讲义

Android 项目结构¶

Manifests¶

在 Android 应用中，AndroidManifest.xml 文件是必不可少的。它是 Android 应用的核心配置文件，它包含了应用的元数据和配置信息，用于描述应用的结构和行为。这个文件为系统提供了关于应用的各种关键信息，如应用的包名、应用图标、版本信息、支持的 Android 版本、对外暴露的组件（如 Activity、Service、BroadcastReceiver 等），以及其他系统需要知道的设置和权限。

以下是一个 AndroidManifest.xml 文件的示例：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools">

    <application
        android:allowBackup="true"
        android:dataExtractionRules="@xml/data_extraction_rules"
        android:fullBackupContent="@xml/backup_rules"
        android:icon="@mipmap/ic_launcher"
        android:label="@string/app_name"
        android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"
        android:supportsRtl="true"
        android:theme="@style/Theme.Wordle"
        tools:targetApi="31">
        <activity
            android:name=".MainActivity"
            android:exported="true">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
            </intent-filter>
        </activity>
    </application>

</manifest>

Fragments/Activities/Services/Adapters/Intents¶

这些组件是 Android 应用的基本组成部分，位于 app/src/main/java/ 文件夹里。

Fragments：可以看作是活动的一部分，用于管理用户界面的一部分。
Activities：是应用中的一个单独的屏幕，用户可以与之交互。
Services：用于在后台执行长时间运行的操作，而不会干扰用户界面。
Adapters：用于将数据绑定到视图组件，如列表视图或网格视图。
Intents：用于启动活动、服务或广播，还可以在应用之间传递数据。

其中，MainActivity.java 通常作为应用的主入口点，它是一个继承自 Activity 的类，用于定义应用的主界面和用户交互逻辑。

Tests¶

测试是确保应用质量和稳定性的重要部分。测试文件通常位于以下两个目录：

app/src/test/：包含单元测试，这些测试在开发人员的机器上运行。
app/src/androidTest/：包含仪器测试，这些测试在设备或模拟器上运行。

Resources¶

资源文件是应用的非代码部分，包括图像、字符串、颜色定义等。资源文件位于 app/src/main/res/ 文件夹中，主要包括：

drawable/：存放图像资源。
values/：存放字符串、颜色定义、尺寸定义等。
layout/：存放应用的布局文件，如 XML 文件。

Gradle Scripts¶

Gradle 是 Android 应用的构建系统。Gradle Scripts 用于定义项目的构建过程和依赖关系。主要文件包括：

gradle.properties：定义全局配置，如最小 SDK 版本。
gradle-wrapper.properties：定义 Gradle 包装器的配置。
settings.gradle.kts：定义项目设置，如模块名称。
build.gradle.kts：定义模块的构建逻辑，包括依赖项和插件。

基础组件¶

Activity¶

Activity 是一个可以包含用户界面的组件，它允许用户在应用程序中执行特定的任务或操作。每个 Activity 代表应用程序中的一个单独的屏幕。

详情可参考 4.1.1 Activity初学乍练 | 菜鸟教程 (runoob.com)。

生命周期¶

Activity 的生命周期是其最重要的概念之一，它定义了 Activity 在创建、运行、暂停、恢复、停止和销毁时的行为。以下是 Activity 生命周期的主要状态：

onCreate(Bundle savedInstanceState): 当 Activity 第一次被创建时调用。这是执行初始化设置的地方，如设置布局和恢复保存的状态。
onStart(): 当 Activity 对用户可见时调用，但还没有获得焦点。
onResume(): 当 Activity 可见并开始与用户交互时调用。这是执行动画或计时器等资源密集型操作的地方。
onPause(): 当 Activity 失去焦点或即将停止时调用。这是一个保存应用程序状态或停止动画的好时机。
onStop(): 当 Activity 完全不可见时调用。
onDestroy(): 当 Activity 被销毁时调用，用于清理资源。

Fragment¶

Fragment 是一个可以包含用户界面部分的组件，它使得程序员可以构建一个复杂的 UI，该 UI 可以独立于 Activity 存在。Fragment 可以被动态地添加、移除或替换。

详情可参考 5.1 Fragment基本概述 | 菜鸟教程 (runoob.com)。

Service 和 Intent¶

Service¶

并不是所有组件都是 Activity 和 Fragment，还有很多组件和界面无关，比如播放音乐或下载文件的组件。这就需要用到 Service。它的生命周期与 Activity 等有些差异。

