Android应用及应用管理简介

平台基础知识

一、概述

      07年，Google公司推出了基于Java语言的Android平台，引起了IT业界的一致关注，同年，播思通讯公司开始研发基于其的OPhone平台。

      08年，第一款Android手机G1面世，这款Google为HTC量身打造的滑盖手机由T Mobile发行，获得了用户的极大好评，也为整个Android平台的正式商用作出了榜样。

      09年，将是OPhone/Android手机的第一个井喷年，播思通讯联合中国移动和各个手机厂商即将推出多款触屏手机。同时，Android社区也日趋壮大，已拥有各种应用五百多个，并在快速增长之中。

      本文将对Android应用结构及Android系统的应用管理加以介绍。

      本文面对的读者是对Android应用的研发人员、或有过Android开发经验的入门者。
二、Android应用结构
什么是Android应用？

      理解什么是Android应用是Android入门所必须的，也是了解应用管理的前提。

      那什么是Android应用呢？即指基于Android开发，编译，运行在Android平台的应用。这种应用在编译阶段被打成一个jar包，以.apk 结尾，包内包含了所有运行阶段需要的代码与资源，其中主要分为三块：描述文件AndroidManifest.xml、代码段和运行时资源。

AndroidManifest.xml

      AndroidManifest.xml是Android应用的描述文件，它描述了该应用的相关信息，主要包括以下各个元素。

包名(package)

      指定本应用内java主程序包的包名。当没有指定apk的文件名时，编译后产生程序包将以此命名。本包名应当在Android系统运行时唯一。

认证(certificate)

      指定本应用程序所授予的信任级别，目前有的认证级别有platform(system)、shared、media以及应用自定义的认证。不同的认证可以享受不同的权限。

权限组(permission-group)

      权限组的定义是为了描述一组具有共同特性的权限。Android系统中预订了一些组，它们是:

    * android.permission-group.COST_MONEY
    * android.permission-group.MESSAGES
    * android.permission-group.MESSAGES
    * android.permission-group.PERSONAL_INFO
    * android.permission-group.LOCATION
    * android.permission-group.NETWORK
    * android.permission-group.ACCOUNTS
    * android.permission-group.HARDWARE_CONTROLS
    * android.permission-group.PHONE_CALLS
    * android.permission-group.SYSTEM_TOOLS
    * android.permission-group.DEVELOPMENT_TOOLS

      从字面意思我们就可以理解每个组的特性。具体含义可以参考SDK文档。

权限(permission)

      权限用来描述是否拥有做某件事的权力。Android系统中权限是分级的，前分为普通级别(Normal)，危险级别(dangerous)，签名级别(signature)和系统/签名级别(signature or system)。

      系统中所有预定义的权限根据作用的不同，分别属于不同的级别。

      对于普通和危险级别的权限，我们称之为低级权限，应用申请即授予。其他两级权限，我们称之为高级权限或系统权限，应用拥有platform级别的认证才能申请。

      当应用试图在没有权限的情况下做受限操作，应用将被系统杀掉以警示。

      系统应用可以使用任何权限。权限的声明者可无条件使用该权限。

      目前Android系统定义了许多权限，通过SDK文档用户可以查询到哪些操作需要哪些权限，然后按需申请。

权限树(permission-tree)

      权限树的设置是为了统一管理一组权限，声明于该树下的权限所有者归属该应用。系统提供了API，应用可以在运行时动态添加。
     PackageManager.addPermission()

使用权限(uses-permission)

      应用需要的权限应当在此处申请，所申请的权限应当被系统或某个应用所定义，否则视为无效申请。
      同时，使用权限的申请需要遵循权限授予条件，非platform认证的应用无法申请高级权限。

SDK（uses-sdk）

      标识本应用运行的SDK版本。高兼容性的应用可以忽略此项。

application

      application是Android应用内最高级别(top level)的模块，每个应用内最多只能有一个application，如果应用没有指定该模块，一个默认的application将被启用。

      application将在应用启动时最先被加载，并存活在应用的整个运行时生命周期。因此一些初始化的工作适合在本模块完成。

      Application元素有许多属性，其中：“persistent”表示本应用是否为常驻内存，“enable”表示本应用当前是否应当被加载。

      其它相关属性请参考SDK文档，开发者可以根据需要添加。

      在AndroidManifest.xml文件中，运行时模块的定义都作为本模块的子元素。

      当运行时模块被调度时，如果应用没有启动，将首先启动应用进行初始化，然后调度对应模块。

activity

      activity是application模块的运行时子元素，标识了一个UI。除了application，一个应用可以声明并实现零至多个其它运行时模块，activity也同样。

      activity也包含了许多定义它工作状态的属性，其中：“name”是必须的，它指定了该activity所在的文件名，如果该文件所属包不同于该应用的包名（即本描述文件的最开始处），那么名字前面需要加入所在包名。

      activity通过增加intent-fliter来标识哪些intent可以被处理，同时intent也是调度activity的主要参数。

      作为一个运行时的对象，activity的调度方式大致分为两种：一种是指定activit所在类名直接调度，另一种是利用activity可以处理的intent进行调度。

