CPSLAB Android Tutorial

この資料はCPSLABのゼミ生に向けたものです。
いろいろはしょって説明してます。
おすすめのAndroidチュートリアルはmixiのAndroidTrainig
かなり詳しく説明されている。
基礎編くらいまで理解できるとまぁまぁ書けるようになると思う

Android とは

携帯電話用ソフトウェアのプラットフォーム
2003年にアンディ・ルービン、リッチ・マイナー、ニック・シアーズ、クリス・ホワイトがアメリカカリフォルニア州パロアルトに携帯電話向けソフトウェアプラットフォームを開発するAndroid社を設立した。
2005年にGoogleがAndroid社を買収し，2007年11月5日携帯電話用ソフトウェアのプラットフォームであるAndroidを、Google、米クアルコム、独通信キャリアのT-モバイル (T-Mobile International) などが中心となり設立した規格団体「Open Handset Alliance」（オープン・ハンドセット・アライアンス、OHA）が発表した。
https://www.android.com/intl/ja_jp/

歴史

Androidのバージョンにはそれぞれコードネームが付いている。

1.6 Donut
2.1 Eclair
2.2 Froyo
2.3 Gingerbread
3.0 Honeycomb
4.0 Ice Cream Sandwich
4.1 Jelly Bean
4.4 KitKat
5.0 Lollipop
6.0 Marshmallow
7.0 Nougat
8.0 Oreo
Next Android P

Activity と Fragment

Activity

ActivityとはAndroidアプリの画面
MVCで言うとViewとControllerの部分に相当
昔はActivity自体にボタンやリストなどのコンポーネントを配置してコントロールしていたが、今の役割は基本的にFragmentの管理

Fragment

Android DevelopersのFragmentのJavadocには
UIを持ち、そのUIの振る舞いを管理する、Activityの中に組み込むことが出来るコンポーネントがFragment となっている。
つまりViewを持ちながら、そのControllerのロジックを使いまわせるコンポーネントです。
今の開発では、ActivityにFragmentを配置していく事がほとんどです。

※ android.app.Fragment と android.support.v4.app.Fragment の2つがあるが、基本的に使用するのは後者

Layout

Androidアプリの画面レイアウトはxmlファイルに記述し定義する。
配置したコンポーネントにidを付けることにより、コードからアクセスが可能になる。また、いろいろなパラメータを指定していくことにより、余白は中央寄せ、スタイルなどUIに関する様々なことを指定することができる。以下、サンプルアプリのMainActivtyのlayoutのコード

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<android.support.v4.widget.DrawerLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    android:id="@+id/drawer"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent">

    <android.support.design.widget.CoordinatorLayout
        xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent"
        tools:context=".activities.MainActivity">

        <android.support.design.widget.AppBarLayout
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="wrap_content"
            android:theme="@style/AppTheme.AppBarOverlay">

            <android.support.v7.widget.Toolbar
                android:id="@+id/toolbar"
                android:elevation="5dp"
                android:layout_width="match_parent"
                android:layout_height="?attr/actionBarSize"
                android:theme="@style/NoActionBarTheme"
                app:popupTheme="@style/AppTheme.PopupOverlay" />

        </android.support.design.widget.AppBarLayout>

        <FrameLayout
            android:id="@+id/container"
            android:layout_marginTop="?attr/actionBarSize"
            android:layout_width="match_parent"
            android:layout_height="match_parent" >

        </FrameLayout>

    </android.support.design.widget.CoordinatorLayout>

    <android.support.design.widget.NavigationView
        android:id="@+id/nav_view"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="match_parent"
        android:layout_gravity="start"
        app:headerLayout="@layout/nav_header"
        app:menu="@menu/menu_navigation" />

</android.support.v4.widget.DrawerLayout>

LifeCycle

AndroidアプリにはLifeCycleというものがあり、LifeCycleを意識してプログラムを組むことがあると思います。
以下の画像がライフサイクルです。左側がActivity、右側がFragment
また、サンプルプログラムにLifeCycleの項目があります。そこでどのタイミングで呼ばれているか確認してみよう。

