常见的手机软件应用，比如我要做的BlogMessage同样也是这样的结构。左边中间部分的“Broadcast Receiver”是用于接收各种系统定义事件或自定义事件的接收器，如果我们的程序想侦测一些系统事件的发生，我们就需要写一个Broadcast Receiver。例如我们的程序想在手机打开Wifi的时候立即去刷新最新的数据，或者我们想在手机来电时执行某个动作，这些都可以由Broadcast Receiver订阅特定的事件来完成。图中左边剩下的“Content Provider”，我们可以把它理解成一种特殊的Service，一种可以给其他程序提供数据的Service，例如手机中的联系人信息，我们任何程序都可以和其通信去获取联系人的信息，这就可实现为一个典型的Content Provider。


再来看图中蓝色的部分，这是一个静态的部署概念，就如同我们.Net开发的程序集的概念一样。Apk是我们Android程序发布和部署的基本单位，一个完整的Android程序就可以打包为一个或多个Apk进行发布，我们从Android Marketing上下载安装的程序也是一个个的Apk包，我们在Eclipse 中的一个Project的最终Build结果也就是一个Apk文件。一个Apk中包含了上面介绍的4种Android Component。


最后，图中黄色的部分就是系统运行时的概念了。由于Android平台是基于Linux的，所以Process（进程）和Thread（线程）的概念和Linux中的一致，在代码中我们可以编写一个普通的Java Thread来实现多线程。需要注意的是，Android中的Process是受系统自动管理的，并不是说我们在一个程序界面中按了手机上的Back键或者Home键程序就结束了，大家也很难在Android的各种程序中找到类似Symbian程序中的“退出”功能。Android系统会给每一个进程都计算出一个“重要程度”等级，在系统运行的某个时候例如资源不足的时候，系统会根据各个进程的“重要程度”来决定先释放哪个进程。（进程“重要程度”的判断在Google的官方文档还是说的比较清楚的，实际上各个Android Component都有很完整的运行时生命周期，由于我们不太清楚进程结束的时机，了解各个Android Component的运行时生命周期以及相关事件就对我们的开发来说非常重要，我会陆续在后续的手记中详细阐述这些内容）。一个Apk中包含的Android Component在运行时可以运行在同一个进程中，也可以运行在不同的进程中，这取决于我们在Apk的AndroidManifest.xml上进行的配置（大家可以将这个AndroidManifest.xml看成是Apk的全局配制信息，其中会描述这个Apk中包含了哪些Android Component以及各个Component的运行和启动方式等，我会在后续的Post中讲解这些内容）。最后，图中下面中间部分的“Task”是Android中一个很特殊的运行时概念，也是很复杂的一个概念，Google的官方文档用了很大的篇幅来说明这个概念。它有别于进程和线程，并且只和Activity的运行时有关系。我们可以将其理解成“窗口栈”，这是由手机上的特殊操作方式所引出的概念。由于手机上的程序，用户一般只能在同一时间看到一个界面，例如在编辑短信的时候一般就不能看到短信列表的界面。而一个完整的程序一般会由多个Activity组成，所以这些Activity会在运行时随着打开的先后顺序会被放到同一个窗口栈（Task）中，当前活动窗口栈中最上面的Activity就是用户当前看到的界面，按手机上的“Back”则是销毁当前栈顶的Activity，回到上一个界面。然而Task这个概念之所以复杂，是因为不同Process中的Activity可以被放到同一个Task中，例如在我们的程序中可能会打开Google Map的地图界面。具体Activity在运行时该被放到哪个Task中，这会由Activity的taskAffinity属性决定，一般情况下一个Apk中的所有Activity在运行时会被放到同一个Task中，但是运行时Activity的taskAffinity是可以修改的。例如上面说的Google Map的例子，地图显示界面默认是存在于Google Map这个程序的默认Task中的，但是我们却可以在运行时将这个界面带到我们自己程序的当前Task中来。窗口在Task中的“入栈”和“出栈”操作和Activity的运行时生命周期息息相关，后面我也会用更详细的篇幅来介绍Task和Activity运行时生命周期的关系。


第一篇手记就写到这里了，下篇预告：《[Android研究手记2] Activity和Service的运行时生命周期模型》。