ANDROID ANWENDUNGEN FÜR DAS HANDY- BETRIEBSSYSTEM ERFOLGREICH PROGRAMMIEREN

Transkript

1 heiko MOSEMANN matthias KOSE ANDROID ANWENDUNGEN FÜR DAS HANDY- BETRIEBSSYSTEM ERFOLGREICH PROGRAMMIEREN

2 Inhaltsverzeichnis 1 Android stellt sich vor Warum Java? Einschränkungen Android-Endgeräte G1 von HTC G2 von HTC Android Architektur Der Android System Stack Linux Kernel Libraries Android Runtime Application Framework Applikationen Open Handset Alliance Endgerätehersteller Mobilfunkbetreiber Softwarefirmen Halbleiterfirmen Commercialization Companies Die Android-Strategie von Google Google/OHA gegen Nokia/Symbian Erste Schritte Android sagt Hallo Die Werkzeuge Androids Installation

3 VI Inhaltsverzeichnis System-Voraussetzungen (engl. system requirements) Installation auf einem PC Beispielprogramme im Android SDK Installieren der ApiDemo-Beispielprogramme Android Development Tools Android Tools Android Emulator Android Development Tools(ADT)-Plugin Hierarchy Viewer Draw 9-Patch Dalvik Debug Monitor Service (DDMS) Android Debug Bridge (adb) Android Asset Packaging Tool (aapt) Android Interface Description Language (aidl) sqlite mksdcard Traceview dx UI/Application Exerciser Monkey activitycreator Android auf einem Gerät Treiberinstallation Screenshots Vermarktung von Android-Applikationen Generelle Erfolgsfaktoren mobiler Applikationen Technische Qualität der mobilen Applikation Marktforschung Nutzerperspektive Benutzerfreundlichkeit der mobilen Applikation Nutzen der mobilen Applikation Wettbewerbsvorteil der mobilen Applikation Marke Markenführung Branding Kommunikation mit den Nutzern Android Market Android Market aus der Nutzerperspektive

4 Inhaltsverzeichnis VII Android Market aus der Anbieterperspektive Fallbeispiel: Android Market aus Nutzersicht Weitere Android-Portale Handango Androidgear Distribution von Android-Applikationen auf der eigenen Website Suchmaschinenmarketing Suchmaschinenwerbung Suchmaschinenoptimierung Applikationen und Aktivitäten Komponenten einer Applikation Die Manifestdatei Der Lebenszyklus einer Applikation Ressourcen Ressourcen im Ordner res/values Verwendung der Ressourcen im Code Ressourcen für Lokalisierung und Hardware Aktivitäten Der Lebenszyklus einer Aktivität Intent und BroadcastReceiver Die Klasse Intent Aktivitäten mit Intents starten Rückgabedaten von Aktivitäten Intent Filter BroadcastReceiver Androids Benutzungsschnittstellen XML-basierte Layouts Die Klasse View Die Klasse AnalogClock Die Klasse ImageView Die Klasse ImageButton Die Klasse ProgressBar Die Klassen AbsSeekBar, RatingBar und SeekBar

5 VIII Inhaltsverzeichnis Die Klassen SurfaceView und VideoView Die Klasse TextView Die Klasse Button Die Klasse CompoundButton Die Klasse CheckBox Die Klasse RadioButton Die Klasse ToggleButton Die Klasse CheckedTextView Die Klasse Chronometer Die Klasse DigitalClock Die Klasse EditText Die Klassen AutoCompleteTextView und MultiAutoCompleteTextView Die Klasse ViewGroup Die Klasse AbsoluteLayout Die Klasse WebView Die Klasse AdapterView Die Klasse AbsListView Die Klasse GridView Die Klasse ListView Die Klasse ExpandableListView Die Klasse AbsSpinner Die Klasse Gallery Die Klasse Spinner Die Klasse FrameLayout Die Klasse DatePicker Die Klasse MediaController Die Klasse ScrollView Die Klasse TabHost Die Klasse TimePicker Die Klassen ViewAnimator und ViewFlipper Die Klassen ViewSwitcher, ImageSwitcher und TextSwitcher Die Klasse LinearLayout Die Klasse RadioGroup Die Klasse TabWidget Die Klassen TableLayout und TableRow

