Sistemi Mobili e Wireless Android Introduzione alla piattaforma

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1 Sistemi Mobili e Wireless Android Introduzione alla piattaforma Stefano Burigat Dipartimento di Matematica e Informatica Università di Udine

2 Cos'è Android? Android è una piattaforma software open-source creata da Google e dalla Open Handset Alliance E' una piattaforma originariamente mirata a dispositivi mobili quali gli smartphone, estesa successivamente ad altri dispositivi (tablet, TV), ma potenzialmente utilizzabile in molti altri mercati embedded 2

3 Open Handset Alliance A group of technology and mobile companies that have come together to accelerate innovation in mobile and offer consumers a richer, less expensive, and better mobile experience (da: 3

4 Versioni Android 4

5 Versioni Android 5

6 Schermi Android 6

7 Schermi Android 7

8 Perchè Android? Piattaforma aperta e open-source Costruttori possono adattarla alle loro esigenze Sviluppatori non si legano ad una piattaforma chiusa Chiunque può contribuire al suo sviluppo Ricchezza di funzionalità per gli sviluppatori Disponibilità di API e servizi predefiniti Facile accesso alle funzionalità di basso livello del dispositivo (es., chiamate, SMS, GPS, camera, sensori) Architettura basata su componenti Ogni applicazione può sfruttare componenti messi a disposizione da altre applicazioni, in modo simile ai mash-up su Internet 8

9 Perchè Android? Gestione automatica del ciclo di vita delle applicazioni, ottimizzata per dispositivi con risorse limitate Nessuna differenza tra le applicazioni core e quelle sviluppate da terze parti, tutte hanno gli stessi diritti E' possibile personalizzare ogni aspetto (software) di un dispositivo Android (es., sostituire le applicazioni core con altre preferite) Supporto di ricche funzionalità multimediali e (relativamente) facile portabilità su dispositivi con caratteristiche differenti (es., input, schermi,...) 9

10 Caratteristiche Android Application framework che permette il riuso e la sostituzione di componenti Macchina virtuale Dalvik ottimizzata per dispositivi mobili Browser Web integrato basato sul motore open-source WebKit Libreria grafica 2D ottimizzata; grafica 3D basata su OpenGL ES (accelerazione hw opzionale) Data storage strutturato tramite database SQLite Supporto a formati audio e video comuni (MPEG4, H.264, MP3, AAC, AMR, JPG, PNG, GIF) Bluetooth, EDGE, 3G, 4G, Wi-Fi, NFC (dipendente dall'hw) Camera, GPS, bussola, accelerometro,... (dipendente dall'hw) Ricco ambiente di sviluppo che include emulatore, strumenti di debugging, profiling di memoria e prestazioni, plugin per Eclipse 10

11 Il sistema Android 11

12 Perchè Linux? Il kernel di Linux è una piattaforma stabile e collaudata che fornisce un ricco insieme di funzionalità (gestione driver, gestione memoria, gestione processi,...) In un dispositivo mobile quale uno smartphone, l'affidabilità è più importante delle prestazioni, perchè la comunicazione è l'utilizzo primario di un telefono Linux fornisce un'hardware abstraction layer che consente di mantenere inalterati gli strati superiori dell'architettura anche se vi sono modifiche a livello dell'hardware All'apparire sul mercato di nuove periferiche, è possibile supportarle implementando dei driver al livello del kernel come in altre piattaforme basate su Linux 12

13 Perchè la macchina virtuale Dalvik? Le applicazioni di terze parti così come quelle core di Android sono scritte in Java e compilate in bytecode (.dex) Il bytecode viene interpretato a runtime dalla macchina virtuale Dalvik E' possibile avere più macchine Dalvik attive allo stesso tempo Il bytecode Dalvik è logicamente equivalente al bytecode Java ma consente di: Ottimizzare le prestazioni per dispositivi mobili (batteria, memoria, CPU,...) Eseguire applicazioni in un ambiente libero dalle restrizioni della licenza Sun/Oracle Sfruttare i miglioramenti apportati dalla comunità 13

