简介:《Android 4高级编程(第3版)》书籍为开发者提供了深入学习Android系统和提升技能的实践指南,涵盖Android 4.0的高级主题。附带的源代码包提供了各章节实例的完整实现,使读者能够通过实践加深理解。源代码探索的关键知识点包括Activity和Intent的管理、Service的创建、BroadcastReceiver的应用、ContentProvider的实现、多线程与异步处理、图形与动画的制作、SQLite数据库的操作、网络编程的实践、权限管理、通知与警报的设计、Fragment的使用、AppWidget的创建、兼容性问题的处理、单元与自动化测试以及Gradle构建系统的深入理解。 
1. Android高级编程基础
1.1 从Java到Kotlin:Android开发语言的演变
随着Android平台的发展,开发语言也经历了从Java到Kotlin的演变。Java作为Android开发的元老,其广泛的应用和成熟的社区提供了丰富的学习资源。然而,Kotlin的崛起改变了这一格局,它以更简洁的语法、更安全的编程实践,以及对现代开发模式的良好支持,逐渐成为Android开发的首选语言。本节将探讨这两种语言在Android开发中的应用,以及如何在现有Java代码基础上平滑过渡到Kotlin。
1.2 Android SDK工具链的升级与应用
Android SDK提供了一整套的开发工具,从构建环境的搭建到应用的打包发布,每一步都离不开这些强大的工具。最新版本的Android Studio提供了更快的编译速度、更智能的代码编辑器以及更完善的调试工具。本节将介绍如何下载和配置最新的Android SDK工具链,以及如何使用这些工具进行高效开发。
1.3 利用Git进行版本控制和团队协作
版本控制系统是现代软件开发不可或缺的一部分。Git作为一个分布式的版本控制工具,在Android项目中应用广泛。掌握Git可以帮助开发者更好地管理代码版本,协同工作,并有效应对开发过程中可能出现的错误。本节将详细介绍如何在Android Studio中集成Git,并展示基本的版本控制操作,包括提交、分支管理、合并请求等。
以上是第一章内容的概览,涵盖了从编程语言的选择到开发工具链的运用,以及团队协作中版本控制的重要性,为后续章节深入探索Android开发奠定了基础。
2. 深入掌握Activity和Intent
2.1 Activity生命周期与状态管理
Activity是Android应用的核心组件之一,它代表了一个屏幕上的一个界面,为用户提供交互。为了确保资源得到有效管理,系统定义了Activity的生命周期。理解并正确处理生命周期是开发高质量Android应用的关键。
2.1.1 Activity状态转换过程
Activity的状态转换主要由以下几种:活动状态、暂停状态、停止状态、销毁状态。下面是转换过程的详细描述:
- 活动状态 :当Activity处于前台,与用户进行交互时处于活动状态。这是Activity生命周期的活跃点,可以认为是运行状态。
-
暂停状态 :当Activity被新的透明或非全屏Activity覆盖时,系统会调用
onPause(),此时Activity进入暂停状态。在暂停状态下,Activity仍然存在于内存中,但系统可能随时在内存不足的情况下销毁它。 -
停止状态 :当新的Activity完全覆盖旧的Activity时(如一个非透明的Activity启动),系统会调用
onStop(),此时Activity进入停止状态。停止状态下的Activity不对外提供交互功能,如果不被系统回收,则仍然存在于内存中。 -
销毁状态 :当Activity被系统销毁或者调用了
finish()方法时,它会从内存中移除,处于销毁状态。一旦销毁,要想重新使用,必须重新创建。
2.1.2 状态保存与恢复机制
在Activity的生命周期中,状态保存与恢复机制至关重要。当Activity因为配置更改(如屏幕旋转)或系统回收内存而被销毁时,必须能够恢复到用户离开时的状态。这主要是通过 onSaveInstanceState() 方法实现的。在 onSaveInstanceState() 方法中,我们可以保存需要的数据,并在 onCreate() 或 onRestoreInstanceState() 中通过传入的 Bundle 对象恢复这些数据。
@Override
public void onSaveInstanceState(Bundle outState) {
super.onSaveInstanceState(outState);
// 保存数据
outState.putString("key", "value");
}
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
if (savedInstanceState != null) {
// 恢复数据
String value = savedInstanceState.getString("key");
}
}
2.2 Intent的高级使用
Intent是Android中进行组件间通信的一种方式,它可以在Activity、Service和BroadcastReceiver之间传递消息。
2.2.1 Intent Filter的工作原理
Intent Filter用于声明该组件(Activity、Service、BroadcastReceiver)能够响应的Intent。每个组件都可以通过定义一个或多个Intent Filter来指定它们所要接收的Intent类型。系统会根据Intent的action、category、data等信息,来决定哪个组件应该接收到这个Intent。
