Android Die 2. Auflage dieses Buchs»Android 2«erscheint Ende Mai 2010

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4 Dipl.-Inform. Arno Becker ist als geschäftsführender Gesellschafter der visionera GmbH in Bonn verantwortlich für den Bereich»Mobile Business«. Er beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit der Programmierung von Mobilgeräten und verfügt über umfangreiche Expertise im Bereich J2ME. Dipl.-Inform. Marcus Pant ist geschäftsführender Gesellschafter der visionera GmbH in Bonn. Seine Schwerpunkte liegen in der Entwicklung von Java-EE-Systemen sowie dem agilen Projektmanagement.

5 Arno Becker Marcus Pant Android Grundlagen und Programmierung

6 Lektorat: René Schönfeldt Copy-Editing: Annette Schwarz, Ditzingen Satz: Science & More, Herstellung: Nadine Berthel Umschlaggestaltung: Helmut Kraus, Druck und Bindung: Koninklijke Wöhrmann B.V., Zutphen, Niederlande Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. ISBN Auflage 2009 Copyright 2009 dpunkt.verlag GmbH Ringstraße Heidelberg Die vorliegende Publikation ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten. Die Verwendung der Texte und Abbildungen, auch auszugsweise, ist ohne die schriftliche Zustimmung des Verlags urheberrechtswidrig und daher strafbar. Dies gilt insbesondere für die Vervielfältigung, Übersetzung oder die Verwendung in elektronischen Systemen. Es wird darauf hingewiesen, dass die im Buch verwendeten Soft- und Hardware-Bezeichnungen sowie Markennamen und Produktbezeichnungen der jeweiligen Firmen im Allgemeinen warenzeichen-, marken- oder patentrechtlichem Schutz unterliegen. Alle Angaben und Programme in diesem Buch wurden mit größter Sorgfalt kontrolliert. Weder Autor noch Verlag können jedoch für Schäden haftbar gemacht werden, die in Zusammenhang mit der Verwendung dieses Buches stehen

7 v Vorwort Am 12. November 2007 veröffentlichte Google eine Vorabversion des Android-SDK, einer Entwicklungsumgebung für die Android- Plattform. Die überwiegend positive Reaktion darauf verdeutlicht, wie groß das Interesse des Marktes und der Entwickler an einer offenen Plattform für mobile Computer mittlerweile ist. Computer und Mobiltelefon verschmelzen immer mehr zu einer Einheit. Die ersten Android-Geräte sind auf dem Markt. Seit kurzem gibt es auch Android- Netbooks mit UMTS-Modul. Es findet ein Wandel statt, der das Mobiltelefon in einen tragbaren, internetfähigen Computer verwandelt, auf dem man ganz selbstverständlich und unkompliziert Anwendungen installiert. Diese Anwendungen schaffen den Mehrwert. Apple hat mit dem iphone gezeigt, dass ein Mobiltelefon gut bedienbar sein kann. Damit wurde ein Trend in Gang gesetzt, in den sich Android nahtlos eingereiht hat. Ein berührungsempfindlicher, großer Bildschirm und ein kostengünstiger Internetzugang führen zu neuen Geräten, die beim Kunden sehr gut ankommen. Wir verzichten, wenn wir von Android-Geräten reden, bewusst auf das Wort»Mobiltelefon«. Stattdessen verwenden wir den Begriff»Mobiler Computer«(MC) in Anlehnung an PC (Personal Computer).»Mobiler Computer«... Ein Buch zu Android Wir werden in diesem Buch die Grundprinzipien von Android vorstellen. Dabei geht es uns nicht darum, die Dokumentation von Android abzuschreiben, sondern anhand von Codebeispielen einen zielgerichteten Blick auf die grundlegenden Themen der Softwareentwicklung mit dem Android-SDK zu werfen. Wir konzentrieren uns auf Kernthemen, die fast jede Android- Anwendung benötigt: Oberflächen und Menüs, Datenübertragung, Datenspeicherung, Hintergrunddienste und lose Kopplung von Android- Komponenten. Weniger von Interesse sind für uns multimediale Themen, wie zum Beispiel Video, Audio oder die Verwendung der eingebauten Kamera. Wir werden die einzelnen Komponenten von Andro- Ziel: Grundprinzipien praktisch vermitteln

