001 Android开发初体验

1、简介

注：本文代码参考
我们将开发本系列第一个应用，并借此学习一些Android基本概念以及构成应用的UI组件。
初学习，如果没能全部理解，也不必担心，后续还会涉及这些内容并有更加详细的讲解。

马上要开发的应用名叫GeoQuiz，它能给出一道道地理知识问题。用户点击TRUE或FALSE
按钮来回答屏幕上的问题，GeoQuiz即时作出反馈。

下图显示了用户点击TRUE按钮的结果：
用户点击TRUE按钮图，图1

1.1、Activity和布局文件

GeoQuiz应用由一个activity和一个布局（layout）组成。

• activity是Android SDK中 Activity类的一个实例，负责管理用户与应用界面的交互。
• 应用的功能是通过编写 Activity 子类来实现的。对于简单的应用来说，一个 Activity 子
  类可能就够了，而复杂的应用则会有多个。 GeoQuiz是个简单应用，因此它只有一个名叫 QuizActivity 的 Activity
  子类。 QuizActivity它所对应的 用户界面。
• 布局定义了一系列用户界面对象以及它们显示在屏幕上的位置。组成布局的定义保存在
  XML文件中。每个定义用来创建屏幕上的一个对象，如按钮或文本信息。

GeoQuiz应用包含一个名叫activity_quiz.xml的布局文件。该布局文件中的XML标签定义了
具体的用户界面。

QuizActivity 与activity_quiz.xml文件的关系如下图2所示:
Activity java文件与布局xml文件对应关系图：

1.2、用户界面设计

Android Studio如何创建项目以及Android Studio的界面介绍这里不赘述，我们通过Android Studio（以后简称“AS”）创建好GeoQuiz应用后，首先打开app/res/layout/activity_quiz.xml文件。如果看到的是布局预览界面，请点击底部的
Text页切换显示XML代码。

当前，activity_quiz.xml文件定义了默认的activity布局。

应用activity的默认布局定义了两个组件（widget）： RelativeLayout 和 TextView 。
组件是用户界面的构造模块。组件可以显示文字或图像，与用户交互，甚至布置屏幕上的其
他组件。按钮、文本输入控件和选择框等都是组件。
Android SDK内置了多种组件，通过配置各种组件可获得所需的用户界面及行为。每一个组
件都是 View 类或其子类（如 TextView 或 Button ）的一个具体实例。

RelativeLayout 和 TextView 是在屏幕上的显示图 图3：

QuizActivity 的用户界面需要下列组件：

• 一个垂直 LinearLayout 组件；
• 一个 TextView 组件；
• 一个水平 LinearLayout 组件；
• 两个 Button组件。

组件是如何构成 QuizActivity 用户界面图 图4：

下面我们在activity_quiz.xml文件中定义这些组件。

上述代码暂时不理解也没关系，后续学习中逐渐弄明白的。
注意，开发工具无法校验布局XML内容，拼写错误早晚会出问题，应尽量避免。

可以看到，有三行以 android:text 开头的代码出现了错误信息。暂时忽略它们，稍后会
处理。
对照上图用户界面查看XML文件，可以看出组件与XML元素一一对应。元素的名
称就是组件的类型。
各元素均有一组XML属性。属性可以看作如何配置组件的指令。
为方便理解元素与属性的工作原理，接下来我们将以层级视角来研究布局。

1.2.1、视图层级结构

组件包含在视图（View）对象的层级结构中，这种结构又称作视图层级结构（view hierarchy）。

上述代码所示的XML布局对应的视图层级结构图 图5：

从布局的视图层级结构可以看到，其根元素是一个 LinearLayout 组件。作为根元素，
LinearLayout 组件必须指定Android XML资源文件的命名空间属性，这里是http://schemas.
android.com/apk/res/android。

LinearLayout 组件继承自 ViewGroup 组件（也是个 View 子类）。 ViewGroup 组件是包含并配
置其他组件的特殊组件。想要以一列或一排的样式布置组件，就可以使用 LinearLayout 组件。
其他 ViewGroup 子类还有 FrameLayout 、 TableLayout 和 RelativeLayout 。

若某个组件包含在一个 ViewGroup 中，该组件与 ViewGroup 即构成父子关系。根 Linear-
Layout 有两个子组件： TextView 和另一个 LinearLayout 。作为子组件的 LinearLayout 自己还
有两个 Button 子组件。