※ サンプルプログラムはActivityとLifeCycleの両方を合わせた順番で表示しています。

Activity

Context

Application,ActivityはContextクラスを継承している。このクラスはアプリケーションの情報をもっていたり、システムのサービスにアクセスするときに必要になるオブジェクトである。Fragmentは継承していないのでFragmentでContextを使った操作が必要な場合にはonAttachあたりで保持しておくのが一般的。

画面遷移

画面遷移にはIntentを使用する。

// MainActivity → SubActivity への画面遷移の場合
Intent intent = new Intent(this, SubActivity.class);
intent.putExtra(key, value);
startActivity(intent);

Fragment

FragmentManager

FragmentはFragmentManagerをつかって以下のように管理する。

android.app.Fragment の場合は FragmentManager,
android.support.v4.app.Fragment の場合は SupportFragmentManager を用いる

FragmentManager manager = getSupportFragmentManager();
MainFragment fragment = MainFragment.newInstance();
FragmentTransaction transaction = manager.beginTransaction();

// transaction.add(R.id.container, fragment);
transaction.replace(R.id.container, fragment);
transaction.commit();

manager.beginTransaction()でFragmentの操作を有効化しcommit()を呼んだ段階でそれまでの操作がすべて反映される。

newInstance

Fragmentは様々なタイミングでコンストラクタが呼ばれるため、コンストラクタの引数は空である必要がある。
そのため、Fragmentに値を渡すにはnewInstanceメソッドを実装し受け渡しをする。

private static final String ARGS_PARAM1 = "param1";
private static final String ARGS_PARAM2 = "param2";

private String mParam1;
private String mParam2;

public static MainFragment newInstance(String param1, String param2) {
    MainFragment fragment = new MainFragment();
    Bundle args = new Bundle();
    // args.putString(key, value);
    args.putString(ARGS_PARAM1, param1);
    args.putString(ARGS_PARAM2, param2);
    fragment.setArguments(args);
    return fragment;
}

...

public void onCreate(Bundle savesInstanceState) {
    super.onCreate(savesInstanceState);

    Bundle args = getArguments();
    if (args == null) {
        return;
    }

    // args.getString(key);
    mParam1 = args.getString(ARGS_PARAM1);
    mParam2 = args.getString(ARGS_PARAM2);
}

Fragment自身にsetterを実装してオブジェクトを直接渡してあげれば良いのでは？

NGです。Fragmentは様々なタイミングでコンストラクタが呼ばれます。ということはそのタイミングでインスタンスを作りなおしているということです。
その場合setterで渡した値はnullになってアプリが落ちます。
Bundleをかいしてデータを渡すことによりBundleにデータが保存されるため、再びonCreate()が呼びだされたタイミングでもデータの取得が可能になります。
※ 主にonPause()からの復帰とかで落ちます。自分も始めの頃は悩まされました…

FragmentからActivityへのメッセージ

FragmentからActivityに対してメッセージを送りたい場合が結構あります。例えば画面遷移とか。
その場合はinterfaceを使用します。Fragment内で作ったinterfaceを管理しているAvtivityでimplementsすることによりメッセージを送ることが可能になります。
リストを持つFragmentとかだったらItemがクリックされたら、positionと持ってるデータをActivityに渡したりとか。

MainFragment.java

private OnFragmentInteractionListener mListener;

@Override
public View onCreateView(LayoutInflater inflater, ViewGroup container, Bundle savedInstanceState) {
    View v = inflater.inflate(R.layout.fragment_lifecycle, container, false);

    Button btn = (Button) v.findViewById(R.id.btn);
    btn.setOnClickListener(new OnClickListener() {
            @Override
            onClick(View v) {
                mListener.onFragmentAction("button click");
            }
        }
    );
}

...

