深入Android 【三】 —— 组件入门

Android组件

横看成岭侧成峰,远近高低各不同。 -- 《题西林壁》
组件(Component),在谈及所谓架构和重用的时候,是一个重要的事情。很多时候都会说基于组件的软件架构,指的是期望把程序做乐高似的,有一堆接口标准封装完整的组件放在哪里,想用的时候取上几个一搭配,整个程序就构建完成了。
开篇的时候就在说,Android是一个为组件化而搭建的平台,它引入所谓Mash-Up的概念,这使得你在应用的最上层,想做的不组件化都是很困难的一件事情(底层逻辑,好吧,管不了...)。具体说来,Android有四大组件四喜丸子:Activity、Service、Broadcast Receiver、Content Provider。

Activity

做一个完整的Android程序,不想用到Activity,真的是比较困难的一件事情,除非是想做绿叶想疯了。因为Activity是Android程序与用户交互的窗口,在我看来,从这个层面的视角来看,Android的Activity特像网站的页面
首先,一个网站,如果一张页面都没有,那...,真是一颗奇葩。而一张页面往往都有个独立的主题和功能点,比如登录页面,注册页面,管理页面,如是。
在每个页面里面,会放一些链接,已实现功能点的串联,有的链接点了,刷,跑到同一站点的另一个页面去了;有的链接点了,啾,可能跳到其他网站的页面去;还有的链接点了,恩...,这次没跑,但当前页面的样子可能有所变化了。这些模式,和Activity给人的感觉很像,只不过实现策略不同罢了,毕竟Android这套架构的核心思想,本身就来自源于Web的Mash-Up概念,视为页面的客户端化,也未尝不可。
Activity,在四大组件中,无疑是最复杂的,这年头,一样东西和界面挂上了勾,都简化不了,想一想,独立做一个应用有多少时间沦落在了界面上,就能琢磨清楚了。从视觉效果来看,一个Activity占据当前的窗口,响应所有窗口事件,具备有控件,菜单等界面元素。从内部逻辑来看,Activity需要为了保持各个界面状态,需要做很多持久化的事情,还需要妥善管理生命周期,和一些转跳逻辑。对于开发者而言,就需要派生一个Activity的子类,然后埋头苦干上述事情。对于Activity的更多细节,先可以参见:reference/android/app/Activity.html。后续,会献上更为详尽的剖析。

Service

服务,从最直白的视角来看,就是剥离了界面的Activity,它们在很多Android的概念方面比较接近,都是封装有一个完整的功能逻辑实现,只不过Service不抛头露脸,只是默默无声的做坚实的后盾。
但其实,换个角度来看,Android中的服务,和我们通常说的Windows服务,Web的后台服务又有一些相近,它们通常都是后台长时间运行,接受上层指令,完成相关事务的模块。用运行模式来看,Activity是跳,从一个跳到一个,呃...,这有点像模态对话框(或者还像web页面好了...),给一个输入(抑或没有...),然后不管不顾的让它运行,离开时返回输出(同抑或没有...)。
而Service不是,它是等,等着上层连接上它,然后产生一段持久而缠绵的通信,这就像一个用了Ajax页面,看着没啥变化,偷偷摸摸的和Service不知眉来眼去多少回了。
但和一般的Service还是有所不同,Android的Service和所有四大组件一样,其进程模型都是可以配置的,调用方和发布方都可以有权利来选择是把这个组件运行在同一个进程下,还是不同的进程下。这句话,可以拿把指甲刀刻进脑海中去,它凸显了Android的运行特征。如果一个Service,是有期望运行在于调用方不同进程的时候,就需要利用Android提供的RPC机制,为其部署一套进程间通信的策略。


Android的RPC实现,如上图所示(好吧,也是从SDK中拿来主义的...),无甚稀奇,基于代理模式的一个实现,在调用端和服务端都去生成一个代理类,做一些序列化和反序列化的事情,使得调用端和服务器端都可以像调用一个本地接口一样使用RPC接口。
Android中用来做数据序列化的类是Parcel,参见:/reference/android/os/Parcel.html,封装了序列化的细节,向外提供了足够对象化的访问接口,Android号称实现非常高效。
还有就是AIDL (Android Interface Definition Language) ,一种接口定义的语言,服务的RPC接口,可以用AIDL来描述,这样,ADT就可以帮助你自动生成一整套的代理模式需要用到的类,都是想起来很乏力写起来很苦力的那种。更多内容,可以再看看:guide/developing/tools/aidl.html,如果有兴致,可以找些其他PRC实现的资料lou几眼。
关于Service的实现,还强推参看API Demos这个Sample里面的RemoteService实现。它完整的展示了实现一个Service需要做的事情:那就是定义好需要接受的Intent,提供同步或异步的接口,在上层绑定了它后,通过这些接口(很多时候都是RPC的...)进行通信。在RPC接口中使用的数据、回调接口对象,如果不是标准的系统实现(系统可序列化的),则需要自定义aidl,所有一切,在这个Sample里都有表达,强荐。
Service从实现角度看,最特别的就是这些RPC的实现了,其他内容,都会接近于Activity的一些实现,也许不再会详述了。