1.2.2、组件属性

看看配置组件时常用的一些属性。

1. android:layout_width 和 android:layout_height 属性
   几乎每类组件都需要 android:layout_width 和 android:layout_height 属性。以下是它
   们的两个常见属性值（二选一）。
   match_parent ：视图与其父视图大小相同。
   wrap_content ：视图将根据其显示内容自动调整大小。
   （以前还有个 fill_parent 属性值，等同于 match_parent ，现已废弃不用。）
   根 LinearLayout 组件的高度与宽度属性值均为 match_parent 。 LinearLayout 虽然是根元
   素，但它也有父视图——Android提供该父视图来容纳应用的整个视图层级结构。
   其他包含在界面布局中的组件，其高度与宽度属性值均被设置为 wrap_content 。

TextView 组件比其包含的文字内容区域稍大一些，这主要是 android:padding="24dp" 属性
的作用。该属性告诉组件在决定大小时，除内容本身外，还需增加额外指定量的空间。这样屏幕
上显示的问题与按钮之间便会留有一定的空间，使整体显得更为美观。（不理解dp的意思？dp即
density-independent pixel，指与密度无关的像素。）
2. android:orientation 属性
android:orientation 属性是两个 LinearLayout 组件都具有的属性，它决定两者的子组件
是水平放置还是垂直放置。根 LinearLayout 是垂直的，子 LinearLayout 是水平的。

子组件的定义顺序决定其在屏幕上显示的顺序。在垂直的 LinearLayout 中，第一个定义的
子组件出现在屏幕的最上端；而在水平的 LinearLayout 中，第一个定义的子组件出现在屏幕的
最左端。（如果设备文字从右至左显示，如阿拉伯语或者希伯来语，第一个定义的子组件则出现
在屏幕的最右端。）
3. android:text 属性
TextView 与 Button 组件具有 android:text 属性。该属性指定组件要显示的文字内容。
请注意， android:text 属性值不是字符串值，而是对字符串资源（string resource）的引用。

字符串资源包含在一个独立的名叫strings的XML文件中（strings.xml），虽然可以硬编码设置
组件的文本属性值，如 android:text="True" ，但这通常不是个好主意。

比较好的做法是：将文
字内容放置在独立的字符串资源XML文件中，然后引用它们。这样会方便应用的本地化（支持
多国语言）。
需要在activity_quiz.xml文件中引用的字符串资源还没添加。现在就来处理。

1.2.3、创建字符串资源

每个项目都包含一个默认字符串资源文件strings.xml。

在项目工具窗口中，找到app/res/values目录，展开目录，打开strings.xml文件。
可以看到，项目模板已经添加了一些字符串资源。如下代码所示，添加应用布局需要
的三个新的字符串。

GeoQuiz
Canberra is the capital of Australia.
True
False

（某些版本的Android Studio的strings.xml默认带有其他字符串，请勿删除它们，否则会引发与
其他文件的联动错误。）

现在，在GeoQuiz项目的任何XML文件中，只要引用到 @string/false_button ，应用运行
时，就会得到文本“False”。

保存strings.xml文件。这时，activity_quiz.xml布局缺少字符串资源的提示信息应该就消失了。
（如仍有错误提示，请检查一下这两个文件，确认没有拼写错误。）

默认的字符串文件虽然已命名为strings.xml，仍可以按个人喜好重命名。一个项目也可以
有多个字符串文件。只要这些文件都放在res/values/目录下，含有一个 resources 根元素，以及多
个 string 子元素，应用就能找到并正确使用它们。

1.3、从布局 XML 到视图对象

知道activity_quiz.xml中的XML元素是如何转换为视图对象的吗？答案就在于 QuizActivity
类。

在创建GeoQuiz项目的同时，向导也创建了一个名叫 QuizActivity 的 Activity 子类。
QuizActivity 类文件存放在项目的app/java目录下。java目录是项目全部Java源代码的存放处。

在项目工具窗口中，依次展开app/java目录与com.bignerdranch.android.geoquiz包。找到并打
开QuizActivity.java文件，查看其中的代码，如下所示：

import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
public class QuizActivity extends AppCompatActivity {
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_quiz);
}
}

是不是不明白 AppCompatActivity 的作用？它实际就是一个 Activity 子类，能为Android
旧版本系统提供兼容支持。

如果无法看到全部类包导入语句，请单击第一行导入语句左边的⊕符号来显示它们。

该Java类文件有一个 Activity 方法： onCreate(Bundle) 。
（如果你的文件还包含 onCreateOptionsMenu(Menu) 和 onOptionsItemSelected(MenuItem)
方法，暂时不用理会）
activity子类的实例创建后， onCreate(Bundle) 方法会被调用。activity创建后，它需要获取
并管理用户界面。要获取activity的用户界面，可调用以下 Activity 方法：

public void setContentView(int layoutResID)

