27、深入探索 Android 开发高级特性

Python

于 2025-10-20 13:20:06 发布

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分类专栏： 24小时精通Android开发文章标签： Android开发高级特性用户界面设计

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深入探索 Android 开发高级特性

1. 高级 Android 特性概述

在熟悉新的移动平台时，了解哪些功能可行、哪些不可行非常有帮助。接下来将介绍 Android SDK 的一些高级特性，包括核心应用功能的使用、高级用户界面设计、多媒体处理、数据管理与共享以及底层设备硬件访问。

1.1 更多核心 Android 特性探索

Android 平台和 Android SDK 拥有众多有趣且实用的特性，24 小时不足以涵盖所有内容。掌握 Android 开发基础后，你可能会有自己的应用想法，想了解未涉及的特性是否可行以及从何处获取更多信息。下面将介绍 Android 平台的许多高级特性。

1.2 应用权限声明与强制实施

应用必须在 Android 清单文件中注册所需的适当权限。应用还可以使用 <permission> 标签声明并强制实施自己的自定义权限。每个权限都必须在 Android 清单文件中定义，并可应用于应用内的特定组件（如活动或服务），也可以在方法级别应用权限。

1.3 通知用户

应用即使不在前台运行，也可以使用通知提醒用户。例如，消息应用在新消息送达时通知用户。通知有多种形式，应用在 Android 清单文件中注册适当权限后，可使用以下通知方式：
- 在状态栏显示文本通知
- 播放声音
- 使设备振动
- 更改指示灯颜色和闪烁频率

需要注意的是，并非所有设备都支持所有通知类型，如有些设备可能无法振动、播放声音或有指示灯。通知通过 NotificationManager 系统服务（ android.app.NotificationManager ）创建和触发。请求该服务后，可创建 Notification 对象（设置适当的通知文本、振动、灯光和声音设置），并使用 notify() 类方法触发通知。使用通知时要适当，以免给用户造成困扰，像振动等通知方式需在设备上测试，因为 Android 模拟器不模拟此类操作。

2. 高级用户界面设计

Android 平台上最优秀、最受欢迎的应用都有一个共同点：拥有出色、设计精良的用户界面。除了常见的用户界面特性（如布局和用户界面控件），Android SDK 还有许多令人兴奋的特性：
- Fragments API ：有助于将用户界面功能与特定 Activity 类分离组件化。
- 样式和主题 ：可在许多控件或整个屏幕上应用一致的设置。
- 自定义用户界面组件设计与重用 ：可以设计并重用自定义的用户界面组件。
- 强大的输入法框架 ：提供强大的文本输入支持。
- 屏幕手势检测 ：能够检测各种屏幕手势。
- 文本转语音（TTS）引擎 ：可将文本转换为语音。
- 语音识别支持 ：支持语音识别功能。

2.1 样式和主题的使用

Android SDK 提供了两种强大的机制来设计易于维护的一致用户界面：样式和主题。
- 样式：是常见 View 属性设置的分组，可应用于任意数量的 View 控件。例如，可创建一个定义文本颜色、字体和大小的样式，并应用于应用布局中的每个 TextView 和 EditText 控件。
- 主题：是一个或多个样式的集合。样式应用于特定控件，而主题应用于指定活动内的所有 View 对象。一次性将主题应用于一组 View 对象可简化用户界面的一致性设计，是定义应用内配色方案和其他常见 View 属性设置的好方法。可通过调用 Activity 类的 setTheme() 方法以编程方式指定主题，也可在 Android 清单文件中为特定活动应用主题。Android SDK 包含许多内置主题，可在 android.R.style 类中找到，如 android.R.style.Theme 是默认系统主题，还有黑色背景主题、有无标题栏主题、对话框控件主题等。

2.2 自定义 View 和 ViewGroup 控件设计

除了 Android SDK 中现有的用户界面控件，还可以创建自定义控件。只需从 android.view 包中选择合适的 View（或 ViewGroup）控件，并实现控件或布局所需的特定功能。自定义 View 控件可在 XML 布局文件中使用，也可在运行时以编程方式膨胀。可以创建新类型的控件，或扩展现有控件（如 TextView 或 Button 控件）的功能。更多实现自定义 View 控件的信息可参考：http://goo.gl/InF05 。

2.3 输入法的使用

Android 平台为没有硬件键盘的设备提供了用户友好的软件键盘，Android SDK 还包括强大的文本输入方法支持，用于预测文本和可下载的输入法编辑器（IMEs）。