Broadcast Receiver

在实际应用中,我们常需要等,等待系统抑或其他应用发出一道指令,为自己的应用擦亮明灯指明方向。而这种等待,在很多的平台上,都会需要付出不小的代价。
比如,在Symbian中,你要等待一个来电消息,显示归属地之类的,必须让自己的应用忍辱负重偷偷摸摸的开机启动,消隐图标隐藏任务项,潜伏在后台,监控着相关事件,等待转瞬即逝的出手机会。这是一件很发指的事情,不但白白耗费了系统资源,还留了个流氓软件的骂名,这真是卖力不讨好的正面典型。
在Android中,充分考虑了广泛的这类需求,于是就有了Broadcast Receiver这样的一个组件。每个Broadcast Receiver都可以接收一种或若干种Intent作为触发事件(有不知道Intent的么,后面会知道了...),当发生这样事件的时候,系统会负责唤醒或传递消息到该Broadcast Receiver,任其处置。在此之前和这以后,Broadcast Receiver是否在运行都变得不重要了,及其绿色环保。
这个实现机制,显然是基于一种注册方式的,Broadcast Receiver将其特征描述并注册在系统中,根据注册时机,可以分为两类,被我冠名为冷热插拔。所谓冷插拔,就是Broadcast Receiver的相关信息写在配置文件中(求配置文件详情?稍安,后续奉上...),系统会负责在相关事件发生的时候及时通知到该Broadcast Receiver,这种模式适合于这样的场景。某事件方式 -> 通知Broadcast -> 启动相关处理应用。比如,监听来电、邮件、短信之类的,都隶属于这种模式。而热插拔,顾名思义,插拔这样的事情,都是由应用自己来处理的,通常是在OnResume事件中通过registerReceiver进行注册,在OnPause等事件中反注册,通过这种方式使其能够在运行期间保持对相关事件的关注。比如,一款优秀的词典软件(比如,有道词典...),可能会有在运行期间关注网络状况变化的需求,使其可以在有廉价网络的时候优先使用网络查询词汇,在其他情况下,首先通过本地词库来查词,从而兼顾腰包和体验,一举两得一石二鸟一箭双雕(注,真实在有道词典中有这样的能力,但不是通过Broadcast Receiver实现的,仅以为例...)。而这样的监听,只需要在其工作状态下保持就好,不运行的时候,管你是天大的网路变化,与我何干。其模式可以归结为:启动应用 -> 监听事件 -> 发生时进行处理
除了接受消息的一方有多种模式,发送者也有很重要的选择权。通常,发送这有两类,一个就是系统本身,我们称之为系统Broadcast消息,在reference/android/content/Intent.htmlStandard Broadcast Actions,可以求到相关消息的详情。除了系统,自定义的应用可以放出Broadcast消息,通过的接口可以是Context.sendBroadcast,抑或是Context.sendOrderedBroadcast。前者发出的称为Normal broadcast,所有关注该消息的Receiver,都有机会获得并进行处理;后者放出的称作Ordered broadcasts,顾名思义,接受者需要按资排辈,排在后面的只能吃前面吃剩下的,前面的心情不好私吞了,后面的只能喝西北风了。
当Broadcast Receiver接收到相关的消息,它们通常做一些简单的处理,然后转化称为一条Notification,一次振铃,一次震动,抑或是启动一个Activity进行进一步的交互和处理。所以,虽然Broadcast整个逻辑不复杂,却是足够有用和好用,它统一了Android的事件广播模型,让很多平台都相形见绌了。更多Broadcast Receiver相关内容,参见:/reference/android/content/BroadcastReceiver.html

Content Provider

Content Provider,听着就和数据相关,没错,这就是Android提供的第三方应用数据的访问方案。在Android中,对数据的保护是很严密的,除了放在SD卡中的数据,一个应用所持有的数据库、文件、等等内容,都是不允许其他直接访问的,但有时候,沟通是必要的,不仅对第三方很重要,对应用自己也很重要。
比如,一个联系人管理的应用。如果不允许第三方的应用对其联系人数据库进行增删该查,整个应用就失去了可扩展力,必将被其他应用抛弃,然后另立门户,自个玩自个的去了。
Andorid当然不会真的把每个应用都做成一座孤岛,它为所有应用都准备了一扇窗,这就是Content Provider。应用想对外提供的数据,可以通过派生ContentProvider类,封装成一枚Content Provider,每个Content Provider都用一个uri作为独立的标识,形如:content://com.xxxxx。所有东西看着像REST的样子,但实际上,它比REST更为灵活。和REST类似,uri也可以有两种类型,一种是带id的,另一种是列表的,但实现者不需要按照这个模式来做,给你id的uri你也可以返回列表类型的数据,只要调用者明白,就无妨,不用苛求所谓的REST。
另外,Content Provider不和REST一样只有uri可用,还可以接受ProjectionSelectionOrderBy等参数,这样,就可以像数据库那样进行投影,选择和排序。查询到的结果,以Cursor(参见:reference/android/database/Cursor.html )的形式进行返回,调用者可以移动Cursor来访问各列的数据。
Content Provider屏蔽了内部数据的存储细节,向外提供了上述统一的接口模型,这样的抽象层次,大大简化了上层应用的书写,也对数据的整合提供了更方便的途径。Content Provider内部,常用数据库来实现,Android提供了强大的Sqlite支持,但很多时候,你也可以封装文件或其他混合的数据。
在Android中,ContentResolver是用来发起Content Provider的定位和访问的。不过它仅提供了同步访问的Content Provider的接口。但通常,Content Provider需要访问的可能是数据库等大数据源,效率上不足够快,会导致调用线程的拥塞。因此Android提供了一个AsyncQueryHandler(参见:reference/android/content/AsyncQueryHandler.html),帮助进行异步访问Content Provider。
在各大组件中,Service和Content Provider都是那种需要持续访问的。Service如果是一个耗时的场景,往往会提供异步访问的接口,而Content Provider不论效率如何,都提供的是约定的同步访问接口。我想这遵循的就是场景导向设计的原则,因为Content Provider仅是提供数据访问的,它不能确信具体的使用场景如何,会怎样使用它的数据;而相比之下,Service包含的逻辑更复杂更完整,可以抉择大部分时候使用某接口的场景,从而确定最贴切的接口是同步还是异步,简化了上层调用的逻辑。