6 Inhaltsverzeichnis IX Die Klasse ZoomControls Die Klasse MapView Die Klasse RelativeLayout Die Klasse TwoLineListItem Die Klasse ViewStub Klassendiagramme der Views und ViewGroups Das Werkzeug Hierarchy Viewer Das Werkzeug DroidDraw Methoden zur Verwaltung der Klasse View Position, Größe und Abstände eines Views Der Layoutvorgang und das Zeichnen des Views Behandlung des Fokus und der Sichtbarkeit Ereignisse der Benutzungsschnittstellen Die Listener der Klasse View Ereignisbehandlung für Klicks Ereignisbehandlung für Tastatureingaben Ereignisbehandlung bei Änderung des Fokus Ereignisbehandlung bei Berührung des Bildschirms Ereignisbehandlung bei den Klassen RatingBar und SeekBar Ereignisbehandlung bei den Klassen CompoundButton, CheckBox, RadioButton und ToggleButton Ereignisbehandlung bei der Klasse ViewGroup Ereignisbehandlung bei der Klasse AdapterView Ereignisbehandlung bei der Klasse AbsListView Ereignisbehandlung bei der Klasse ExpandableListView Ereignisbehandlung bei den Klassen DatePicker und TimePicker Ereignisbehandlung bei der Klasse TabHost Ereignisbehandlung bei der Klasse RadioGroup Ereignisbehandlung bei der Klasse ViewStub Options- und Kontextmenüs Optionsmenüs Untermenüs Kontextmenüs

7 X Inhaltsverzeichnis 10 Dialoge und Toasts Die Klasse Dialog Die Klasse AlertDialog Spezialisierte Dialoge Persistente Dialoge Aktivitäten als Dialoge Toast Hintergrundarbeit Die Klasse Service Threads für die Arbeit im Hintergrund Toasts in Arbeitsthreads Benachrichtigungen mit der Klasse Notification Eigenschaften einer Benachrichtigung Benachrichtigung über Töne Benachrichtigung mit Vibration Benachrichtigung mit LEDs Alarme Daten Einstellungen und Zustand speichern Zustand einer Aktivität speichern Einstellungen speichern Dateien Dateien auf der SD-Karte Datenbanken Komplexere Datenbankanfragen Content Provider Verwendung eines ContentProviders Implementierung eines ContentProviders SMS Senden einer SMS Senden und Ausliefern kontrollieren Empfangen einer SMS Beispiele

8 Inhaltsverzeichnis XI 14 Android im Internet Die Klasse WebView Internet-Ressourcen nutzen Verbindung mit einer Internet-Ressource über HTTP Verbindung zu einer Internet-Ressource über HTTPS Cookies Socket und Datagram Web-Services Location Based Services Lokalisierung Das Android LBS-API Kriterien an den Provider Lokalisieren Bereichsabfrage Karten MapView im Einsatz Auf der Karte zeichnen Grafik D-Grafik Bitmaps D-Grafik Das OpenGL ES API Das erste Open GL-Beispiel Objekteigenschaften Zugriff auf die Hardware Multimedia Eine Ressource abspielen Eine Datei oder URL abspielen Weitere Methoden der Klasse MediaPlayer Aufnahme Kamera Die Bildvorschau Ein Bild aufnehmen

9 XII Inhaltsverzeichnis 17.3 Sensoren und Aktoren Vibrationen SDK Installation des SDK Android Virtual Device Unsere Beispiele mit dem SDK Charakteristische Merkmale des SDK Das AppWidget-API Widgets auf dem Startbildschirm ablegen Details eines Widgets Ein Beispiel A Anhang A.1 XML Kurzbeschreibung A.1.1 Syntax A.1.2 Dokumenttyp-Definition A.1.3 Namensräume A.1.4 XML-Schema A.2 Klassendiagramme der Benutzungsschnittstellen Literaturverzeichnis Stichwortverzeichnis

10 Kapitel 1 Android stellt sich vor Mit großem weltweitem Interesse wurde am 5. November 2007 eine Ankündigung durch die US-amerikanische Internetfirma Google und weitere 33 Unternehmen der Open Handset Alliance verfolgt: der Start von Android. Etwas über ein Jahr später, am 9. Dezember 2008, sind weitere 14 Firmen dem Konsortium beigetreten. Was ist Android? Warum befindet sich wegen Android die gesamte Mobilfunkindustrie in Aufruhr? Android ist eine umfassende Softwareplattform für mobile Endgeräte wie z.b. Smartphones, aber auch für sonstige Mobilfunkgeräte und Netbooks: Umfassende Softwareplattform: Die Android Softwareplattform reicht von einem auf Linux basierenden Betriebssystem über umfangreiche Bibliotheken, eine Laufzeitumgebung bis hin zu mobilen Schlüsselapplikationen. Für Endgerätehersteller ist es damit unter Verwendung von Android möglich, ein komplettes Mobilfunkgerät zu entwickeln. Kostenlos: Die Verwendung von Android ist kostenfrei. Es müssen keine Lizenzgebühren bezahlt werden. So ist es für die Endgerätehersteller und Netzbetreiber möglich, Kosten zu sparen und damit preisgünstigere Mobilfunkgeräte auf den Markt zu bringen. Open-Source: Große Teile der Android Plattform sind unter die Open-Source- Lizenz gestellt worden. Damit ist es für Applikationsentwickler möglich, nicht nur die gegebenen Programmierschnittstellen zu nutzen, sondern bei Bedarf auch tiefer in den Quellcode einzusteigen. Durch diesen Schritt der Öffnung erschließt sich Android die Innovationskraft der Open-Source-Community. Gleichberechtigung: In der Android Plattform sind die Applikationen von Drittanbietern gleichberechtigt mit den vorinstallierten Applikationen. So ermöglicht es Android dem Nutzer, beliebige Applikationen auf seinem Mobilfunkgerät auszutauschen. Dies erleichtert neuen, innovativen Applikationen den Marktzugang.

