67、流行编程语言与安卓开发入门

流行编程语言与安卓开发入门

1. 几种流行编程语言介绍

1.1 Lua

Lua 是 20 世纪 90 年代在巴西创建的脚本语言，它基于 Scheme 且与之相似。这是一种动态类型的过程式语言，具备内存管理和垃圾回收机制。它体积小，常用于嵌入式应用，可在任何有 C 编译器的平台上编译。Lua 具有可扩展性，以简单而不简陋著称，最初设计用于扩展应用程序，现在也常用于独立和通用需求。

在 Ubuntu 上使用 Lua 的步骤如下：
1. 使用喜欢的文本编辑器编写程序。
2. 安装 Lua 解释器包 lua50 。
3. 在命令行输入 lua programName 运行程序。

1.2 Ruby

在 Ruby 中，一切皆为对象，每个对象都可以有自己的属性和方法。可以使用闭包（在 Ruby 中称为块），无需声明变量，且只有单继承。Ruby 包含垃圾回收、异常处理，还可以通过用 C 语言编写扩展来进行功能扩展。它受到 Lisp、Perl、Python 和 Smalltalk 等语言的不同程度影响，最初设计用于系统管理类脚本编写。

很多 Ruby 程序员喜欢将 Ruby 与名为 Rails 的 Web 应用框架结合使用，即 Ruby on Rails。该框架遵循 DRY（不要重复自己）原则，每个信息都存储在唯一明确的位置。Ruby on Rails 运行在 Apache 或 Nginx 等 Web 服务器之上，并且可以使用 Ruby Gems（rubygems.org）进行扩展。

在 Ubuntu 上使用 Ruby 的步骤如下：
1. 使用喜欢的文本编辑器编写程序。
2. 可以从 Ubuntu 软件仓库安装解释器包 ruby1.8 ，但由于 Ruby 更新频繁，官方文档建议直接从其网站下载最新版本。

1.3 Scala

Scala 意为“可扩展语言”，旨在根据用户需求进行扩展。它运行在 JVM 上，适用于函数式和面向对象编程。Scala 程序的字节码与 Java 兼容，两种语言可以相互调用，也支持 .NET 框架。Scala 语法比 Java 更简洁，程序通常更短。和 Ruby 一样，Scala 中一切皆为对象，类型可以自动推断，无需显式声明。它满足了许多人在 JVM 上进行函数式编程的需求。

在 Ubuntu 上使用 Scala 的步骤如下：
1. 使用喜欢的文本编辑器编写程序。
2. 安装 scala 包。
3. 编译使用 scalac sourceFile 。
4. 使用解释器运行使用 scala sourceFile 。

1.4 Vala

Vala 是一种较新的语言，旨在通过将现代语言的特性引入 C 语言，让 GNOME 桌面环境开发人员的工作更轻松。其语法与 C# 非常相似，它是编译型语言，但不是直接编译为字节码，而是先编译为 C 语言代码，再使用特定平台的 C 编译器进行编译。

在 C 语言中，程序员必须手动管理内存引用，而在 Vala 中，如果使用内置的引用类型而非普通指针，这一过程将自动完成。Vala 还使用 GNOME GObject 系统进行引用计数。目前，Vala 的使用主要集中在开发 GNOME 相关项目的人员中。

在 Ubuntu 上使用 Vala 的步骤如下：
1. 使用喜欢的文本编辑器编写程序。
2. 安装 Vala 编译器包 valac 。
3. 使用 C 编译器（如 GNU C 编译器）编译 valac 的输出结果。

下面用表格总结这几种语言的特点：
| 语言 | 特点 | 在 Ubuntu 上使用步骤 |
| ---- | ---- | ---- |
| Lua | 基于 Scheme，动态类型，用于嵌入式，可扩展 | 编写程序，安装 lua50 ，命令行运行 |
| Ruby | 一切皆对象，受多种语言影响，结合 Rails 框架 | 编写程序，安装 ruby1.8 或下载最新版 |
| Scala | 运行在 JVM 上，兼容 Java，语法简洁 | 编写程序，安装 scala 包，编译和运行 |
| Vala | 语法类似 C#，编译为 C 代码，用于 GNOME 开发 | 编写程序，安装 valac ，用 C 编译器编译 |