14 ART A partire da Android 4.4, esiste una ambiente di runtime alternativo a Dalvik chiamato ART (Android Runtime) Al contrario di Dalvik, che sfrutta la compilazione JIT (Just in Time) al lancio delle applicazioni, ART introduce la compilazione AOT (ahead-of-time) al momento dell'installazione delle applicazioni L'utilizzo di ART permette migliori prestazioni ed un minor consumo della batteria (dovuto alla minore quantità di operazioni che devono essere svolte al lancio di un'applicazione) ART è disponibile come technology preview in Android 4.4 e rimpiazzerà Dalvik a partire da Android L 14

15 Android vs. Java Android supporta il linguaggio Java standard ed un sottoinsieme delle librerie Java Standard Edition Vengono supportati tutti i tipi intrinseci (byte, char, short, int, long, float, double, Object, String, and arrays) ma è preferibile evitare l'utilizzo intenso dei tipi floating-point Thread multipli sono supportati tramite time-slicing tipicamente le applicazioni utilizzano 2 thread (UI, operazioni lente) è supportata la sincronizzazione La reflection (capacità degli oggetti di esaminare se stessi a runtime) è supportata ma è costosa in termini di risorse computazionali La reflection può permettere, ad esempio, di verificare la presenza di specifiche classi, metodi, interfacce (consentendo di scrivere un unico codice per versioni diverse di Android) 15

16 Android vs. Java Package supportati: 16

17 Android vs. Java Package di terze parti: 17

18 Android vs. Java Package non supportati: 18

19 Applicazioni Android: processi Ogni applicazione corrisponde ad un utente Linux diverso e possiede un Linux user ID Ogni applicazione Android viene eseguita all'interno di un differente processo Linux all'interno di una differente macchina virtuale (tranne rare eccezioni) Ogni applicazione ha accesso solamente ai componenti di cui ha bisogno per funzionare e nulla più Un'applicazione può chiedere di accedere a dati e servizi esterni (contatti, SMS, camera, ) tramite un meccanismo basato su permessi espliciti richiesti all'utente 19

20 Applicazioni Android: componenti Un'applicazione Android consiste nella combinazione di uno o più dei seguenti componenti: Activities: ogni activity corrisponde grossomodo ad una schermata di un'applicazione Services: componenti che funzionano in background senza interazione diretta con l'utente Broadcast receivers: componenti che consentono di rispondere ad eventi globali ed attivare altri processi/componenti Content providers: consentono la condivisione di dati tra applicazioni (ma ogni applicazione può avere i suoi dati privati) 20

21 Applicazioni Android: intent Ogni applicazione Android può sfuttare i componenti di altre applicazioni Ad esempio, se un'applicazione ha bisogno di catturare una foto può sfruttare un componente già pronto di un'altra applicazione che fa proprio quello Poichè ogni applicazione gira in un processo separato, un'applicazione non può attivare direttamente un componente di un'altra applicazione Per attivare un componente, un'applicazione manda un messaggio di richiesta al sistema Android tramite il meccanismo degli intent Il sistema Android si occuperà di attivare il componente adatto alla richiesta 21

22 Applicazioni Android: intent Activities, services e broadcast receivers vengono attivati mediante intent Ogni intent definisce un messaggio per attivare uno specifico componente o uno specifico tipo di componente Voglio vedere i dati relativi a questo contatto Apri il seguente sito web Attiva questo componente Per quanto riguarda activities e services, un intent definisce un'azione da eseguire e può specificare i dati su cui agire Per i broadcast receivers, l'intent definisce semplicemente il messaggio di cui viene fatto il broadcast (es., batteria in esaurimento) 22

23 Applicazioni Android: ciclo di vita Il ciclo di vita delle applicazioni viene gestito autonomamente da Android in base alle azioni di navigazione degli utenti ed alle risorse disponibili nel sistema Gli utenti non si accorgono di come i processi vengono gestiti dal sistema 23

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