@Override
public void onAttach(Context context) {
    super.onAttach(context);

    mListener = (OnFragmentInteractionListener) context;
}

...

public interface OnFragmentInteractionListener {
    void onFragmentAction(String message);
}

MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatAvtivity implements MainFragment.OnFragmentInteractionListener {

... 

    void onFragmentAction(String message) {
        Log.d(TAG, message);
    }
}

Sensor

Android端末にはたくさんの種類のセンサが搭載されている。SensorManagerクラスから取得できるセンサは以下のとおり。
GPSの取得にはLocationManagerクラスを使用する。 ※ 端末によって搭載されているセンサが違うため確認が必要

定数名	センサ名	単位
Android 1.6から
TYPE_ACCELEROMETOR	加速度センサ	m/s^2
TYPE_GYROSCOPE	ジャイロセンサー	rad/s
TYPE_LIGHT	照度センサ	lux
TYPE_MAGNETIC_FIELD	磁界センサ	uT
TYPE_ORIENTATION	傾きセンサ	deg
TYPE_PRESSURE	圧力センサ	hPa
TYPE_PROXIMITY	近接センサー	cm
TYPE_TEMPERATURE	温度センサー	℃
Android 2.3から
TYPE_GRAVITY	重力センサ	m/s^2
TYPE_LINEAR_ACCELERATION	直線化速度センサー	m/s^2
TYPE_ROTATION_VECTOR	回転ベクトルセンサ
Android 4.0から
TYPE_AMBIENT_TEMPERATURE	温度センサー	℃
TYPE_RELATIVE_HUMIDITY	湿度センサー	%

Sensorの使用方法

Sensorの値はListenerを通して取得できる。そのためアプリ側で各Listenerの登録が必要。

private SensorManager sensorManager; //センサーマネージャ
private LocationManager gpsManager; //GPSマネージャ
private Sensor accelerometer;    //加速度せンサー
private Sensor orientation; //回転せンサー
private Sensor light;        //照度センサー

...

// センサの取得
sensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
gpsManager = (LocationManager) getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE);

// 各センサーを取得
list = sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER);
if (list.size() > 0) {
    accelerometer = list.get(0);
}

list = sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_ORIENTATION);
if (list.size() > 0) {
    orientation = list.get(0);
}

list = sensorManager.getSensorList(Sensor.TYPE_LIGHT);
if (list.size() > 0) {
    light = list.get(0);
}

// Listenerの登録
sensorManager.registerListener(this, accelerometer, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
sensorManager.registerListener(this, orientation, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
sensorManager.registerListener(this, light, SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
gpsManager.requestLocationUpdates(LocationManager.GPS_PROVIDER, 1000, 1, this);

またGPSはAndroidManifestでPermissionの追加と、Android6.0以降を対象にパーミッションリクエストが必須

AndroidManifest.xml

<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />

実行時のパーミッションリクエスト

実行時のパーミッションリクエスト Android Developers Android6.0以降では、GPSなど一部の機能の実行時にパーミッションリクエストが必要 (ユーザにこの機能を使ってもいいか？を確認する)

// 1. 実行したい機能のパーミッションが許可されているか？確認
if (ActivityCompat.checkSelfPermission(Context, Manifest.permission.{実行したい機能}) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
    // 2. 許可されていないので、パーミッションリクエストをすべきか確認する (以前既にしているかどうか)
    if (ActivityCompat.shouldShowRequestPermissionRationale(Context, Manifest.permission.{実行したい機能}))) {
        // 3.a 既にリクエストをしていた
    } else {
        // 3.b まだリクエストをしてないので、する
        requestPermissions(new String[]{実行したい機能}, REQUEST_CODE_PERMISSION);
    }
}

Listenerの解除

Listenerは必ず解除が必要。解除を忘れるとアプリを終了してもセンサだけが動き続ける場合があるので注意

// Listenerの解除
sensorManager.unregisterListener(this);
gpsManager.removeUpdates(this);

SensorEventListener

Sensorの値が更新されてるたびにこのクラスのメソッドを通して値が受け取れる。
このクラスをimplementsすると以下のメソッドがOverrideされる。

onSensorChanged(SensorEvent event)
onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy)

@Override
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
    if (event.sensor == accelerometer) {
        accelerometerX = event.values[0];
        accelerometerY = event.values[1];
        accelerometerZ = event.values[2];
    } else if (event.sensor == orientation) {
        orientation = event.values[0];
        orientation = event.values[1];
        orientation = event.values[2];
    } else if (event.sensor == light) {
        light = event.values[0];
    }
}