11 2 1 Android stellt sich vor Bewährte Technologien: Bei der Entwicklung setzt Android bewährte Technologien ein. So wird dem Entwickler ein Android-Plugin für die weit verbreitete freie Entwicklungsumgebung Eclipse zur Verfügung gestellt. Durch die Wahl von Java als Programmiersprache erschließt sich Android die weltweite Java-Entwicklergemeinde. Eine breite Unterstützung der Applikationsentwickler ist entscheidend, da diese die Treiber neuer attraktiver Applikationen sind. 1.1 Warum Java? Warum ist Java bisher die einzige Programmiersprache, die für die Android- Programmierung unterstützt wird? Was zeichnet Java gegenüber anderen Programmiersprachen aus? Generell kann man sicher ein schlechtes (oder gutes) Programm in jeder Programmiersprache schreiben, und die Frage, welche die beste Programmiersprache ist, bewegt viele Gemüter. Wenn Software effizient entwickelt werden soll, müssen bei der Auswahl einer Programmiersprache verschiedene Kriterien beachtet werden, wie etwa die Verfügbarkeit von Entwicklungsumgebungen. Aus softwaretechnischer Sicht hat C das Manko, dass es die Objektorientierung nicht unterstützt. Java scheint aus folgenden Gründen am besten im Vergleich zum verbleibenden hauptsächlichen Konkurrenten C++ geeignet: Verbreitung: Java gibt es auf über 1,8 Milliarden mobilen Endgeräten, und etwa 80 % aller neuen verkauften Handys und PDAs basieren mit der Untermenge Java ME letztendlich auf Java. Die hinter Java stehende Firma Sun erwartet wegen der immer leistungsfähigeren mobilen Endgeräte einen Konvergenztrend hin zu Java SE. 1 Portabilität: Bei der Android Softwareentwicklung erfolgt die Programmierung in Java unter Verwendung einer Vielzahl von Java SE- sowie Androidspezifischer Bibliotheken. Diese relative Nähe zur Java SE-Programmierung erleichtert natürlich die Wiederverwendung von existierendem Java SE Quellcode, insbesondere wenn es sich dabei nicht um die Benutzerschnittstellen und die mobilfunkspezifischen Systemteile handelt. Sicherheit: Java hat ein API (Application Programming Interface) für sicherheitsrelevante Abläufe. Dazu gehören Authentifizierung, die Überprüfung von Signaturen und die Vergabe von Rechten (Autorisierung). Akzeptanz: Java ist auf diesem Gebiet ähnlich wie C++ sehr weit verbreitet und hat eine große Community. Es gibt Foren für Entwickler bei allen namhaften Herstellern. 1 nach