下面的代码中展示了一个音乐播放的 Service，在 onStartCommand() 方法中，我们通过接收 Intent 中的音乐 URL，使用 MediaPlayer 播放音乐。在服务销毁时，我们则需要释放 MediaPlayer 的资源。

public class MusicPlayerService extends Service {

    private MediaPlayer mediaPlayer;

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        mediaPlayer = new MediaPlayer();
    }

    @Override
    public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
        String musicUrl = intent.getStringExtra("music_url");
        try {
            mediaPlayer.setDataSource(musicUrl);
            mediaPlayer.prepare();
            mediaPlayer.start();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return START_NOT_STICKY; // don't restart when killed by system
    }

    @Override
    public void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        if (mediaPlayer != null) {
            mediaPlayer.release();
            mediaPlayer = null;
        }
    }

    @Nullable
    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return null;
    }
}

Intent¶

假如我们现在有了 Activity、Fragment 等组件，一个很自然的需求就是让他们之间可以进行通信。最简单的例子是，一个活动调用另一个（我们可以在活动之间传递信息，就像函数一样）。

Intent intent = new Intent(CurrentActivity.this, TargetActivity.class);
/* optional:
    Bundle bundle = new Bundle();
    bundle.putString("string1", "YOUR_STRING");
    intent.putExtras(bundle);
*/
startActivity(intent);

/*  Get your bundle in the target activity:
    Bundle bundle = this.getIntent().getExtras();
    String str1 = bundle.getString("string1");
*/

常用组件¶

LinearLayout、GridLayout 和 TableLayout¶

LinearLayout 是一种布局容器，用于在垂直或水平方向上排列子视图。它提供了一种简单的方式来组织布局。

TableLayout 是一种用于创建表格布局的容器。它允许你创建行和列，并将子视图放置在这些行和列中。

比如以下组件，就综合运用了 LinearLayout 和 TableLayout 两种布局：

Layout

整个“键盘”为一个四行的 TableLayout，每一行都是一个 LinearLayout 中包含数个 Button。

代码如下：

<TableLayout
    android:id="@+id/KeyboardLayout"
    android:layout_width="0dp"
    android:layout_height="wrap_content"
    app:layout_constraintTop_toBottomOf="@id/InputLayout"
    app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
    app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent" >

    <LinearLayout
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        android:orientation="horizontal">

        <Button
            android:id="@+id/button_Q"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_weight="1"
            android:padding="0dp"
            android:layout_marginEnd="1dp"
            android:text="Q" />

        <Button
            android:id="@+id/button_W"
            android:layout_width="wrap_content"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:layout_weight="1"
            android:padding="0dp"
            android:layout_marginEnd="1dp"
            android:text="W" />
        <!-- Other buttons... -->

    </LinearLayout>

    <LinearLayout> <!-- Other lines... --> </LinearLayout>
    <LinearLayout> <!-- Other lines... --> </LinearLayout>
</TableLayout>

GridLayout 提供了一种将子视图排列在网格中的灵活方式。你可以指定行数和列数，或者让布局自动调整以适应内容。

例如以下的 GridLayout，可以在对应的 Java 代码中进行修改行数和列数，并给每一个 Grid 填充内容。

<GridLayout
    android:id="@+id/InputLayout"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="wrap_content"
    app:layout_constraintTop_toTopOf="parent"
    app:layout_constraintStart_toStartOf="parent"
    app:layout_constraintEnd_toEndOf="parent">
</GridLayout>

GridLayout

GridLayout inputLayout = binding.InputLayout;

// 设置行数和列数
inputLayout.setRowCount(TOTAL_CHANCES);
inputLayout.setColumnCount(WORD_LENGTH);
// 设置元素居中方式
inputLayout.setForegroundGravity(Gravity.CENTER);

for (int row = 0; row < inputLayout.getRowCount(); row++) {
    for (int col = 0; col < inputLayout.getColumnCount(); col++) {