SensorEventListener2

Android 4.4からはSensorEventListener2がある。これは従来より消費電力が抑えられ、また画面がオフでもセンサーイベントが取得できるようになった。

LocationListener

Locationの値が更新されるたびにこのクラスのメソッドを通して値が受け取れる。
このクラスをimplementsすると以下のメソッドがOverrideされる。

onLocationChanged(Location location)
onStatusChanged(String provider, int status, Bundle extras)
onProviderEnabled(String provider)
onProviderDisabled(String provider)

@Override
public void onLocationChanged(Location location) {
    lat = location.getLatitude();
    lng = location.getLongitude();
}

Support Library

新しいAPIを昔のプラットフォームでも動かせるようにしたもの。
よく使うのはandroid.support.v4とandroid.support.v7
v4とかv7はAPI4，7以上の端末なら動きますよってこと

Support Design Library

Marshmallow以降ではデフォルトになっているMaterial Designを昔のプラットフォームでも適応させるためのもの

Snackbar
Floating Action Button
Floating labels for editing text
Navigation View
Tabs
CoordinatorLayout and etc..
Collapsing Toolbars

ConstraintLayout

LinearLayoutやRelativeLayoutにつぐ、新たに登場したレイアウト
View制約を付与する事で、配置を決める事ができる
また、レイアウトエディタを用いてGUI上で簡単に組むことができる

LinearLayoutに比べてネストが深くなりづらく、RelativeLayoutに比べてパフォーマンスが良いという利点がある
RelativeLayoutの代替となる日も近いかもしれない

参考

Build a Responsive UI with ConstraintLayout
Yukiの技折 ConstraintLayout

RecyclerView

ListViewにかわる新たなリストのコンポーネント
ListViewはすこし凝ったことをしようとするとすぐに限界がくる。
RecyclerViewはListViewをより自由にカスタマイズできるもの
しかし、今までListViewの内部で実装されていたものが実装されていないので、はじめは辛いかもしれない。
例えば、OnItemClickListenerとかデフォルトではItem間のdividerがなかったりとか

mRecyclerView = (RecyclerView) findViewById(R.id.recycler);
mRecyclerView.setLayoutManager(new LinearLayoutManager(this));
mRecyclerView.setAdapter(adapter);

しかし横スクロールのViewであったりGridのListViewであったりとかのレイアウトに対してのカスタマイズは協力である。
上のコードのsetLayoutManagerの部分でGridLayoutManagerにしたり、カスタムLayoutManagerにしたりと簡単に変えることができる。

また、カスタマイズしたい部分のみカスタマイズできる点は非常に協力だと思う。

RecyclerViewはListViewの代替じゃない？

参考http://sys1yagi.hatenablog.com/entry/2015/01/09/090000

ベストプラクティス

https://github.com/futurice/android-best-practices/blob/master/translations/Japanese/README.ja.md

Core ライブラリ

https://github.com/wasabeef/awesome-android-libraries

Material Design

https://www.google.com/design/spec/material-design/introduction.html

Material icons

https://design.google.com/icons/

RxJava/RxAndroid and RecyclerView

https://github.com/cpslab/GoldenProfiles

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CPSLAB Android Tutorial

Android とは

歴史

Activity と Fragment

Activity

Fragment

Layout

LifeCycle

Activity

Context

画面遷移

Fragment

FragmentManager

newInstance

Fragment自身にsetterを実装してオブジェクトを直接渡してあげれば良いのでは？

FragmentからActivityへのメッセージ

MainFragment.java

MainActivity.java

Sensor

Sensorの使用方法

AndroidManifest.xml

実行時のパーミッションリクエスト

Listenerの解除

SensorEventListener

SensorEventListener2

LocationListener

Support Library

Support Design Library

ConstraintLayout

参考

RecyclerView

RecyclerViewはListViewの代替じゃない？

ベストプラクティス

Core ライブラリ

Material Design

Material icons

RxJava/RxAndroid and RecyclerView