8 vi Vorwort Warum dieses Buch? Für wen ist dieses Buch? id kennenlernen und uns anschauen, wie diese miteinander interagieren. Wir erklären, was hinter den Kulissen von Android passiert und wie man mit diesem Wissen stabile und performante Anwendungen schreibt. Darüber hinaus werden wir weitere wichtige Themengebiete wie Location Based Services und Sicherheit behandeln und zeigen, wie man eine Android-Anwendung»marktreif«macht. Da Android noch relativ neu ist, sind die Quellen für Softwareentwickler noch etwas unübersichtlich. Einen ersten Einstieg in Android zu finden ist nicht einfach. Daher haben wir Bedarf gesehen, die Kernthemen von Android in einem deutschsprachigen Buch ausführlich vorzustellen. Das Buch richtet sich in erster Linie an Entwickler. Grundkenntnisse der Programmiersprache Java sollten vorhanden sein. Alle Themen werden ausführlich in Theorie und Praxis behandelt, so dass eine solide Ausgangsbasis für die Entwicklung eigener Anwendungen vermittelt wird. Neben Entwicklern wollen wir aber auch technische Projektleiter ansprechen. Viele Fragestellungen und Probleme des Mobile Business, wie z.b. die Themen Sicherheit und Verschlüsselung, werden in das Buch mit einbezogen. Aufbau des Buchs Teil I Teil II Teil III Wie lese ich dieses Buch? Wir werden in Teil I des Buchs mit einem einfachen Beispiel beginnen, welches aber schon über die übliche Hello-World-Anwendung hinausgeht. Es stellt die wichtigsten Elemente einer Anwendung vor. Dem folgt ein wenig Theorie, die für das Verständnis von Android wichtig ist. In Teil II steigen wir weiter in die Praxis ein. An einem durchgängigen Beispiel stellen wir Kapitel für Kapitel wichtige Elemente des Android-SDK vor. Die Teile, die das Beispielprogramm um eine Fachlichkeit erweitern, haben wir als Iterationen gekennzeichnet. Themen, die nicht direkt Bestandteile des Beispielprogramms sind, als Exkurse. Jede Iteration enthält einen theoretischen und einen praktischen Teil. Der theoretische Teil soll helfen, ein tieferes Verständnis für die Arbeitsweise der einzelnen Komponenten und Bestandteile von Android zu vermitteln. Im Praxisteil wenden wir dann das Wissen an. In Teil III befassen wir uns mit fortgeschrittenen Themen rund um die Android-Anwendungsentwicklung: Debugging, Anwendung»marktreif«machen, Sicherheit und Verschlüsselung, Optimierung und Performance sowie Aspekte der Kompatibilität. Wir empfehlen, das Einsteigerbeispiel in Teil I durchzugehen. Der Rest von Teil I ist theoretischer Natur und kann jederzeit separat gelesen werden.

9 Vorwort vii Teil II sollte in der vorgegebenen Reihenfolge der Kapitel durchgearbeitet werden, da diese aufeinander aufbauen. Wir haben Wert auf eine ausführliche theoretische Behandlung der einzelnen Themen gelegt, damit ein Verständnis für die Funktionsweise der Android-Plattform entsteht. Teil III kann isoliert betrachtet werden. Wer gleich von Beginn des Buchs an viel selbst mit den Codebeispielen experimentiert, kann sich ein paar gute Tipps in Kapitel 16 (Debugging und das DDMS-Tool) holen. Das Android-SDK bringt zwei verschiedene Emulatoren mit, die sich im Wesentlichen in der Bildschirmgröße unterscheiden. Wir haben in den Abbildungen jeweils den für die Darstellung des Programms besser geeigneten Emulator verwendet. Zum leidigen Thema»Geschlechtsneutralität«haltenwireswiePeter Rechenberg in [21]:»Rede ich von dem Leser, meine ich ja keinen Mann, sondern einen Menschen, und der ist nun einmal im Deutschen grammatisch männlich. Selbstverständlich ist mit dem Leser der männliche und der weibliche Leser gemeint.«zwei Emulatoren Die Website zum Buch Auf der Website zum Buch finden Sie den Quelltext der Programmierbeispiele, eventuelle Korrekturen, ein Glossar mit Android-Fachbegriffen sowie weiterführende Links zum Thema Android- Entwicklung. Danksagung Wir danken unseren Familien, Partnern, Freunden und Kollegen für die Unterstützung und die Geduld. Ebenfalls danken möchten wir dem dpunkt.verlag, insbesondere Herrn Schönfeldt, für die angenehme und hilfreiche Zusammenarbeit. Bedanken möchten wir uns bei allen Gutachtern, besonders bei Klaus-Dieter Schmatz, für die umfangreiche Begutachtung des Manuskripts und die vielen wertvollen und hilfreichen Hinweise.