<intent-filter>
<action android:name="com.example.ACTION_START"/>
<category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
</intent-filter>
2.2.2 隐式Intent的解析流程
隐式Intent不是明确指定一个组件名,而是通过声明Intent的action、category、data等来让系统去匹配合适的组件。解析流程大致如下:
- 创建Intent,并设置action和category等。
- 调用
startActivity()或startService()方法传递Intent。 - 系统查找匹配该Intent Filter的组件。
- 如果找到多个匹配项,系统允许用户选择;如果没有找到,则可能抛出异常。
2.2.3 Intent在组件间的数据传递技巧
使用Intent在组件间传递数据时,需要传递的数据必须是可序列化的。通常使用 putExtra 方法来添加需要传递的数据,然后在目标组件中使用 getIntent() 获取Intent对象,并通过 getExtra 方法来提取数据。
Intent intent = new Intent(CurrentActivity.this, TargetActivity.class);
intent.putExtra("key", "value");
startActivity(intent);
在 TargetActivity 中:
Intent intent = getIntent();
String value = intent.getStringExtra("key");
注意,在传递复杂数据类型时,需要确保这些数据类型已经实现了 Parcelable 或 Serializable 接口。
通过以上分析,我们可以看到Activity和Intent在Android应用开发中的重要性。正确管理Activity的生命周期和状态,以及合理使用Intent来实现组件间的通信和数据传递,是构建高效、稳定应用的基础。接下来,我们将探讨后台服务与事件通知的机制,进一步完善我们的应用架构。
3. 后台服务与事件通知
3.1 Service的创建与运行机制
3.1.1 Service的生命周期理解
在Android系统中,Service是一种可以在后台执行长时间运行操作而不提供用户界面的组件。Service的生命周期相对简单,它主要包含两个方法: onStartCommand() 和 onBind() 。一个Service在不同的状态之间转换时,系统会调用这些方法。
-
onCreate(): 当Service第一次创建时,系统会调用此方法来执行一次性设置操作。该方法仅会被调用一次,即使Service通过startService()方法多次启动。 -
onStartCommand(): 当另一个组件(如Activity)通过调用startService()请求启动Service时,系统将调用此方法。每次Service启动时都会调用此方法。需要返回一个整型数值给系统,该值指示如果系统在内存不足时终止Service时,该如何处理Service。START_NOT_STICKY、START_STICKY和START_REDELIVER_INTENT是常见的返回值。 -
onBind(): 当其他组件想通过bindService()方法与Service绑定时,系统将调用此方法。在Service成功与客户端绑定后,系统会调用客户端的onServiceConnected()回调方法,并传递一个IBinder对象给客户端,该对象可以用来与Service通信。 -
onDestroy(): 当Service不再使用并即将销毁时,系统会调用此方法。服务应该实现这个方法来清理资源,如线程、注册的监听器、接收器等。
3.1.2 启动Service与绑定Service的区别
Service的两种使用方式启动Service和绑定Service,在使用场景和生命周期上存在区别:
-
启动Service(
startService()): 通过调用startService()方法,开发者可以启动Service并进行长时间运行的任务,如音乐播放或者下载文件。使用启动Service时,Service与启动它的组件之间没有关联,Service独立于启动它的组件运行。只有当Service调用stopSelf()或者被其他组件调用stopService()方法时才会停止。启动Service的生命周期主要依靠onStartCommand()方法来控制。 -
绑定Service(
bindService()):
通过调用 bindService() 方法,组件可以与Service绑定,并通过接口与Service进行通信。当所有绑定者都解绑时,Service将停止。绑定Service是组件间进行复杂交互的强有力方式。Service的生命周期主要由 onBind() 和 onUnbind() 方法来控制。
3.2 BroadcastReceiver的高级应用
3.2.1 广播接收器的注册与使用
BroadcastReceiver用于接收来自系统或者其他应用的广播消息。注册BroadcastReceiver有两种方式:静态注册和动态注册。
- 静态注册(在AndroidManifest.xml中声明):
