- Android經典應用程序開發
- 韓超編著
- 9字
- 2019-01-09 15:18:41
1.3 Android應用程序的結構
1.3.1 Android應用程序的代碼組成
Android應用程序包含了工程文件、代碼和各種資源，主要由Java語言編寫，每一個應用程序將被編譯成Android的一個Java應用程序包（*.apk）。
一般情況下，Android應用程序由以下4種組件構成：
活動（Activity）；
服務（Service）；
廣播接收器（BroadcastReceiver）；
內容提供者（ContentProvider）。
一個Android應用程序是一個包（Package），包中可能包含一個或者多個Android組件（component）。
提示：Android應用程序包當中也有一個應用程序的概念，稱之為application。相比4種組件，這個概念在Android中對程序的運行時影響不大。
Android應用程序一般包含在一個單一的文件夾中，即每一個Android應用程序是一個獨立的工程，包含了以下文件。
Android.mk：工程編譯文件，作用類似于Makefile，在SDK開發中不需要；
AndroidManifest.xml：工程描述文件，在其中定義了各種組件；
src目錄：Java源代碼，按照Java包的方式來組織目錄結構，包括各個Java類的源代碼；
res目錄：資源文件，包含XML文件、圖片、原始數據文件等，其中表示界面的布局（Layout）文件比較重要；
assets目錄：資產文件，將原樣復制到目標的應用程序包當中。
1.3.2 Android應用示例
SkeletonApp是Android中一個應用程序的骨架，這個程序包含了兩個按鈕和菜單，兩個按鈕分別用于清除編輯文本框中的內容，菜單的功能和兩個按鈕是相同的，菜單是Android中的標準UI元素。SkeletonApp程序的運行結果如圖1-35所示。
圖1-35 SkeletonApp程序的運行結果（左：啟動界面；右：使用菜單）
1.源代碼工程結構
SkeletonApp工程的源文件的結構（沒有包含相對獨立的用于測試的代碼）按照目錄樹的方式如下所示：
SkeletonApp/
|-- Android.mk 工程管理文件
|-- AndroidManifest.xml 工程描述文件
|-- res [資源文件目錄]
| |-- drawable
| | `-- violet.jpg 圖片文件
| |-- layout
| | `-- skeleton_activity.xml [布局文件目錄]
| `-- values
| |-- colors.xml 顏色資源文件
| |-- strings.xml 字符串資源文件
| `-- styles.xml 樣式資源文件
|-- src [Java源代碼目錄]
`-- com
`-- example
`-- android
`-- skeletonapp
`-- SkeletonActivity.java
Java源代碼SkeletonActivity.java中構建了菜單、按鈕的動作等功能，其中最核心部分如下所示：
package com.example.android.skeletonapp; // 定義應用程序的包名
public class SkeletonActivity extends Activity {
// ......省略部分內容
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.skeleton_activity); // 設置其中的布局文件
// ......省略部分內容
}
}
在SkeletonApp中，資源目錄res中的values目錄中除了strings.xml文件，還包含了colors.xml和styles.xml文件，這兩種文件也是Android中的標準資源文件。
colors.xml文件的內容如下所示：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
<!— 可以通過Resources.getColor()得到。-->
<color name="red">#f00</color>
<!--可以通過Resources.getDrawable()得到 -->
<drawable name="semi_black">#80000000</drawable>
</resources>
styles.xml文件用于定義程序中的不同樣式，其中的內容如下所示：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
<style name="ActionButton">
<item name="android:layout_width">wrap_content</item>
<item name="android:layout_height">wrap_content</item>
<item name="android:textAppearance">
@style/TextAppearance.ActionButton</item>
</style>
<style name="TextAppearance" parent="android:TextAppearance">
</style>
<style name="TextAppearance.ActionButton">
<item name="android:textStyle">italic</item>
</style>
</resources>
資源目錄res還包含了drawable目錄，表示可以繪制的內容，這里的violet.jpg是一個JPEG格式的文件。
在res/layout目錄中的布局文件skeleton_activity.xml中的部分內容引用了以上資源，內容如下所示：
<LinearLayout android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center_vertical"
android:gravity="center_horizontal" android:orientation="horizontal"
android:background="@drawable/semi_black">
<Button android:id="@+id/back" style="@style/ActionButton"