2. 安卓开发入门

2.1 安卓简介

安卓由 Google 拥有，基于 Linux 内核，是智能手机和平板电脑最畅销的平台之一。它包括操作系统、中间件和一些关键应用程序，如基于 WebKit 的集成网页浏览器、优化的图形库、支持多种媒体格式的媒体组件以及使用 SQLite 的结构化数据存储。此外，还包含 GSM、蓝牙、3G、WiFi、相机、GPS 等硬件相关功能的软件。大部分安卓源代码是开源的，遵循 Apache 许可证。Google 运营着名为 Android Market 的在线应用商店，用户可以下载免费和付费应用来扩展设备功能，还有其他第三方应用商店。

安卓的架构从硬件开始，逐层构建：
1. 硬件 ：主要目标平台是 ARM 处理器，它是 32 位精简指令集计算机（RISC）处理器，设计注重速度、效率和低功耗，适用于移动和嵌入式设备。
2. Linux 内核 ：是安卓软件栈的第一层，经过定制以增强功能和优化性能，使安卓和 Linux 更高效地协同工作。最初 Google 贡献的部分代码未被主线 Linux 内核开发者接受，因此 Google 创建了一个 Linux 内核分支。
3. 库 ：运行在内核之上，供安卓高层组件和开发者在使用安卓软件开发工具包（SDK）编写应用时使用，包括标准 C 库、媒体库、图形和网页浏览器引擎、字体渲染库等。
4. 安卓运行时 ：应用层的部分组件通过它与库进行交互。安卓软件主要用 Java 编写，运行在由 Dalvik 虚拟机和一些核心库组成的安卓运行时上。Dalvik 进行即时编译（JIT），针对移动设备进行了优化。
5. 应用框架 ：为顶层应用提供了一系列有用的系统和服务，如访问系统信息、使用设备硬件、创建通知等，用户创建的应用可以与安卓自带的核心应用具有相同的外观、感觉和交互风格。
6. 应用 ：安卓自带了一系列核心应用，如网页浏览器、短信程序、联系人管理、日历、电子邮件客户端等。

2.2 安装安卓 SDK

2.2.1 安装 Java

在下载和安装安卓 SDK 之前，需要安装 Java 运行时环境（JRE）或 Java 虚拟机（JVM）。如果使用 64 位 Ubuntu 系统，需要先从 Ubuntu 软件仓库安装 ia32-libs 库，以支持开发和测试 32 位安卓程序。可以从 Ubuntu 软件仓库选择开源的 Open JDK 版本 openjdk - 6 - jre 或 Sun/Oracle 版本 sun - java6 - jre ，同时安装相应的 Java SDK，即 openjdk - 6 - jdk 或 sun - java6 - jdk 。

2.2.2 安装 Eclipse

虽然不是必需步骤，但安卓 SDK 包含适用于 Eclipse 的 Android 开发工具（ADT）插件，能让开发更轻松快捷。Ubuntu 软件仓库中有 Eclipse 版本，但不是安卓开发者推荐的版本，推荐从 Eclipse 网站（www.eclipse.org/downloads/）搜索下载较旧的 3.3 版本（参考 http://developer.android.com/sdk/installing.html）。

2.2.3 安装 SDK

从安卓开发者网站（http://developer.android.com/sdk/index.html）下载最新的安卓 SDK 适用于 Ubuntu 的 Linux 版本（TGZ 存档文件），将其解压到指定位置（如 /home/matthew ），会创建一个名为 android - sdk - linux_x86 的新目录，记住该目录位置。

2.2.4 安装 ADT Eclipse 插件

如果使用 Eclipse，安装步骤如下：
1. 启动 Eclipse，选择“Help” -> “Install New Software”。
2. 点击“Add”，在“Add Repository”窗口中，名称输入“ADT Plugin”，位置输入“https://dl - ssl.google.com/android/eclipse/”，点击“OK”。
3. 在“Available Software”窗口中，勾选“Developer Tools”，点击“Next”。
4. 查看要下载的工具列表，点击“Next”。
5. 阅读并接受许可协议，点击“Finish”。
6. 关闭并重启 Eclipse。