<receiver android:name=".MyBroadcastReceiver">
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.BOOT_COMPLETED" />
<category android:name="android.intent.category.HOME" />
</intent-filter>
</receiver>
静态注册的BroadcastReceiver会在应用安装时自动注册,即使应用没有运行,只要系统发送了符合Intent-filter的广播,BroadcastReceiver就会被启动。
- 动态注册(在代码中注册):
IntentFilter intentFilter = new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
MyBroadcastReceiver receiver = new MyBroadcastReceiver();
registerReceiver(receiver, intentFilter);
动态注册的BroadcastReceiver需要在应用运行时显式注册,并且仅在注册的组件(Activity, Service, 或者Application)处于运行状态时才会接收到广播。
3.2.2 带有权限保护的广播机制
在Android中,我们可以设置权限来限制谁可以发送或者接收广播。通过设置权限,可以有效地控制广播的接收者,保护应用的安全性。
- 设置发送广播的权限:
<uses-permission android:name="com.example.CUSTOM_PERMISSION" />
<receiver android:name=".MyBroadcastReceiver">
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.ACTION_POWER_CONNECTED" />
<category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
</intent-filter>
<permission android:name="com.example.CUSTOM_PERMISSION" />
</receiver>
上述代码中的权限 com.example.CUSTOM_PERMISSION 是自定义的,你需要在代码中声明相应的权限:
context.sendBroadcast(intent, "com.example.CUSTOM_PERMISSION");
- 设置接收广播的权限:
<receiver android:name=".MyBroadcastReceiver">
<intent-filter>
<action android:name="android.intent.action.ACTION_POWER_CONNECTED" />
<category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
</intent-filter>
<permission android:name="com.example.CUSTOM_PERMISSION" />
</receiver>
此时,其他应用在尝试接收 ACTION_POWER_CONNECTED 广播时,必须声明权限:
<uses-permission android:name="com.example.CUSTOM_PERMISSION" />
广播接收者在注册时,也需要声明接收权限:
IntentFilter intentFilter = new IntentFilter(Intent.ACTION_POWER_CONNECTED);
intentFilter.setPriority(1000);
MyBroadcastReceiver receiver = new MyBroadcastReceiver();
registerReceiver(receiver, intentFilter, "com.example.CUSTOM_PERMISSION", null);
通过上述机制,开发者可以精确控制广播的发送和接收权限,增强应用的安全性和灵活性。
3.3 Service与BroadcastReceiver的组合使用
在某些复杂的场景中,Service和BroadcastReceiver可以组合使用以实现更复杂的任务。比如,在Service中启动一个长时间运行的任务,并且希望在任务完成时通知用户,可以注册一个BroadcastReceiver来处理这个事件。
示例代码:
public class MyService extends Service {
private BroadcastReceiver myReceiver = new BroadcastReceiver() {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
// 任务完成时的操作,比如显示通知
}
};
@Override
public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
// 启动任务
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 长时间运行的任务逻辑
// ...