2.4 用户手势处理

除了监听点击事件，还可以使用 GestureDetector 类（ android.view.GestureDetector ）处理手势，如轻扫、滚动和点击。可通过在活动中实现 onTouchEvent() 方法来使用 GestureDetector 类。应用可以监听和处理的一些手势如下：
| 手势 | 描述 |
| ---- | ---- |
| onDown | 用户首次按下触摸屏时发生 |
| onShowPress | 用户首次按下触摸屏后，但在抬起或移动手指之前发生 |
| onSingleTapUp | 用户作为单点击事件的一部分从触摸屏抬起手指时发生 |
| onSingleTapConfirmed | 单点击事件发生时调用 |
| onDoubleTap | 双击事件发生时调用 |
| onDoubleTapEvent | 双击手势内的事件发生时调用，包括任何按下、移动或抬起动作 |
| onLongPress | 类似于 onSingleTapUp ，但如果用户按住手指的时间刚好不足以构成标准点击且未移动手指时调用 |
| onScroll | 用户按下并稳定移动手指然后抬起后调用 |
| onFling | 用户按下并加速移动手指然后抬起前调用 |

此外， android.gesture 包使应用能够识别任意手势，并存储、加载和绘制它们。某些版本的 SDK 有 Gesture Builder 应用程序，可简化为没有手势记录功能的应用创建手势的过程。更多关于 android.gesture 包的信息可参考：http://goo.gl/MqgN4 。

2.5 文本转语音

Android 平台包含一个 TTS 引擎（ android.speech.tts ），使设备能够进行语音合成。可使用 TTS 引擎让应用为用户“朗读”文本。该功能常用于基于位置的服务（LBS）应用，为用户提供免提导航，也适用于有阅读或视力问题的用户。Android TTS 引擎支持多种语言，包括英语（美式或英式口音）、法语、德语、意大利语和西班牙语。合成语音可立即播放或保存为音频文件，像其他音频文件一样处理。

要为用户提供 TTS 服务，Android 设备必须同时具备 TTS 引擎（Android SDK 1.6 及更高版本可用）和适当的语言资源文件。在某些情况下，用户需从远程位置安装适当的语言资源文件（假设用户有足够空间），用户可通过“设置” - “文本转语音” - “安装语音数据”自行完成，开发者设备可能也需这样操作。此外，应用可验证数据是否正确安装，若未安装则触发安装。更多关于 android.speech.tts 包的文档可参考：http://goo.gl/4zUsl 。

2.6 语音转文本

可使用语音识别框架（ android.speech.RecognizerIntent ）增强应用的语音识别支持。使用该意图记录语音并发送到识别服务器进行处理，因此该功能对于没有良好网络连接的设备不太实用。在 Android SDK 2.1 及更高版本中，大多数屏幕键盘内置了语音识别功能，因此应用在一定程度上可能无需更改就已支持语音识别。不过，直接访问识别器可实现更有趣的语音控制应用。

3. 多媒体处理

移动设备越来越多地被用作多媒体设备，许多 Android 设备内置了摄像头、麦克风和扬声器，支持多种格式的多媒体播放和录制。Android SDK 提供了全面的多媒体支持，允许开发者将音频和视觉媒体（静态和视频）融入应用，这些 API 属于 android.media 包。

3.1 音频播放与录制

Android SDK 提供了各种格式的音频播放和录制机制。音频文件可以是资源、本地文件或共享或网络资源的 URI 对象。可使用 MediaPlayer 类（ android.media.MediaPlayer ）播放音频，使用 MediaRecorder 类（ android.media.MediaRecorder ）录制音频。录制音频需要 android.permission.RECORD_AUDIO 权限。

3.2 视频播放与录制

可使用 VideoView 控件在屏幕上播放视频内容，使用 MediaController 控件为 VideoView 控件提供基本的视频控制（如播放、暂停和停止）。与音频录制一样，可使用 MediaRecorder 类通过内置摄像头录制视频内容。访问摄像头硬件的应用必须在 Android 清单文件中注册 android.permission.CAMERA 权限，使用 MediaRecorder 录制音频的应用必须注册 android.permission.RECORD_AUDIO 权限。因此，录制视频（使用麦克风和摄像头）时，必须在 Android 清单文件中添加这两个权限。

3.3 2D 和 3D 图形处理

对于熟悉计算机图形编程的人来说，Android 作为移动设备具有相当复杂的图形处理能力。
- Android 图形库的使用 ：Android SDK 自带 android.graphics 包，包含许多用于在屏幕上绘图的实用类，如位图图形实用工具、对字体、字体样式、画笔、渐变、形状和动画的支持，还有像 Matrix 类这样的辅助类，可帮助执行图形操作。
- OpenGL ES 图形 API 的使用 ：对于更高级的图形处理，Android 使用流行的 OpenGL ES 图形 API（1.0），并对 OpenGL ES 1.1 提供有限支持。应用可利用 Android 的 OpenGL ES 支持绘制、动画、光照、着色和纹理三维图形对象。