配置

四大组件说完了,四大组件幕后的英雄也该出场了,那就是每个应用都会有一份的配置文件,名称是AndroidManifest.xml,在工程的根目录下。在这个配置文件中,不仅会描述一些应用相关的信息,很重要的,会包含一个应用中所有组件的信息。如果你派生Activity或者Service实现了一个相关的类,这只是把它组件化的第一步,你需要把这个类的相关信息写到配置文件中,它才会作为一个组件被应用到,否则只能默默无闻的黯淡度过余生。

 

 

 

摆了一幅图出来,这次不是偷来的,是敝帚自珍原创,所以没有意外的画的很丑,但基本还是可以体现出一些意思。在In Others的部分,这里是一般平台应用之间通信和交互的模型,每个应用都有很强烈的应用边界(往往表现为进程边界...),App 1的还是App 2的,分得很是清楚。每个应用内部,都有自己的逻辑去切分功能组件,这样的切分通常没有什么标准,率性而为。应用间的交互逻辑也比较零散,App 1与App 2交互,往往需要明确知道对方应用的具体信息,比如进程ID,进程名称之类的,这样使得应用和应用之间的联系,变得很生硬。而上层应用和系统应用的通信,往往有很多特定的模式,这种模式,很可能是无法直接应用在普通应用之间的,换而言之,系统应用是有一定特殊性的。
重点,在图的下半部,描述的是Android的应用情形。在Android中,应用的边界,在组件这个层面,是极度模糊,什么进程、什么应用,都可以不必感知到。举个例子,App 1,实现了A和B两个组件,App 2,实现了C这个组件。A和C,都想使用B这个组件,那么它们的使用方式是完全一致的,都需要通过系统核心的组件识别和通信机制,找到和使用组件B。A,虽说和B是一个娘胎里蹦出来的,很不好意思,没有任何特殊的后面和捷径,还是要跑规矩的途径才能用到,一片和谐社会的景象油然而生。
在Android中,所有组件的识别和消息传递逻辑都必须依赖底层核心来进行(通信可以没有底层核心的参与,比如一旦Service找到了,就可以和它产生持久的通信...),没有底层核心的牵线搭桥,任何两个组件都无法产生联系。比如一个Activity,跳到另一个Activity,必须要向底层核心发起一个Intent,有底层解析并认可后,会找到另一个Activity,把相关消息和数据传给它。一个Activity想使用Content Provider中的数据,必须通过底层核心解析相关的uri,定位到这个Content Provider,把参数传递给它,然后返回Activity需要的Cursor。这样的设计,保证了底层核心对所有组件的绝对掌控权和认知权,使得搭积木似的开发变成可能。
为了,使得核心系统能够完整的掌握每个组件的信息,这就需要配置文件了。配置文件,就是将组件插到底层核心上的这个插头。只有通过这个插头插在底层核心的插座上(不要乱想,非十八禁...),组件才能够发光发热,闪耀光芒。
组件的配置信息在我看来主要包含两个方面,一部分是描述如何认知。比如,Activity、Service、Broadcast Receiver都会有名字信息,和希望能够把握的Intent信息(姑且看成消息好了...),Content Provider会有一个描述其身份的uri。当其他组件通过这样的名字或者Intent,就可以找到它。
另一部分是运行相关的信息。这个组件,期望怎么来运行,放在单独的进程,还是和调用者一个进程,还是找相关的其他组件挤在同一个进程里面,这些内容,都可以在配置的时候来决定(调用者在这个约束范围内,有进一步的选择权...)。更多配置项,请参见:guide/topics/manifest/manifest-intro.html

通过前续内容,也许可以帮助大家对Android组件有个初略的了解。但这些了解都还停留在静态层面,程序是个动态的概念,关于各个组件具体是怎么联系在一起的,如何手拉手运行起来完成一项功能的,这便是后话了。


posted on 2010-01-30 13:09 duguguiyu 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏

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