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11 ix Inhaltsverzeichnis I Einführung 1 1 EinerstesBeispiel Projektanlegen DieersteActivity Layoutdefinieren Activitiesaufrufen DasAndroid-Manifest Fazit Systemaufbau Architekturübersicht DieDalvikVirtualMachine Standardbibliotheken DerAnwendungsrahmen Android-Komponenten DieKlasseContext Sicherheit DieSandbox SignierenvonAnwendungen Berechtigungen AnwendungsübergreifendeBerechtigungen II Android in der Praxis 29 4 Projekt»Staumelder« AusSichtdesAnwenders Iterationsplan Iteration1 Oberflächengestaltung Iterationsziel Activities,LayoutsundViews... 37

12 x Inhaltsverzeichnis GrundbegriffederOberflächengestaltung ZusammenwirkenderElemente TheoriederImplementierung Ressourcen DefinitionvonRessourcen ZugriffaufRessourcen Text-Ressourcen Farb-Ressourcen Formatvorlagen:StylesundThemes Bilder Multimediadaten Menüs Allgemeine Menüdefinition Optionsmenüs Kontextmenüs DynamischeMenügestaltung DasAndroid-Manifest ImplementierungeinesBildschirmdialogs ChecklisteDialogerstellung TextefürBildschirmseitendefinieren Multimedia-Ressourcendefinieren Bildschirmseitedefinieren Menüsdefinieren Activityimplementieren Android-Manifestanpassen BildschirmdialogimEmulatortesten TippsundTricks Scrolling Umgebungsabhängige Ressourcen Fazit Iteration2 OberflächenundDaten Zielsetzung ArbeitenmitViews ZugriffaufViews AdapterViewsundAdapter Oberflächenereignisse ImplementierungvonListendarstellungen Bildschirmdialogdefinieren ListemitDatenfüllen AufListenauswahlreagieren Anwendungseinstellungen Begriffsdefinitionen... 84

13 Inhaltsverzeichnis xi Einstellungendefinieren AufEinstellungenzugreifen Einstellungenbearbeiten Fortschrittsanzeige Fazit Exkurs:Intents WarumgibtesIntents? ExpliziteIntents ImpliziteIntents Intent-FilterfürimpliziteIntents Empfang eines Intent Intent-Resolution Sub-Activities Fazit Iteration3 Hintergrundprozesse Iterationsziel TheoretischeGrundlagen ProzesseundThreads LanglaufendeProzesse Prozessevs.Threads Implementierung Services Threads Fazit Exkurs: Systemnachrichten BroadcastIntents BroadcastReceiver DynamischeBroadcastReceiver StatischeBroadcastReceiver MeldungenandenNotificationManager Fazit Exkurs: Dateisystem AufbaudesDateisystems SD-Karten Berechtigungen Dateizugriffe Verzeichnisverwaltung Dateiverwaltung

14 xii Inhaltsverzeichnis 11 Iteration4 Datenbanken Iterationsziel WozuDatenbanken? DasDatenbanksystemSQLite EineDatenbankerstellen Berechtigungen Schemaverwaltung Datenzugriffprogrammieren SQLiteDatabase Verbindung zur Datenbank Datenbankanfragen ErgebnistypCursor Änderungsoperationen DatenzugriffperKommandozeile AlternativezuSQLite Implementierung EinArchitekturvorschlag DasSchemaerstellen Anfrageergebnisse an der Oberfläche darstellen Fazit Iteration5 ContentProvider Iterationsziel Grundbegriffe AufContentProviderzugreifen Content-URIs ZugriffüberimpliziteIntents ZugriffüberContentResolver ContentProvidererstellen Allgemeines Datenbank-Zugriffsmethoden Datei-Zugriffsmethoden AsynchroneOperationen Deployment AlternativenzumContentProvider Implementierung EinDatenbank-Content-Provider Fazit EinDatei-Content-Provider Exkurs:Lebenszyklen Prozess-Management LebenszyklusvonKomponenten LebenszykluseinerActivity