配置插件使用安卓 SDK 的步骤如下：
1. 在 Eclipse 中选择“Window” -> “Preferences”。
2. 选择“Android”。
3. 在主面板的“SDK Location”处，点击“Browse”，找到之前安装 SDK 的目录，点击“Apply”和“OK”。

2.2.5 安装其他组件

安装了 SDK 入门包后，还需要至少一个安卓平台及其相关的平台工具来开发安卓应用，也可以同时添加其他有用的组件和平台。可以通过以下两种方式使用安卓 SDK 和 AVD 管理器进行安装：
- 在 Eclipse 中通过菜单“Window” -> “Android SDK and AVD Manager”。
- 在命令行进入 android - sdk - linux_x86/tools 目录，输入 android 。

这两种方式都会打开图形用户界面（GUI），可以浏览在线安卓 SDK 仓库选择要安装或更新的组件。至少要安装对应安卓版本的 Android SDK Platform - tools 包（如 2.3 或 3.0），也建议安装文档和示例包。如果要开发使用 Google API 的应用，还需要安装 Google APIs 包；如果针对特定制造商的硬件开发，也能在这里找到相关组件。勾选要安装的包，点击“Install”进行安装。

2.2.6 安装虚拟设备

虚拟设备是运行安卓系统的硬件软件模拟，用于测试应用在不同设备上的运行情况。安装步骤如下：
1. 在左侧面板选择“Virtual devices”。
2. 在右侧点击“New”。
3. 配置虚拟设备，完成后点击“Create AVD”。

要运行安卓虚拟设备（AVD），从列表中选择它并点击“Start”，屏幕在左侧模拟，硬件按钮在右侧，可以使用鼠标和键盘与 AVD 进行交互，启动可能需要较长时间，请耐心等待。

下面是安装安卓 SDK 的流程图：

graph LR
    A[安装 Java] --> B[安装 Eclipse]
    B --> C[安装 SDK]
    C --> D[安装 ADT Eclipse 插件]
    D --> E[安装其他组件]
    E --> F[安装虚拟设备]

2.3 创建第一个安卓应用

这里以“Hello World”示例介绍如何创建第一个安卓应用，假设已经正确安装和配置了 ADT 插件。步骤如下：
1. 打开 Eclipse，选择“File” -> “New” -> “Project”。
2. 选择“Android Project”，点击“Next”。
3. 填写项目详细信息：
- 项目名称： HelloUbuntuWorld ，这也是存储项目文件的目录名。
- 应用名称： Hello, Ubuntu World! ，这是应用在安卓设备上显示的标题。
- 包名： com.example.helloubuntuworld ，遵循 Java 包命名规则，可根据组织或个人情况选择合适的名称。
- 创建活动： HelloUbuntuWorld ，这是插件将创建的类存根名称，可选。
4. 点击“Finish”。

项目创建完成后，可以在 Eclipse 包资源管理器中找到它。打开 HelloUbuntuWorld/src/com.example.helloubuntuworld 下的 HelloUbuntuWorld.java 文件查看生成的代码并开始开发。

在 Eclipse 中测试应用的步骤如下：
1. 从菜单选择“Run” -> “Run”。
2. 选择“Android Application”，Eclipse 会启动安卓模拟器，启动可能需要较长时间，启动后可以看到模拟器和应用运行在其中。

3. 总结与对比

3.1 编程语言对比

前面介绍的几种编程语言各有其独特的应用场景和优势。为了更清晰地对比它们，下面从多个维度进行分析，以表格形式呈现：
| 对比维度 | Lua | Ruby | Scala | Vala |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 设计初衷 | 扩展应用程序，常用于嵌入式 | 系统管理类脚本，结合 Rails 用于 Web 开发 | 满足用户可扩展需求，在 JVM 上进行函数式和面向对象编程 | 简化 GNOME 桌面环境开发 |
| 语法特点 | 基于 Scheme，简洁 | 一切皆对象，语法灵活 | 简洁，类型可推断 | 类似 C# |
| 运行环境 | 有 C 编译器的平台 | 通用 | JVM，支持 .NET | 需 C 编译器 |
| 应用场景 | 嵌入式设备、游戏脚本 | Web 开发（Ruby on Rails） | 大型项目开发、数据处理 | GNOME 相关项目 |