// 任务完成,发送广播
Intent broadcastIntent = new Intent("com.example.ACTION_TASK_COMPLETE");
context.sendBroadcast(broadcastIntent);
}
}).start();
return START_STICKY;
}
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
// 注册BroadcastReceiver
IntentFilter filter = new IntentFilter("com.example.ACTION_TASK_COMPLETE");
registerReceiver(myReceiver, filter);
}
@Override
public void onDestroy() {
super.onDestroy();
// 注销BroadcastReceiver
unregisterReceiver(myReceiver);
}
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
return null;
}
}
在这个例子中,Service内部启动了一个线程来执行长时间运行的任务,任务完成后通过发送一个自定义的广播来通知系统。系统中其他组件可以监听这个广播,并在接收到广播后执行相关操作,如显示一个通知。这样,Service和BroadcastReceiver就形成了一个协同工作的系统,通过它们的组合使用,开发者可以实现各种复杂的后台任务。
这一章节我们深入探讨了后台服务Service的生命周期和运行机制,以及BroadcastReceiver的注册和使用,特别是带有权限保护的广播机制。我们也演示了Service和BroadcastReceiver组合使用的场景,这是构建高级Android应用的关键部分。接下来,我们将探讨数据存储与内容提供,继续深入了解Android系统的核心组件和高级技术。
4. 数据存储与内容提供
4.1 ContentProvider的设计与实现
4.1.1 ContentProvider的架构解析
ContentProvider是Android系统中用于实现不同应用程序之间数据共享的一种机制。它提供了一套标准的接口,使得其他应用程序可以通过这些接口查询和操作数据,而无需关心数据是如何存储的。ContentProvider的内部使用了URI来标识不同的数据集,通过ContentResolver来进行数据的访问和管理。
ContentProvider的架构大致可以分为以下几个部分:
- URI匹配 : 每个ContentProvider都会注册一个或多个URI,当其他应用需要访问这些数据时,它们会通过这些URI来定位到具体的ContentProvider。
- 数据访问API : ContentProvider提供了一组标准的方法,如
query(),insert(),delete(),update()和getType(),这些方法用于执行数据的增删改查操作。 - 数据共享 : 通过ContentProvider,应用程序可以实现数据的共享,而不需要将数据直接暴露给其他应用,这样既保证了数据的安全性,也简化了数据的管理。
4.1.2 自定义ContentProvider的创建流程
创建自定义的ContentProvider涉及以下步骤:
- 继承ContentProvider类 : 创建一个类,继承自ContentProvider,并重写
query(),insert(),delete(),update()和getType()方法。 - 定义URI : 使用ContentResolver提供的AUTHORITIES常量定义ContentProvider的URI。
- 定义MIME类型 : 为返回的数据定义MIME类型,以确定返回数据是单条数据还是数据集。
- 初始化数据存储 : 在ContentProvider的
onCreate()方法中初始化数据存储结构,如SQLite数据库。 - 实现数据访问方法 : 根据需要实现数据的查询、插入、删除、更新和类型获取方法。
下面是一个简单的自定义ContentProvider的代码示例:
public class MyDataProvider extends ContentProvider {
// 定义Authority
public static final String AUTHORITY = "com.example.myprovider";
// 定义MIME类型
public static final String CONTENT_TYPE = "vnd.android.cursor.dir/vnd.example.item";
public static final String CONTENT_ITEM_TYPE = "vnd.android.cursor.item/vnd.example.item";
// 创建URI常量
public static final Uri CONTENT_URI = Uri.parse("content://" + AUTHORITY + "/items");
@Override
public boolean onCreate() {
// 初始化数据存储,如数据库
return true;
}
@Override
public Uri insert(Uri uri, ContentValues values) {
// 插入数据逻辑
return null;
}
@Override
public int delete(Uri uri, String selection, String[] selectionArgs) {
// 删除数据逻辑
return 0;
}
@Override
public int update(Uri uri, ContentValues values, String selection, String[] selectionArgs) {
// 更新数据逻辑
return 0;
}
@Override
public Cursor query(Uri uri, String[] projection, String selection,
String[] selectionArgs, String sortOrder) {
// 查询数据逻辑
return null;
}
@Override
public String getType(Uri uri) {
// 返回MIME类型
return null;
}
}
在上述代码中, onCreate() 方法是ContentProvider的初始化方法,在这个方法中通常会进行数据存储的初始化操作。其他方法如 insert() , delete() , update() 和 query() 是根据传入的URI和参数来操作数据的具体实现。
4.2 SQLite数据库高级操作
4.2.1 数据库版本迁移与数据升级策略
SQLite数据库在Android应用中使用广泛,随着应用的更新,可能会涉及到数据库结构的变更。这就需要开发者设计一个合理的数据库版本迁移策略,以保持数据的完整性和一致性。