        // 每个 Grid 里准备放一个 TextView
        TextView textView = new TextView(getContext());
        textView.setText(" ");
        textView.setGravity(Gravity.CENTER);
        textView.setTextSize(50); // 设置文本大小
        textView.setTextColor(Color.WHITE.getRgbCode());
        textView.setBackgroundResource(R.drawable.gray_border); // 设置背景，默认为灰色
        // 设置参数
        GridLayout.LayoutParams params = new GridLayout.LayoutParams();
        params.columnSpec = GridLayout.spec(col, 1); // 设置 TextView 占据一个整列
        params.rowSpec = GridLayout.spec(row, 1); // 设置 TextView 占据一个整行

        int screenWidth = getResources().getDisplayMetrics().widthPixels;
        params.width = screenWidth / inputLayout.getColumnCount();
        params.height = WRAP_CONTENT;

        // 将 TextView 添加到 GridLayout
        inputLayout.addView(textView, params);
    }
}

TextView¶

TextView 是用于显示文本的视图组件。它可以显示单行或多行文本，并且可以设置文本样式，如字体大小、颜色和对齐方式。

就在刚刚的代码中，我们向每个 Grid 中插入了一个 TextView 来展示文字。

// 每个 Grid 里准备放一个 TextView
TextView textView = new TextView(getContext());
textView.setText(" "); // 设置文本内容
textView.setGravity(Gravity.CENTER); // 设置文本居中
textView.setTextSize(50); // 设置文本大小
textView.setTextColor(Color.WHITE.getRgbCode());
textView.setBackgroundResource(R.drawable.gray_border); // 设置背景，默认为灰色

Button¶

Button 是一种用户可以点击的控件，用于触发事件或执行操作。你可以设置按钮的文本、图标和点击监听器。

<Button
    android:id="@+id/myButton"
    android:layout_width="wrap_content"
    android:layout_height="wrap_content"
    android:text="Click Me"
    android:textSize="18sp"
    android:textColor="#FFFFFF"
    android:background="@drawable/button_background"
    android:padding="16dp"
    android:layout_margin="8dp"
    android:onClick="onButtonClick" />

Button 控件可以通过设置 OnClickListener 来响应用户的点击事件：

Button button = findViewById(R.id.myButton);
button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View v) {
        // 在这里处理点击事件
        Toast.makeText(this, "Button Clicked!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
    }
});

Toast¶

Toast 是 Android 中用于显示简短消息的一种组件，它是一种轻量级的通知方式，可以向用户显示信息，而不会打断用户当前的操作。Toast 消息通常出现在屏幕的底部，并且会在几秒钟后自动消失。

创建 Toast 消息：使用 Toast.makeText() 方法创建一个 Toast 对象，并传入上下文、要显示的消息和显示时长。

Toast toast = Toast.makeText(context, message, duration);

context：上下文，通常是 Activity 或 Service 的实例。
message：要显示的文本消息。
duration：显示时长，可以是 Toast.LENGTH_SHORT 或 Toast.LENGTH_LONG。
显示 Toast 消息：调用 toast.show() 方法来显示 Toast 消息。

toast.show();

设置文本颜色：使用 setTextColor() 方法设置文本颜色。

toast.setDuration(Toast.LENGTH_SHORT);
toast.setTextColor(Color.WHITE);

设置背景颜色：使用 setBackgroundColor() 方法设置背景颜色。

TextView textView = toast.getView();
textView.setBackgroundColor(Color.parseColor("#FF6347")); // tomato color

AlertDialog¶

AlertDialog 是 Android 中用于显示对话框的一种组件，它允许开发者创建包含文本、按钮和其他 UI 元素的模态对话框。模态对话框会阻止用户与应用的其他部分交互，直到对话框被关闭。

构建 AlertDialog

创建 Builder 对象：使用 new AlertDialog.Builder(context) 创建一个 AlertDialog.Builder 对象，其中 context 通常是当前的 Activity 或 Fragment。
设置标题和消息：使用 setTitle() 和 setMessage() 方法设置对话框的标题和消息文本。
添加按钮：使用 setPositiveButton()、setNegativeButton()、setNeutralButton() 方法添加按钮。这些方法接受按钮文本和 OnClickListener 作为参数。
创建和显示对话框：调用 create() 创建对话框实例，然后调用 show() 显示对话框。

按钮和监听器

PositiveButton：通常用于确认操作，例如 "确定" 或 "是"。
NegativeButton：通常用于取消操作，例如 "取消" 或 "否"。
NeutralButton（不常用）：可以用于提供第三种操作。