3.2 安卓开发流程总结

安卓开发是一个系统的过程，从环境搭建到应用创建，每个步骤都至关重要。下面通过列表再次梳理安卓开发的关键步骤：
1. 环境准备
- 安装 Java 运行时环境和 SDK。
- 安装合适版本的 Eclipse 及 ADT 插件。
- 下载并解压安卓 SDK。
2. 组件安装
- 安装安卓平台及相关平台工具。
- 按需安装文档、示例包、Google APIs 等组件。
- 安装虚拟设备用于测试。
3. 应用创建
- 在 Eclipse 中创建安卓项目。
- 填写项目详细信息。
- 编写代码并在模拟器中测试。

以下是安卓开发流程的 mermaid 流程图，进一步直观展示：

graph LR
    A[环境准备] --> B[组件安装]
    B --> C[应用创建]
    A1[安装 Java] --> A
    A2[安装 Eclipse] --> A
    A3[下载解压 SDK] --> A
    B1[安装平台及工具] --> B
    B2[安装其他组件] --> B
    B3[安装虚拟设备] --> B
    C1[创建项目] --> C
    C2[填写信息] --> C
    C3[编写测试] --> C

4. 实践建议

4.1 编程语言学习建议

• Lua ：由于其常用于嵌入式设备和游戏脚本，学习时可以结合一些开源的嵌入式项目或简单的游戏开发案例，加深对其在实际应用中的理解。
• Ruby ：如果想从事 Web 开发，重点学习 Ruby on Rails 框架，通过实际搭建小型网站来掌握其开发流程和 DRY 原则的应用。
• Scala ：鉴于其在大数据处理和分布式系统中的应用，可结合一些开源的大数据项目，如 Apache Spark，学习如何使用 Scala 进行数据处理和分析。
• Vala ：对于对 GNOME 桌面环境开发感兴趣的开发者，深入研究 GNOME 项目的代码结构和开发规范，通过参与一些小型的 GNOME 项目来提高开发能力。

4.2 安卓开发实践建议

• 环境搭建 ：在安装过程中，严格按照步骤操作，注意版本的兼容性。如果遇到问题，可以参考官方文档或在相关技术论坛上寻求帮助。
• 虚拟设备使用 ：合理配置虚拟设备的参数，模拟不同的硬件环境和安卓版本，确保应用在各种设备上都能正常运行。同时，注意虚拟设备的启动时间，可提前启动以节省开发时间。
• 代码编写 ：遵循 Java 开发的规范和最佳实践，注重代码的可读性和可维护性。在开发过程中，多参考安卓 SDK 的文档和示例代码，提高开发效率。

5. 未来展望

随着技术的不断发展，这些编程语言和安卓开发领域也将不断演进。
- 编程语言 ：Lua 可能会在物联网和边缘计算领域发挥更大的作用，因为其轻量级和可嵌入性的特点适合资源受限的设备。Ruby on Rails 可能会继续优化性能，吸引更多开发者用于快速 Web 应用开发。Scala 有望在人工智能和机器学习领域得到更广泛的应用，结合其在函数式编程和 JVM 上的优势。Vala 可能会随着 GNOME 桌面环境的发展，吸引更多开发者参与其生态系统的建设。
- 安卓开发 ：安卓系统将不断更新和完善，提供更多的功能和优化。开发者可以期待更便捷的开发工具和更丰富的 API，同时，随着 5G 技术的普及，安卓应用在视频、游戏、物联网等领域将有更广阔的发展空间。

总之，无论是学习这些流行的编程语言，还是投身于安卓开发，都需要不断学习和实践，紧跟技术发展的步伐，才能在这个充满机遇的领域中取得成功。