      同一种intent可以被不同应用的不同activity处理。当出现此种情况时，用户需要选择具体的activity。

receiver

      receiver也是application的运行时子元素。

      receiver通过增加intent-fliter来标识它需要接受哪些intent。当收到intent后，receiver将根据不同的intent进行不同的处理。

      当一个Intent发出后，所有注册了该intent的receiver都将会收到，系统会根据receiver在系统中的注册次序顺序发送。当一个receiver处理完该Intent后，系统才会向下一个receiver发送。

      当一个receiver有多个未接收的intent时，将按照intent发送的次序顺序接收。

service

      service也是application的运行时子元素。Service属于后台模块，启动后将长时间运行，除非停止该service或所在应用进程被杀死。

      service从功能上分为两种，一种是服务于本应用，此时的service是一个普通的运行时模块，另一种是服务于所有应用或对应应用，此时需要定义API并将之公布来与其它应用进行交互。

      service需要通过API：startService()添加到service管理器中，添加后即在后台运行。它接受外界信息的方式分两种：一种是增加IntentFilter来接收intent，一种是外界应用调用该service所定义的API。

provider

      provider也是application的运行时子元素。它继承于ContentProvider，是对该应用管理的用户数据的结构化接入，是基于数据库操作方式的封装。

      如果应用允许外部应用访问／管理它的用户数据，provider是Android平台提供的最佳方式。

activity-alias

      顾名思义，是已有activity的别名。
uses-library

      标识应用启动所必须的共享库。

代码段

      应用所有的java文件被放入一个包结构，该包命名为classes.dex。

运行时资源

      Android应用运行时所需的各种资源有layout，drawable，string，style等类型。编译后所有资源统一存放在项目路径/res里，按照用途的不同存放在各个子文件夹中。

      编译阶段，所有resource将被排序，每个resource在程序包中都拥有唯一的标识，同时一个名为resources.arsc的文件生成并被置入安装包中，该文件包含了所有索引以供运行时快速查询。而resource以同样目录结构组织放入安装包中。

应用管理

      应用管理是对系统中所有应用整个生命周期的管理。Android系统中，应用都是以.apk文件的形式存在，因此应用管理也可以简单理解为对.apk文件的管理。

      从一个应用在系统中的生命周期来看，应用管理可以分为安装，卸载和使用等部分。

应用安装

      Android系统中，安装应用时不能指定安装目录，所有的应用都只能装在预置文件夹下。

      Android系统支持数种安装方式，而播思通讯的Ophone平台在此基础上支持更多方式。

使用预置安装工具

      Android系统中，应用安装包.apk文件属于默认支持的文件类型，它的的mime type被定义为"application/vnd.android.package-archive"。

      系统内置了安装工具来解析并安装.apk文件。你可以从OPhone平台的文件管理器中找到对应安装包，点击即可启动安装步骤。这里给出了相应的代码，有兴趣的开发者可以尝试使用。

Intent apkintent = new Intent(Intent.ACTION_VIEW);                
final Uri puri = Uri.fromFile(new File(path));    //path is the path of source apk  
apkintent.setDataAndType(puri, "application/vnd.android.package-archive");  
startActivity(apkintent);

使用API安装

      Android系统提供了安装应用的API：PackageManager.installPackage(final Uri packageURI,
     final IPackageInstallObserver observer, final int flags);

    * uri给出了原文件的地址
    * observer实现了回调函数packageInstalled(final String packageArchiveName, final int returnCode) 以检查安装是否成功
    * flags提供安装标识。Android平台提供的标识有：

1.PackageManager.FORWARD_LOCK_PACKAGE = 0x00000001
标识本应用属于受限应用，应用将会被安装到保护目录，只有该应用可以访问代码段和不属于resource的asset资源。
2.PackageManager.REPLACE_EXISTING_PACKAGE = 0x00000002;
应用如已存在，则先删除再安装。
3.PackageManager.SDCARD_PACKAGE = 0x00000004;


      由OPhone平台扩展，标识该应用安装目录为存储卡，默认为data分区。

      因为手机中data分区大小有限，因此OPhone平台默认将应用装到存储卡上。

      本API需要"android.permission.INSTALL_PACKAGES"权限，该权限属于签名级别，因此只有系统级别的应用程序才能使用。

拷贝即安装

      Android支持拷贝即安装的方式，即将安装包拷贝到预置安装目录即可自动安装，但所有的预置目录对于用户不可见。

      OPhone平台扩展后，用户可将安装包拷入存储卡的app目录下，系统将监控该文件夹，检测到新的安装文件后自动安装。

      这种方式适合一次安装大量应用，但是也有坏处。一是无法知道哪些应用安装成功，哪些安装失败， 二是安装失败的应用将会作为垃圾存放在预置目录中，在系统启动时延长启动时间，三是过多的应用可能将data分区的空间占用过多，影响系统的正常使用。

安装步骤

    * 解析安装包是否合法，如果合法即加载应用，如果非法即放弃安装
    * 取出代码段，放入/data/dalvik-cache目录
    * 建立/data/data/包名的文件夹，以存放用户数据
    * 将安装包携带的lib放入/data/data/包名/lib中
    * 以上步骤完成后将安装包拷到安装目录
    * 加载该应用信息