4. 设备个性化

设备个性化意味着让用户改变其用户体验的外观和行为。从软件方面来看，个性化涉及配置壁纸、铃声等功能。Android 允许深度定制和个性化，用户可自定义主屏幕、主题、图形和平台使用的声音。Android 应用可为用户提供许多这些个性化功能，例如，品牌应用可能允许用户设置支持该品牌的铃声和壁纸。

4.1 铃声设置

应用可使用 RingtoneManager 更改手机铃声。修改铃声时，应用必须在 Android 清单文件中注册适当的权限（ android.permission.WRITE_SETTINGS ），也可使用 ACTION_RINGTONE_PICKER 意图启动铃声选择器。

4.2 壁纸设置

应用可使用 WallpaperManager 类为 Home 屏幕背景设置壁纸，提供了各种方法来检索当前壁纸，并使用位图、资源或其他形式的壁纸设置新壁纸。除了使用静态图像作为壁纸，Android 还支持动态壁纸，本质上是动画壁纸，几乎可以包含应用在表面上绘制的任何内容，如显示当前天气、一天中的时间、音乐播放信息、幻灯片或某种视频或动画演示。动态壁纸与小部件类似，都是表面，但实现细节不同。更多关于壁纸的信息可参考 Android SDK 文档中与 android.service.wallpaper 包相关的内容：http://goo.gl/IFcbg 。

4.3 动态壁纸创建

动态壁纸可使用设备和 Android SDK 的完整图形功能在表面上显示任何可绘制的内容。它类似于 Android 服务，但其结果是主机可以显示的表面。可以创建任意复杂的动态壁纸，但要考虑手机响应能力和电池寿命。一些动态壁纸示例如下：
- 3D 抽象场景显示 ：展示抽象形状的动画场景。
- 在线图片幻灯片服务 ：显示在线图像共享服务中的图像幻灯片。
- 交互式池塘 ：触摸时水会产生涟漪的交互式池塘。
- 随环境变化的壁纸 ：根据实际季节、天气和一天中的时间变化的壁纸。

要了解更多关于实现动态壁纸的信息，可查看 Android 开发者网站上关于动态壁纸的文章（http://goo.gl/mvn3K）和 Android SDK 中包含的 Cube Live Wallpaper 示例应用程序。

5. 数据管理与共享

应用持久存储数据的方式有多种，除了在应用和活动级别使用 SharedPreferences 存储简单的原始数据类型，以及将数据存储在远程应用服务器上，还可以通过以下方式存储和共享数据：
- 文件和目录利用 ：利用设备上的文件和目录结构，以任何格式存储私有应用文件。
- SQLite 数据库存储 ：在私有 SQLite 数据库中存储结构化数据。
- 内容提供者数据访问 ：访问作为内容提供者的其他应用中的数据。
- 自身成为内容提供者 ：通过成为内容提供者来共享内部应用数据。

5.1 文件和目录操作

每个 Android 应用都有自己的私有应用目录和文件，可使用标准的 Java 文件 I/O 包 java.io 来操作文件和目录。Android 应用文件存储在 Android 文件系统的标准目录层次结构中，应用数据存储在以下顶级目录中：

/data/data/<package name>/

顶级应用目录下会创建几个特殊用途的子目录来存储数据库、首选项和文件。也可根据需要使用应用的 Context 对象的适当方法在此处创建私有目录和文件。 Context 类的一些重要文件和目录管理方法如下：
- openFileInput() ：打开 /files 子目录中的应用文件以进行读取。
- openFileOutput() ：创建或打开 /files 子目录中的应用文件以进行写入。
- deleteFile() ：从 /files 子目录中按名称删除应用文件。
- fileList() ：列出 /files 子目录中的所有文件。
- getFilesDir() ：检索 /files 子目录的 File 对象。
- getCacheDir() ：检索 /cache 子目录的 File 对象。
- getDir() ：按名称创建或检索子目录的 File 对象。

可使用 DDMS 文件浏览器浏览 Android 文件系统（模拟器或连接的设备）。

5.2 SQLite 数据库存储结构化数据

Android 应用可以有一个由 SQLite 驱动的本地可访问的私有应用数据库。SQLite 关系数据库轻量级且基于文件，非常适合移动设备。Android SDK 包含许多有用的 SQLite 数据库管理类，Android 平台上的 SQLite 支持位于 android.database.sqlite 包中，可找到用于以下操作的实用类：
- 数据库创建、版本控制和管理 ：创建、管理数据库版本和维护数据库。
- SQL 查询构建 ：构建正确的 SQL 查询。
- 查询结果迭代 ：使用 Cursor 对象迭代查询结果。
- 数据库事务处理 ：处理数据库事务。
- 数据库异常处理 ：处理专门的数据库异常。

Android 内置了 SQLite 支持，在 android.database 包中也可找到通用数据库类。除了以编程方式创建和使用 SQLite 数据库，开发者还可使用 sqlite3 命令行工具，通过 ADB shell 界面进行调试。