15 Inhaltsverzeichnis xiii LebenszykluseinesService Lebenszyklus eines Broadcast Receivers Activities: Unterbrechungen und Ereignisse BeispieleausderPraxis Beispiel:Kalender-Activity Beispiel: -Programm Beispiel:Quick-and-dirty-Alternative Iteration6 NetzwerkundDatenübertragung Iterationsziel TheoretischeGrundlagen DasEmulator-Netzwerk DieInternet-Einbahnstraße AndroidsNetzwerkunterstützung ArtenderNetzwerkübertragung NetzwerkeninderPraxis Verfahren1:Staumelden DatenzumStauserverübertragen Verfahren 2: dauerhafte Verbindungen Fazit Iteration7 LocationBasedServices Iterationsziel TheoretischeGrundlagen GPS,KMLundGPX EntwickelnimEmulator DebugMapsAPI-Keyerstellen Praxisteil Vorbereitung DerLocationManager GoogleMaps MapActivity Fazit III Android für Fortgeschrittene DebuggingunddasDDMS-Tool AnschlusseinesAndroid-GerätsperUSB DDMS:DalvikDebugMonitorService EmulatorControl Debugging

16 xiv Inhaltsverzeichnis 17 Anwendungensignieren Vorbereitung EineigenesZertifikaterzeugen EineAndroid-Anwendungsignieren SicherheitundVerschlüsselung Sicherheit Verschlüsselung VerschlüsselteDatenübertragung DatenoderObjekteverschlüsseln Verschlüsselunganwenden Unit-undIntegrationstests Allgemeines TestsvonNicht-Android-Komponenten TestsvonAndroid-Komponenten Instrumentierung WahlderTestklasse Beispiel:TesteinerActivity Ausblick Optimierung und Performance ErsteOptimierungsregeln Datenobjekte CursoroderListe? TimeisAkku! DasAndroid-SDK UnterschiedezumJava-SDK WegeausderKrise Literaturverzeichnis

17 Teil I Einführung 7

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19 3 1 Ein erstes Beispiel In diesem Abschnitt werden wir ein erstes Android-Programm erstellen. Es dient dem schnellen Einstieg in die Programmierung von Android. Es handelt sich um einen Staumelder für die Hosentasche. Die Funktionen dieses Programms beschreiben wir ausführlich in Kapitel 4. Hier reicht es uns erst mal zu wissen, dass wir mit dem Programm über Staus informiert werden, die auf dem Weg liegen, den wir gerade fahren. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, selbst Staus zu melden. Ein Staumelder für die Hosentasche 1.1 Projekt anlegen Der generelle Umgang mit der Eclipse-Entwicklungsumgebung, dem Android-Plug-in und dem Emulator wird an dieser Stelle vorausgesetzt. Wir haben es uns nicht zum Ziel gesetzt, die vorhandenen Tutorials und von Google vorgegebenen Beispiele zu übersetzen, und verweisen gerne auf die gute Arbeit der Kollegen (siehe [18]). Mit Hilfe des Android-Plug-in für Eclipse ist die Erstellung eines Projekts sehr einfach (Abb. 1-1). Zu Beginn legt man, wie bei jedem anderen Java-Projekt auch, den Namen des Pakets und die zu erstellende Klasse fest. In diesem Fall erzeugen wir eine sogenannte Activity. Activities implementieren die Bildschirmmasken einer Android-Anwendung. Die darstellbaren Elemente einer Seite werden als Views bezeichnet. Der Aufbau einer Seite wird meist in XML definiert. Die dort auszuführenden Aktionen werden in Java-Klassen implementiert. Insofern ähnelt der Aufbau von Android-Anwendungen dem von Webanwendungen. Nach Beendigung des Eclipse-Wizard findet man die folgende Standard-Projektstruktur für Android-Projekte vor. Ein Projekt erstellen src: Java-Quelltexte (u.a. auch unsere Acitvity StaumeldungErfassen) res: Ressourcen, d.h. alle Nicht-Java-Texte und alle Nicht- Programmelemente, wie zum Beispiel Bibliotheken. Hier werden u.a. die Dateien zur Definition der Oberflächen, Bilder oder Textdefinitionen abgelegt.