根据传入的布局资源ID参数，该方法生成指定布局的视图并将其放置在屏幕上。布局视图生
成后，布局文件包含的组件也随之以各自的属性定义完成实例化。

1.3.1、资源与资源 ID

布局是一种资源。资源是应用非代码形式的内容，如图像文件、音频文件以及XML文件等。

项目的所有资源文件都存放在目录app/res的子目录下。在项目工具窗口中可以看到，
activity_quiz.xml布局资源文件存放在res/layout/目录下。strings.xml字符串资源文件存放在
res/values/目录下。

可以使用资源ID在代码中获取相应的资源。activity_quiz.xml布局的资源ID为R.layout.
activity_quiz。

查看GeoQuiz应用的资源ID需要切换项目视图。Android Studio默认使用Android项目视图，
图6所示。为让开发者专注于最常用的文件和目录，默认视图隐藏了Android项目的真实文件
目录结构。

图6：

在项目工具窗口的最上部找到下拉菜单，从Android项目视图切换至Project视图。Project视图
会显示出当前项目的所有文件和目录。

展开目录app/build/generated/source/r/debug，找到项目包名称并打开其中的R.java文件，即可
看到GeoQuiz应用当前所有的资源。R.java文件在Android项目编译过程中自动生成，如该文件头
部的警示所述，请不要修改该文件的内容。

修改布局或字符串等资源后，R.java文件不会实时刷新。Android Studio另外还存有一份代码
编译用的R.java隐藏文件。当前代码编辑区打开的R.java文件仅在应用安装至设备或模拟器前产
生，因此只有在Android Studio中点击运行应用时，它才会得到更新。
R.java文件通常比较大，如下所示：

/* AUTO-GENERATED FILE. DO NOT MODIFY.
*
* This class was automatically generated by the
* aapt tool from the resource data it found. It
* should not be modified by hand.
*/

public final class R {
public static final class anim {
...
}
...
public static final class id {
...
}
public static final class layout {
...
public static final int activity_quiz=0x7f030017;
}
public static final class mipmap {
public static final int ic_launcher=0x7f030000;
}
public static final class string {
...
public static final int app_name=0x7f0a0010;
public static final int false_button=0x7f0a0012;
public static final int question_text=0x7f0a0014;
public static final int true_button=0x7f0a0015;
}
}

可以看到R.layout.activity_quiz即来自该文件。 activity_quiz 是 R 的内部类 layout 里的一个
整型常量名。

GeoQuiz应用需要的字符串同样具有资源ID。目前为止，我们还未在代码中引用过字符串，
如果需要，可以使用以下方法：
setTitle(R.string.app_name);

Android为整个布局文件以及各个字符串生成资源ID，但activity_quiz.xml布局文件中的组件
除外，因为不是所有组件都需要资源ID。在本章中，我们要在代码里与两个按钮交互，因此只需
为它们生成资源ID即可。

这里主要使用Android项目视图，生成资源ID之前，记得切回。当然，如果你就喜欢使用Project
视图，也没啥问题。

要为组件生成资源ID，请在定义组件时为其添加 android:id 属性。在activity_quiz.xml文件
中，分别为两个按钮添加上 android:id 属性，如下代码所示：

<LinearLayout ... >

注意， android:id 属性值前面有一个+标志，而 android:text 属性值则没有。这是因为我
们在创建资源ID，而对字符串资源只是做引用。

1.4、组件的实际应用

按钮有了资源ID，就可以在 QuizActivity 中直接获取它们。首先，在QuizActivity.java文件
中增加两个成员变量。

在QuizActivity.java文件中输入代码：

public class QuizActivity extends AppCompatActivity {
private Button mTrueButton;
private Button mFalseButton;
@Override

protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_quiz);
}
}

文件保存后，会看到两个错误提示。没关系，稍后会处理。请注意新增的两个成员（实例）
变量名称的 m 前缀。该前缀是Android编程应遵循的命名约定。

现在，将鼠标移至代码左边的错误提示处时，会看到两条同样的错误信息：Cannot resolve
symbol 'Button'。

这告诉我们，需要在QuizActivity.java文件中导入 android.widget.Button 类包。可在文件
头部手动输入以下代码：
import android.widget.Button;

或者使用Option+Return（Alt+Enter）组合键，让Android Studio自动为你导入。代码有误时，
也可以使用该组合键来修正。记得要常用。

类包导入后，刚才的错误提示应该就消失了。（如果仍然存在，请检查Java代码以及XML文
件，确认是否存在输入或拼写错误。）
接下来，我们来编码使用按钮组件，这需要以下两个步骤：