5.3 与其他应用共享数据

如果其他 Android 应用通过成为内容提供者公开特定数据，应用可以利用这些数据。也可使自己的应用成为内容提供者，与其他应用共享数据。

5.3.1 内容提供者的使用

Android 平台自带一些有用的应用（如联系人应用和浏览器应用），它们通过充当内容提供者公开部分或全部数据。应用可使用内容提供者数据接口访问这些应用的内容。一些内容提供者仅提供数据的“读取”访问权限，而其他提供者允许应用创建、更新和删除记录（如联系人）。

大多数对内容提供者的访问是以对特定预定义 URI 对象包含的地址进行查询的形式进行的。查询制定后，可能返回联系人列表、未接来电列表或特定记录（如 John Smith 的所有联系信息）。应用访问内容提供者接口的方式与访问任何数据库类似。可将 URI 视为内容存在位置的地址，使用 managedQuery() 方法从内容提供者检索数据，然后使用游标迭代查询结果，就像处理任何数据库查询结果一样。

5.3.2 常用内容提供者探索

可在 android.provider 包中找到 Android 包含的内容提供者，以下是一些最有用的内容提供者：
- MediaStore ：用于访问手机和外部存储设备上的媒体（音频、视频和静态图像）。
- CallLog ：用于访问已拨、已接和未接电话的信息。
- Browser ：用于访问用户的浏览历史和书签网站。
- Contacts ：用于访问用户的联系人数据库。
- UserDictionary ：用于预测文本输入的用户定义单词字典。

可使用数据适配器控件（如 ArrayAdapter 或 CursorAdapter ）和从 AdapterView 派生的 View 控件（如 ListView 或 Spinner 控件）将数据库或内容提供者游标中的数据直接绑定到用户界面 View 控件（如 ListView ）。

5.3.3 成为内容提供者

应用可通过成为内容提供者向其他应用公开内部数据。要与其他应用共享信息，应用必须实现内容提供者接口，并在 Android 清单文件中注册为内容提供者。

5.3.4 实时文件夹组织内容

实时文件夹是一种特殊类型的对象，点击时会显示作为内容提供者的应用中的数据。例如，音乐应用可能允许用户为特定音乐播放列表创建实时文件夹，并将其放置在 Home 屏幕上（通过长按主屏幕，然后选择“文件夹”）。要创建实时文件夹，应用必须创建一个响应 ACTION_CREATE_LIVE_FOLDER 意图操作的 Activity 类，并为实时文件夹的数据内容拥有相应的 ContentProvider 对象。更多详细信息可参考 android.provider.LiveFolders 包的文档：http://goo.gl/n7d5H 。

5.4 与全局搜索集成

Android 允许应用在系统范围内可搜索，通过配置应用并提供处理搜索操作和搜索结果所需的各种命令的自定义 Activity 类来实现。此外，应用可以在用户在搜索字段（快速搜索框）中输入搜索条件时显示搜索建议。

如果应用内容丰富（无论是用户创建的内容还是开发者提供的内容），与 Android 的全局搜索机制集成可以带来很多好处，为用户增加价值。应用数据成为整体手机体验的一部分，更易于访问，应用可能在更多情况下展示给用户，而不仅仅是用户启动它的时候。要了解如何将全局搜索功能集成到 Android 应用中，可查看 SearchManager 类（ android.app.SearchManager ）的文档：http://goo.gl/MEYEB 以及 Android SDK 中包含的 Searchable Dictionary 示例应用程序和在线资源：http://goo.gl/eeFzO 。

综上所述，Android 开发涵盖了众多高级特性，从用户界面设计到多媒体处理，再到数据管理与共享以及设备个性化等方面，开发者可以根据自己的需求和创意充分利用这些特性，开发出功能丰富、用户体验良好的应用。

6. 高级特性的综合应用示例

为了更好地理解上述高级特性如何在实际开发中协同工作，下面给出一个综合应用示例，假设我们要开发一个旅游记录应用，它可以记录旅行中的照片、音频、文字，还能提供语音导航和搜索旅行记录的功能。

6.1 功能需求分析

功能模块	详细需求
多媒体记录	支持拍照、录制音频和视频，保存到本地文件系统
语音交互	支持语音输入文字记录，语音导航到旅行地点
数据管理	存储旅行记录到 SQLite 数据库，支持搜索和共享
用户界面	设计美观、易用的界面，支持主题和样式定制

6.2 实现步骤

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px

    A([开始]):::startend --> B(设计用户界面):::process
    B --> C(实现多媒体记录功能):::process
    C --> D(添加语音交互功能):::process
    D --> E(实现数据管理功能):::process
    E --> F(集成全局搜索功能):::process
    F --> G(测试和优化):::process
    G --> H([完成]):::startend