应用卸载

      Android系统同样支持多种卸载方式。

      使用预置卸载工具

      系统内置了卸载工具。这里给出了启动代码，执行后即可看到卸载步骤：

   Uri packageURI = Uri.parse("package:"+packageName);  
   Intent uninstallIntent = new Intent(Intent.ACTION_DELETE, packageURI);  
   startActivity(uninstallIntent);  

使用API卸载

      Android提供了卸载应用的标准API：PackageManager().deletePackage(String packageName, IPackageDeleteObserver observer, int flags);

   1. observer实现了回调函数packageDeleted(boolean succeeded)以检查卸载是否成功
   2. flags提供卸载标识。Android平台提供的标识有

      PackageManager.DONT_DELETE_DATA = 0x00000001;
      标识卸载时是否同时删除用户数据。

      本API需要"android.permission.DELETE_PACKAGES"权限，该权限属于签名级别，因此只有系统级别的应用程序才能使用。

删除即卸载

      对应于拷贝即安装，系统同样支持删除即卸载功能。当用户删除/sdcard/app目录下安装包时，系统将自动检测到删除事件并卸载对应应用。
      本方法适合一次删除大量应用。

卸载步骤

    * 删除代码段
    * 如果需要删除用户数据，则删除
    * 建立/data/data/包名的文件夹，以存放用户数据
    * 删除应用信息
    * 删除安装包


应用使用

      应用安装后即处于可用状态。对于系统中所有应用，从管理层面分为信息管理和应用调度两部分；从应用自身角度分为去激活与激活两种状态。

信息管理

      Android应用的相关信息在AndroidManifest.xml文件中定义，前面已经介绍，信息管理的第一步就是加载信息。

系统启动时，将根据安装目录的不同，先后对已安装应用进行信息加载；系统启动后，运行时安装的应用，在安装成功后进行信息加载。

系统中所有信息加载后，在system service进程（Android应用的核心进程，存放了几乎所有的系统service和核心数据结构）中形成了对应数据结构：

    * permission数据：应用申请的使用权限在此存放，标识了哪些应用有哪些权限。
    * application数据：每一个应用生成一个application数据，标识了application模块的各种属性和源文件／用户数据的路径。
    * providers数据：存放了所有的provider及其属性
    * receiver数据：存放所有receiver及其属性
    * service数据:存放所有service及其属性
    * activity数据：存放所有的activity及其属性。


应用调度

      应用调度既所有应用的运行时管理，是建立在信息管理之上的。根据运行时模块的静态信息，系统可以进行模块加载和管理。

    * 根据application信息，可以得知哪些应用是常驻内存应用，哪些应用是动态加载的应用
    * 根据provider信息，可以得知哪些provider是系统级的，哪些是应用级别的，哪些是公开的，哪些是内不得
    * 根据activity信息，可以获得目标UI来处理用户请求
    * 根据receiver信息，可以得知哪些消息可以被处理


去激活与激活状态

      系统启动时，应用信息会被加载，而应用未被启动，此时所有应用处于去激活状态。系统启动完成时，常驻内存应用将被启动，这些应用在系统运行中始终处于激活状态。对于其他应用，当运行时模块（activity，service，receiver，provider等）被调度时，应用将会激活。

      对于所有已激活的应用，系统将之纳入进程管理和内存管理。进程管理将缓存应用运行时数据和状态，当应用因非正常原因被杀掉后，将有机会在重启后恢复原来状态。系统内存不足时，加通过杀掉非常驻内存应用来释放内存，其优先级为空闲应用>后台应用（即有后台UI）>前台应用（即有UI在前台）。

      当应用所在进程被杀掉后，应用重新回到去激活状态。
应用使用的API

      Android系统为应用管理功能提供了大量的API。根据功能的不同，这些API分为两大类：PackageManager相关和ActivitManager相关。

PackageManager相关

      本类API是对所有基于加载信息的数据结构的封装，包括以下功能：

    * 安装，卸载应用
    * 查询permission相关信息
    * 查询Application相关信息(application，activity，receiver，service，provider及相应属性等）
    * 查询已安装应用
    * 增加，删除permission
    * 清除用户数据、缓存，代码段等

非查询相关的API需要特定的权限，具体的API请参考SDK文档。

ActivityManager相关

      本类API是对运行时管理功能和运行时数据结构的封装，包括以下功能

    * 激活／去激活activity
    * 注册／取消注册动态接受intent
    * 发送／取消发送intent
    * activity生命周期管理（暂停，恢复，停止，销毁等）
    * activity task管理（前台－>后台，后台－>前台，最近task查询，运行时task查询）
    * 激活／去激活service
    * 激活／去激活provider等

task管理相关API需要特定的权限，具体API可参考SDK文档。

三、总结

      本文实质上是对Android相关API的理论总结与串联，从总体上介绍应用管理的相关知识，并不是一份开发文档或教材，读者仍然需要参考SDK文档中。