按钮的监听器是一个实现了 DialogInterface.OnClickListener 接口的匿名类，它提供了两个方法：onClick(DialogInterface dialog, int which)，其中 which 参数指示哪个按钮被点击。

自定义 AlertDialog

除了设置标题、消息和按钮，AlertDialog 还支持以下自定义选项：

图标：使用 setIcon() 方法设置对话框的图标。
取消操作：使用 setCancelable(boolean) 控制对话框是否可以被取消。
取消按钮：使用 setOnCancelListener() 设置当对话框被取消时的监听器。
按键监听：使用 setOnKeyListener() 设置当按键事件发生时的监听器。

void processNewGame() {
    AlertDialog.Builder dialogBuilder = new AlertDialog.Builder(getContext());
    dialogBuilder.setTitle("新的游戏")
        .setMessage("你确定要放弃此轮游戏吗？")
        .setPositiveButton("是，并查看答案", (dialogInterface, i) -> {
            Toast.makeText(getContext(), "答案为 " + state.answer.toLowerCase() + "。", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            User user = ((MainActivity) getActivity()).loadUser();
            user.totalRounds += 1;
            ((MainActivity) getActivity()).saveUser(user);
            // 重新开始游戏
            startNewGame();
        })
        .setNegativeButton("否", (dialog, which) -> Log.i("DialogBuilder","点击了否"))
        .create().show();
}

SharedPreferences¶

SharedPreferences 是一种轻量级的存储解决方案，用于存储少量的数据，如用户偏好设置。它可以存储键值对数据，并提供简单的 API 来读写这些数据。

getSharedPreferences(String name, int mode)：获取一个 SharedPreferences 对象，name 是存储的名称，mode 是访问模式。
getInt(String key, int defValue)：根据提供的键读取整数值，如果键不存在，则返回默认值 defValue。
MODE_PRIVATE：一个常量，表示 SharedPreferences 文件只能被应用本身访问。

public User loadUser() {
    Log.d("preferenceTest", "read");
    SharedPreferences preferences_winRounds =
            getSharedPreferences("winRounds", MODE_PRIVATE);
    SharedPreferences preferences_totalRounds =
            getSharedPreferences("totalRounds", MODE_PRIVATE);
    SharedPreferences preferences_guesses =
            getSharedPreferences("guesses", MODE_PRIVATE);

    int winRounds = preferences_winRounds.getInt("winRounds", 0);
    int totalRounds = preferences_totalRounds.getInt("totalRounds", 0);
    int[] guesses = new int[6];
    for (int i = 0; i < TOTAL_CHANCES; i++)
        guesses[i] = preferences_guesses.getInt("guesses[" + i + "]", 0);

    Log.d("preferenceTest", "Read [winRounds = " + winRounds +
            ", totalRounds = " + totalRounds +
            ", guesses = " + Arrays.toString(guesses) + "]");
    return new User(winRounds, totalRounds, guesses);
}

常用工具¶

JSON¶

JSONObject 和 JSONArray 是在处理 JSON 数据时使用的两种基本数据结构。它们是轻量级的，并且通常用于在 Web 服务和移动应用之间传输数据。在 Android 开发中，这两个类通常由 org.json 库提供，这个库不是 Android 标准库的一部分，因此需要单独添加到项目中。

JSONObject¶

JSONObject 是一个映射表，用来存储键值对，其中键是字符串，值可以是以下类型之一：

String
Number
JSONObject
JSONArray
Boolean
null

基本用法:

创建 JSONObject:

JSONObject jsonObject = new JSONObject();

添加数据:

jsonObject.put("key", "value");
jsonObject.put("key2", 123);
jsonObject.put("key3", anotherJsonObject);

获取数据:

String value = jsonObject.getString("key");
int number = jsonObject.getInt("key2");
JSONObject jobj = jsonObject.getJSONObject("key3");

遍历 JSONObject:

Iterator<String> keys = jsonObject.keys();
while (keys.hasNext()) {
    String key = keys.next();
    Object value = jsonObject.get(key);
    // 处理 key 和 value
}

JSONArray¶

JSONArray 是一个列表，用于存储有序的值集合。与 JSONObject 类似，JSONArray 中的值也可以是字符串、数字、布尔值、另一个 JSONObject 或 JSONArray。