数据库版本迁移的常见步骤包括:
- 版本号增加 : 在数据库帮助类中增加版本号,并在
onUpgrade()方法中添加升级逻辑。 - 数据迁移 : 通过读取旧版本的数据并将其迁移到新版本的数据库结构中。
- 备份数据 : 在升级前备份旧数据,以防迁移失败时可以恢复。
- 数据清理 : 在确保数据成功迁移后,清理不再需要的旧数据或表结构。
以下是一个数据库版本迁移的代码示例:
public class DatabaseHelper extends SQLiteOpenHelper {
private static final int DATABASE_VERSION = 2; // 新版本号
private static final String DATABASE_NAME = "MyDatabase";
public DatabaseHelper(Context context) {
super(context, DATABASE_NAME, null, DATABASE_VERSION);
}
@Override
public void onCreate(SQLiteDatabase db) {
// 创建表
db.execSQL("CREATE TABLE items (_id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, name TEXT);");
}
@Override
public void onUpgrade(SQLiteDatabase db, int oldVersion, int newVersion) {
// 根据旧版本号来实现数据迁移逻辑
if (oldVersion < 2) {
// 第一次升级
db.execSQL("ALTER TABLE items ADD COLUMN description TEXT");
}
// 可能还有第二次、第三次等升级
}
}
在上述代码中, onUpgrade() 方法在数据库版本更新时被调用。这里通过比较新旧版本号来确定需要执行哪些升级操作。在这个例子中,当版本从1升到2时,我们为 items 表添加了一个新的列 description 。
4.2.2 数据库优化技巧与性能调优
SQLite数据库性能调优是保证应用流畅运行的关键。以下是一些常见的性能优化技巧:
- 索引优化 : 为经常查询的字段建立索引,可以显著提高查询速度。
- 异步操作 : 数据库操作应该放在非UI线程执行,以避免阻塞UI。
- 查询优化 : 避免全表扫描,尽量使用具体的条件查询。
- 事务使用 : 使用事务处理可以减少多次写入操作导致的磁盘I/O次数。
- 合理预估内存 : 根据设备的内存大小预估数据库缓存大小,避免内存溢出。
下面的代码示例演示了如何为SQLite数据库添加索引:
public void createIndex(SQLiteDatabase db) {
db.execSQL("CREATE INDEX IF NOT EXISTS idx_name ON items(name)");
}
在上述代码中,我们为 items 表的 name 列创建了一个名为 idx_name 的索引,这样当通过 name 字段查询时,数据库就可以利用索引来快速定位数据。
通过这些优化技巧,可以显著提升Android应用中SQLite数据库操作的性能和用户体验。
5. 图形界面与网络交互
图形界面设计与网络编程是Android应用开发中非常重要的两个方面。一个好的图形界面能够提升用户体验,而网络编程则是移动应用与外部世界交互的主要方式。这一章节将详细介绍如何在Android平台上实现多线程与异步任务处理、图形渲染与动画效果的实现,以及网络编程的实践技巧。
5.1 多线程与异步任务处理
在Android开发中,为了提高应用的响应性和性能,需要合理地使用多线程技术。下面是关于Android中线程管理与Handler机制以及AsyncTask的深入应用的一些关键点。
5.1.1 Android中的线程管理与Handler机制
在Android系统中,UI操作必须在主线程中执行,而耗时的任务则需要在子线程中处理,以避免阻塞主线程造成应用无响应。Handler机制允许我们在子线程中发送消息给主线程处理UI更新。
class MyThread extends Thread {
private Handler mHandler = new Handler(Looper.getMainLooper()) {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
// 更新UI操作
}
};
@Override
public void run() {
// 耗时任务
Message message = Message.obtain();
mHandler.sendMessage(message);
}
}
上述代码中, MyThread 类扩展了 Thread 类,我们可以在这个类中执行耗时任务。当需要更新UI时,通过 Handler 将消息发送到主线程。
5.1.2 异步任务AsyncTask的深入应用
AsyncTask 是一个抽象类,它让开发者能够执行后台操作并可以在UI线程上发布结果,而无需处理线程和Handler。
private class DownloadTask extends AsyncTask<Void, Void, String> {
@Override
protected String doInBackground(Void... voids) {
// 执行后台操作
return "下载完成";
}
@Override
protected void onPostExecute(String s) {
super.onPostExecute(s);
// 更新UI线程
Toast.makeText(context, s, Toast.LENGTH_LONG).show();
}
}
在上面的代码中, DownloadTask 扩展了 AsyncTask ,并重写了 doInBackground 方法来执行耗时的下载操作,并在 onPostExecute 方法中更新UI。
5.2 图形渲染与动画效果实现
在移动应用中,图形渲染和动画效果对于提升用户体验至关重要。Android提供了强大的图形渲染API和动画框架。
5.2.1 视图绘制流程与自定义View
理解Android的视图绘制流程有助于开发者更好地自定义View。
public class MyView extends View {
public MyView(Context context, AttributeSet attrs) {
super(context, attrs);
}
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
super.onDraw(canvas);
// 自定义绘制
canvas.drawColor(Color.WHITE);
// 更多绘图代码...