android:text="@string/back" />
<ImageView android:id="@+id/image"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:paddingLeft="4dip" android_paddingRight="4dip"
android:src="@drawable/violet" />
<Button android:id="@+id/clear" style="@style/ActionButton"
android:text="@string/clear" android:textColor="@color/red" />
</LinearLayout>
布局文件中引用了上面的資源，顏色可以作為字體的顏色，style/ActionButton作為按鈕的樣式，drawable/semi_black表示了背景的內容，drawable/violet表示引用violet.jpg圖片作為圖像的內容。例如根據上面styles.xml文件中的定義，兩個按鈕上的字體為斜體，第二個按鈕的字體顏色為紅色。
2.SDK環境中的編譯結構
以上的SkeletonApp應用程序包在SDK環境中經過編譯之后將生成一些額外的文件。除去源代碼中已經具有的文件以下，自動生成的內容的目錄結構如下所示：
SkeletonApp
|-- bin [目標文件目錄]
| |-- classes.dex
| |-- com [根據目錄生成字節碼]
| | `-- example
| | `-- android
| | `-- skeletonapp
| | |-- R$attr.class [R*.class為資源對應字節碼]
| | |-- R.class
| | |-- R$color.class
| | |-- R$drawable.class
| | |-- R$id.class
| | |-- R$layout.class
| | |-- R$string.class
| | |-- R$style.class
| | |-- SkeletonActivity$1.class [主要Java源文件的字節碼]
| | |-- SkeletonActivity$2.class
| | `-- SkeletonActivity.class
| |-- resources.ap_
| `-- SkeletonApp.apk
|-- default.properties [屬性文件]
|-- gen [自動生成Java文件的目錄]
`-- com
`-- example
`-- android
`-- skeletonapp
`-- R.java
在SDK環境中，自動生成的文件包括以下幾項內容。
default.properties：工程的設置信息；
gen目錄：包含資源文件和AIDL文件生成的源代碼文件，其中資源文件生成的源代碼文件為R.java；
bin目錄：為根據類名生成的各個Java標準字節碼文件（*.class），classes.dex文件為經過轉化的運行于Android系統的特定字節碼。XXX.apk為最終生成的APK包，不同工程根據名字所生成的包名不同，例如SkeletonApp.apk。
3.APK包的結構
Android中程序的編譯結構基本類似，SkeletonApp工程生成的應用程序包SkeletonApp.apk，本質上是一個無壓縮率的ZIP包。經過解壓縮后，可以看到其中包含了下面的一些內容：
SkeletonApp.apk/
|-- AndroidManifest.xml 經過aapt處理的工程描述文件
|-- META-INF
| |-- CERT.RSA
| |-- CERT.SF
| `-- MANIFEST.MF
|-- classes.dex Dalvik的字節碼文件
|-- res
| |-- drawable
| | `-- violet.jpg 保持原狀的圖片文件
| `-- layout
| `-- skeleton_activity.xml 經過aapt處理的布局文件
`-- resources.arsc
在這里drawable中的圖片文件保持原狀，layout中的布局文件經過aapt處理成為壓縮的文本文件。
1.3.3 應用程序生成運行過程
1.應用程序包生成的過程
在編譯Android應用程序的過程中，Java源代碼使用Sun JDK將Java源程序編譯成Java字節碼文件（多個后綴名為.class的文件），這一步驟和標準的Java一致，然后通過Android自帶的工具軟件dex把所有的字節碼文件轉成DEX文件（單一文件classes.dex）。
AndroidManifest.xml文件經過Android打包工具（aapt）處理后形成二進制格式AndroidManifest.xml文件，實質的內容與以前相同。
各個資源文件也經過aapt處理，其中布局等文本文件處理成二進制文件，圖片等文件保持不變。
最后將這三個部分組合成一個應用程序包（*.apk）。AndroidManifest.xml描述文件、Java源文件、資源文件是Android應用程序的三個部分；在編譯之前的工程中是這三個部分，在編譯之后APK包依然是由這三個部分組成的。
Android應用程序的編譯過程如圖1-36所示。
圖1-36 Android應用程序的編譯過程
如圖1-36所示，Android源文件經過了標準的Java編譯器的編譯，又經過了dx工具的處理，標準的Java字節碼作為整個Android編譯的中間過程，最終生成的DEX文件（classes.dex）是一個單一文件，將工程中所有的Java源代碼文件對應的字節碼集成在一起。資源文件和AndroidManifest.xml文件通過aapt工具進行處理。
除此之外，assets目錄及所有內容，將會原樣保存，放入到目標APK包中，作為預編譯的內容存在。在程序中，可以直接訪問其中的文件。
2.應用程序包安裝運行的過程
在運行時，APK包將首先進行“安裝”，也就是將其中的DEX文件進行優化，優化后的文件被保存到緩存區域，生成格式為DEY的優化文件，然后Dalvik虛擬機將運行這些DEY文件。如果應用程序包文件不發生變化，DEY文件不會被重新生成；在應用程序包發生更新的情況下，將重新由DEX生成DEY。
Android和標準Java的JAR包中字節碼的不同之處在于，標準Java每個源文件對應字節碼文件一個Class文件，而Android將所有Java字節碼生成一個DEX文件。