• 引用生成的视图对象；
• 为对象设置监听器，以响应用户操作。

1.4.1 引用组件

在activity中，可调用以下 Activity 方法引用已生成的组件：
public View findViewById(int id)

该方法以组件的资源ID作为参数，返回一个视图对象。
在QuizActivity.java文件中，使用按钮的资源ID获取视图对象，赋值给对应的成员变量。注意，赋值前，必须先将返回的 View 类型转换为 Button 。

public class QuizActivity extends AppCompatActivity {
private Button mTrueButton;
private Button mFalseButton;

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_quiz);
mTrueButton = (Button) findViewById(R.id.true_button);
mFalseButton = (Button) findViewById(R.id.false_button);
}
}

1.4.2 设置监听器

Android应用属于典型的事件驱动类型。不像命令行或脚本程序，事件驱动型应用启动后，
即开始等待行为事件的发生，如用户点击某个按钮。（事件也可以由操作系统或其他应用触发，
但用户触发的事件更直观，如点击按钮。）

应用等待某个特定事件的发生，也可以说应用正在“监听”特定事件。为响应某个事件而创
建的对象叫作监听器（listener）。监听器会实现特定事件的监听器接口（listener interface）。

无需自己动手，Android SDK已经为各种事件内置了很多监听器接口。当前应用需要监听用
户的按钮“点击”事件，因此监听器需实现 View.OnClickListener 接口。

首先处理TRUE按钮。在QuizActivity.java文件中，在 onCreate(Bundle) 方法的变量赋值语
句后输入下列代码

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_quiz);
mTrueButton = (Button) findViewById(R.id.true_button);
mTrueButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
// Does nothing yet, but soon!
}
});
mFalseButton = (Button) findViewById(R.id.false_button);
}

（如果遇到View cannot be resolved to a type的错误提示，请使用Option+Return（Alt+Enter）快
捷键导入 View 类。）

在上面代码中，我们设置了一个监听器。按钮 mTrueButton 被点击后，监听器会立即通
知我们。传入 setOnClickListener(OnClickListener) 方法的参数是一个监听器。它是一个实
现了 OnClickListener 接口的对象。

使用匿名内部类
这里，一个匿名内部类（anonymous inner class）实现了 OnClickListener 接口。语法看上去
稍显复杂，不过有个助记小技巧：最外层一对括号内的全部代码就是传入 setOnClickListener
(OnClickListener) 方法的参数。

mTrueButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
// Does nothing yet, but soon!
}
});

后续所有的监听器都以匿名内部类来实现。这样做有两大好处：

• 第一，使用匿名内部类，可 以相对集中地实现监听器方法，一眼可见；
• 第二，事件监听器一般只在一个地方使用，使用匿名
  内部类，就不用去创建繁琐的命名类了。

匿名内部类实现了 OnClickListener 接口，因此它也必须实现该接口唯一的 onClick(View)
方法。 onClick(View) 现在是个空方法。虽然必须实现 onClick(View) 方法，但具体如何实现取
决于使用者，因此即使是个空方法，编译器也可以编译通过。
（如果匿名内部类、监听器、接口等概念已忘得差不多了，现在就该去复习一下，或找本参
考手册备查。）

1.5、创建提示消息

接下来要实现的是，分别点击两个按钮，弹出我们称之为toast的提示消息。Android的toast
是用来通知用户的简短弹出消息，用户无需输入什么，也不用做任何干预操作。这里，我们要用
toast来反馈答案，如图7所示：

首先回到strings.xml文件，如下代码所示，为toast添加消息显示用的字符串资源。

GeoQuiz
Canberra is the capital of Australia.
True
False
Correct!
Incorrect!

调用 Toast 类的以下方法，可创建toast：
public static Toast makeText(Context context, int resId, int duration)

该方法的 Context 参数通常是 Activity 的一个实例（ Activity 本身就是 Context 的子类）。
第二个参数是toast要显示字符串消息的资源ID。 Toast 类必须借助 Context 才能找到并使用字符
串资源ID。第三个参数通常是两个 Toast 常量中的一个，用来指定toast消息的停留时间。

创建toast后，可调用 Toast.show() 方法在屏幕上显示toast消息。
在 QuizActivity 代码里，分别调用 makeText(...) 方法。在添加
makeText(...) 时，可利用Android Studio的代码自动补全功能，让代码输入更轻松。

使用代码自动补全
代码自动补全功能可以节约大量开发时间，越早掌握受益越多。

依次输入下面代码。当输入到 Toast 类后的点号时，Android Studio会弹出一
个窗口，窗口内显示了建议使用的 Toast 类的常量与方法。

要选择需要的建议方法，使用上下键。（如果不想使用代码自动补全功能，请不要按Tab键、
Return/Enter键，或使用鼠标点击弹出窗口，只管继续输入代码直至完成。）