}
}
上述代码中, MyView 类继承自 View 类, onDraw 方法被重写以自定义绘图。
5.2.2 动画框架的使用与动画效果定制
Android提供了强大的动画框架,允许开发者轻松实现各种动画效果。
<!-- res/anim/fade_in.xml -->
<alpha xmlns:android="***"
android:duration="300"
android:fromAlpha="0.0"
android:toAlpha="1.0" />
在XML文件中定义了淡入动画。在代码中,可以使用 AnimationUtils.loadAnimation 来加载并启动这个动画。
5.3 网络编程的实践技巧
在移动应用开发中,网络编程是不可或缺的一部分。Android提供了网络访问API,并支持多种网络库。
5.3.1 网络权限的申请与网络状态的监听
在应用中访问网络之前,需要在AndroidManifest.xml中声明网络权限,并在代码中监听网络状态。
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
5.3.2 网络请求的封装与数据的解析方法
封装网络请求和解析数据是网络编程的核心。可以使用 HttpURLConnection 或第三方库如 OkHttp 。
OkHttpClient client = new OkHttpClient();
Request request = new Request.Builder()
.url("***")
.build();
client.newCall(request).enqueue(new Callback() {
@Override
public void onFailure(Call call, IOException e) {
// 处理失败情况
}
@Override
public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
if (response.isSuccessful()) {
String responseData = response.body().string();
// 解析JSON数据
}
}
});
5.3.3 使用OkHttp和Retrofit进行高效网络编程
Retrofit 是一个类型安全的HTTP客户端,与 OkHttp 配合使用可以极大地简化网络编程。
// 定义API接口
public interface ApiService {
@GET("data.json")
Call<DataResponse> getData();
}
// 初始化Retrofit
Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
.baseUrl("***")
.addConverterFactory(GsonConverterFactory.create())
.build();
// 创建API实例
ApiService service = retrofit.create(ApiService.class);
在上述代码中,定义了一个接口 ApiService ,并用 Retrofit 的构建器模式设置了基础URL和Gson转换工厂。之后创建 ApiService 的实例,并通过该实例发起网络请求。
上述章节详细地介绍了在Android平台上进行多线程处理、图形渲染、动画定制和网络编程的技巧。这些内容对于构建出功能强大、用户体验优秀的移动应用至关重要。
简介:《Android 4高级编程(第3版)》书籍为开发者提供了深入学习Android系统和提升技能的实践指南,涵盖Android 4.0的高级主题。附带的源代码包提供了各章节实例的完整实现,使读者能够通过实践加深理解。源代码探索的关键知识点包括Activity和Intent的管理、Service的创建、BroadcastReceiver的应用、ContentProvider的实现、多线程与异步处理、图形与动画的制作、SQLite数据库的操作、网络编程的实践、权限管理、通知与警报的设计、Fragment的使用、AppWidget的创建、兼容性问题的处理、单元与自动化测试以及Gradle构建系统的深入理解。

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