12 1.2 Einschränkungen 3 Robustheit: Java-Anwendungen laufen in einer Sandbox. Die Virtual Machine wacht darüber, dass ein Absturz eines Programms keine anderen Anwendungen stört. Darüber hinaus ist der Bytecode vor der Ausführung mit einem Prüfsummenverfahren verifiziert worden, um die Integrität des Codes sicherzustellen. Unbemerkte Veränderungen, zum Beispiel durch ein Virus, werden dadurch deutlich erschwert. Garbage Collector: Java hat einen Garbage Collector, sodass keine Speicherlecks auftreten. In C++ können Speicherlecks dagegen nur durch sorgfältige Programmierung vermieden werden. 1.2 Einschränkungen Mobile Endgeräte, seien es Mobiltelefone, PDAs (Organizer) oder Mischformen wie MDAs, sollen klein und leicht sein und unterliegen daher bestimmten Einschränkungen. Die Batterietechnologie hat längst nicht so große Fortschritte wie die Speicherund CPU-Entwicklung gemacht. Energie ist nur eingeschränkt verfügbar, und zwar umso weniger, je leichter und kleiner die Akkus sind. Aus Platz-, Gewichts- und Energiespargründen muss der Speicher begrenzt werden. Aus denselben Gründen sind Bildschirme klein und haben eine geringere Auflösung, verglichen mit Desktop-Computern. Andere Bedienungselemente wie Knöpfe oder eine Tastatur müssen so klein wie möglich, aber noch bedienbar sein. Ein mobiles Endgerät ist per Definition nicht standortgebunden, und sein Träger kann seinen Ort und damit die zuständige Funkzelle beliebig wechseln. Daraus folgt, dass die Verbindung zum Netzwerk oft schwach oder zeitweise unterbrochen sein kann. Dieser Aspekt spielt sowohl für die Antennenauslegung als auch für die Fehlertoleranz der Software eine Rolle. 1.3 Android-Endgeräte Auch wenn Android in erster Linie eine Softwareplattform ist, wird in der breiten Öffentlichkeit der Name Android oft mit den Android-Endgeräten assoziiert. Der CEO von Google, Eric Schmidt, hat im November 2007 beim Start der Android- Plattform die Ambitionen von Android erläutert: Unsere Vision besteht darin, dass die starke Android-Plattform, die wir heute enthüllen, Tausende von unterschiedlichen Mobilfunkgeräten unterstützt.

13 4 1 Android stellt sich vor Die beiden ersten Android-Endgeräte wurden vom taiwanesischen Hersteller HTC auf den Markt gebracht. Für das Jahr 2009 sind eine Vielzahl von weiteren angekündigt. So arbeiten folgende Hersteller an Android-Endgeräten bzw. haben Android-Produkte für 2009 angekündigt: Motorola, Huawei, Archos, Lenovo, Sony Ericsson, Samsung G1 von HTC In 2008 wurde das erste Android-Endgerät vorgestellt. Die taiwanesische Firma HTC hat zusammen mit T-Mobile das G1 am 22. Oktober 2008 in den USA und am 2. Februar 2009 in Deutschland auf den Markt gebracht. Das G1 ist ein sehr gut ausgestattetes modernes Smartphone, das sich u. a. durch seine vielfältigen Eingabemöglichkeiten auszeichnet. So besitzt das G1 nicht nur einen Touchscreen, sondern auch einen Trackball sowie eine Tastatur (siehe Abbildung 1.1). Um ein G1 überhaupt in Betrieb nehmen zu können, ist es notwendig, einen Google Account zu erstellen. Beim ersten Einrichten des G1 müssen die Daten dieses Google Accounts eingegeben werden. Der Vorteil dieser Lösung ist die sehr enge und komfortable Verzahnung mit den Google-Diensten Gmail, Google Calendar etc.. Als Nachteil wird von Kritikern die extreme Abhängigkeit von einem Anbieter (Google) und damit verbundene Datenschutzprobleme gesehen. Abbildung 1.1: Das G1 des taiwanesischen Herstellers HTC war das erste verfügbare Android-Endgerät.

14 1.4 Android Architektur G2 von HTC Im Februar 2009 wurde auf dem Mobile World Congress (MWC) in Barcelona das zweite Android Handy G2 vorgestellt. Es wird wie das G1 vom taiwanesischen Hersteller HTC produziert, aber im Unterschied zum G1 nicht von T-Mobile, sondern von Vodafone vertrieben. Das G2 besitzt keine klappbare Tastatur, sondern setzt auf die Texteingabe über eine Touchscreen-Tastatur (siehe Abbildung 1.2). Abbildung 1.2: Im Februar 2009 stellte HTC das G2 vor. 1.4 Android Architektur Generell beschreibt eine Softwarearchitektur die strukturierte Anordnung der einzelnen Systemkomponenten. In diesem Abschnitt wird somit das Zusammenspiel der Komponenten zu einem lauffähigen Android-Gesamtsystem untersucht. Dabei werden einzelne Aspekte des Androidsystems jeweils einer Schicht (engl. layer) zugeordnet. Das Gesamtsystem, bestehend aus mehreren Schichten, wird als Ganzes auch Software Stack oder System Stack genannt Der Android System Stack Android stellt einen umfassenden Software Stack für die Entwicklung von mobilen Applikationen zur Verfügung. Dieser reicht von hardwarenahen Linux- Treibern bis hin zu fertigen Applikationen. Besonders hervorzuheben ist, dass alle Elemente des Android System Stacks durch Programmierschnittstellen (engl. Application Programming Interfaces (APIs)) frei zugänglich sind. So stehen jedem Android-Entwickler prinzipiell die gleichen Möglichkeiten zur Verfügung, wie z. B. den Google-Applikationsentwicklern. Abbildung 1.3 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Android Stack.