在建议列表里，选择 makeText(Context context, int resID, int duration) 方法，代
码自动补全功能会自动添加完整的方法调用。
完成 makeText 方法的全部参数设置，完成后的代码如下代码所示：

mTrueButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
Toast.makeText(QuizActivity.this,
R.string.correct_toast,
Toast.LENGTH_SHORT).show();
// Does nothing yet, but soon!
}
});
mFalseButton = (Button) find ViewById(R.id.false_button);
mFalseButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
Toast.makeText(QuizActivity.this,
R.string.incorrect_toast,Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
});

在 makeText(...) 里，传入 QuizActivity 实例作为 Context 的参数值。注意此处应输入的
参数是 QuizActivity.this ，不要想当然地直接输入 this 。因为匿名类的使用，这里的 this 指
的是监听器 View.OnClickListener 。

使用代码自动补全功能，自己也就不用导入 Toast 类了，因为Android Studio会自动导入相
关类。

好了，现在可以运行应用了。

1.6、 使用模拟器运行应用

运行Android应用需使用硬件设备或虚拟设备（virtual device）。包含在开发工具中的Android
设备模拟器可提供多种虚拟设备。

要创建Android虚拟设备（AVD），在Android Studio中，选择Tools → Android → AVD Manager
菜单项。AVD管理器窗口弹出时，点击窗口左下角的+Create Virtual Device…按钮。一路next，详细的创建不赘述了。

创建完成后即可启动运行。

AVD创建成功后，我们用它运行GeoQuiz应用。点击Android Studio工具栏上的Run按钮，或
者使用Control+R快捷键。Android Studio会自动找到新建的虚拟设备，安装应用包（APK），然后
启动并运行应用。
模拟器的启动过程比较耗时，请耐心等待。等设备启动完成，应用运行后，就可以在应用界
面点击按钮，让toast告诉你答案了。
假如启动时或在点击按钮时，GeoQuiz应用崩溃，可以在Android DDMS工具窗口的LogCat
视图中看到有用的诊断信息。（如果LogCat没有自动打开，可点击Android Studio窗口底部的
Android Monitor按钮打开它。），查看日志。

最好不要关掉模拟器，这样就不必在反复运行调试应用时，浪费时间等待AVD启动了。
单击AVD模拟器上的后退按钮可以停止应用。这个后退按钮的形状像一个指向左侧的三角形
（在较早版本的Android中，它像一个U型箭头）。需要调试变更时，再通过Android Studio重新运
行应用。

模拟器虽然好用，但在实体设备上测试应用能获得更准确的结果。

1.7、深入学习：Android 编译过程

学习到这里，你可能迫切想知道Android是如何编译的。
你已经知道在项目文件发生变化时，
Android Studio无需指示便会自动进行编译。

在整个编译过程中，Android开发工具将资源文件、
代码以及AndroidManifest.xml文件（包含应用的元数据）编译生成.apk文件。.apk文件要在模拟器上
运行，还需以debug key签名。（分发.apk应用给用户时，应用必须以release key签名。更多有关编译
过程的信息，可参考Android开发文档网页developer.android.com/tools/publishing/preparing.html。）

那么，应用的activity_quiz.xml布局文件的内容该如何转变为 View 对象呢？作为编译过程的
一部分，aapt（Android Asset Packaging Tool）将布局文件资源编译压缩紧凑后，打包到.apk文件
中。

然后，在 QuizActivity 类的 onCreate(Bundle) 方法调用 setContentView(...) 方法时，
QuizActivity 使用 LayoutInflater 类实例化布局文件中定义的每一个 View 对象，如图8所示：

1.7.1、Android 编译工具

当前，我们看到的项目编译都是在Android Studio里执行的。编译功能已整合到IDE中，IDE
负责调用aapt等Android标准编译工具，但编译过程本身仍由Android Studio管理。

有时，出于某种原因，可能需要脱离Android Studio编译代码。最简单的方法是使用命令行
编译工具。现代Android编译系统使用Gradle编译工具

要从命令行使用Gradle，请切换到项目目录并执行以下命令：
$ ./gradlew tasks

如果是Windows系统，执行以下命令：

gradlew.bat tasks

执行以上命令会显示一系列可用任务。你需要的任务是installDebug，因此，再执行以下命令：
$ ./gradlew installDebug
如果是Windows系统，执行以下命令：

gradlew.bat installDebug

以上命令将把应用安装到当前连接的设备上，但不会运行它。要运行应用，需要在设备上手
动启动。