Tabla de Contenidos
1 - Introducción
1.1 - Versiones (API Levels)
1.1.1 - Root en Android
1.2 - Incidencia en el Mercado
2 - Arquitectura
2.1 - Dalvik Virtual Machine (DVM)
2.2 - Diferencias entre JVM vs DVM
3 - Desarrollo de Aplicaciones para Android en Java
3.1 - Requisitos para Desarrollar desde Eclipse
3.1.1 - Instalación y configuración
3.1.2 - Alternativas de depuración y ejecución
3.1.2.1 - Dispositivo real
3.1.2.2 - Android Virtual Device
3.1.2.3 - Android-x86
3.2 - Requisitos para Desarrollar desde AIDE
3.2.1 - Instalación y configuración de AIDE en un equipo móvil
3.2.2 - Instalación y configuración de AIDE desde PC
4 - Desarrollo de Aplicaciones para Android en C/C++
5 - Ciclo de Vida de Aplicaciones
6 - Ejemplo: Desarrollo de una Aplicación Android en Eclipse
6.2 - Componentes principales
6.3 - Implementación de “Hello World”
6.4 - Instalación Mediante APK
7 - Comunicación entre Dispositivos
7.1 - Sockets en Java
7.2 - Ejemplo Sockets TCP
7.3 - Ejemplo Sockets UDP
7.4 - Sockets en Android
7.4.1 Multicasts en Android
Apéndice A: Práctica
“Android es un sistema operativo móvil basado en Linux, que junto con aplicaciones middleware está enfocado para ser utilizado en dispositivos móviles como teléfonos inteligentes, tabletas, Google TV y otros dispositivos. Es desarrollado por la Open Handset Alliance, la cual es liderada por Google. “
http://es.wikipedia.org/wiki/Android
Originalmente diseñado para arquitectura ARM, actualmente hay ports no oficiales tanto para x86 como para MIPS. El código fuente se encuentra disponible bajo licencias de software libre (Apache o GNU General Public License versión 2). El mismo es generalmente liberado luego de cada nueva versión.
1.1 - Versiones (API Levels)
Existen distintas versiones de Android: las líneas 1.xx, 2.xx, 3.xx y 4.xx. La primera de éstas ya sin actualizaciones desde 2009. La línea 2.xx es la utilizada en dispositivos móviles, mientras que la 3.xx fue pensada específicamente para tablets.
Debido al avance en la capacidad de procesamiento de dispositivos móviles (y más específicamente en el caso de los teléfonos inteligentes), la línea 4.xx unifica su uso para cualquier dispositivo.
La Fig. 1 muestra la cantidad de dispositivos con Android por versión del sistema operativo, de acuerdo a la información provista por Open Signal Maps en Abril de 2012.
Figura 1. Distribución de Android según su versión. Información correspondiente al mes de Abril de 2012
según Open Signal Maps. http://opensignalmaps.com/reports/fragmentation.php
En lo que respecta a las políticas de actualización, las mismas pueden llegar a variar dependiendo varios factores, tales como fabricante del dispositivo, proveedora del servicio de telefonía móvil, etc. En ocasiones, las actualizaciones originalmente estipuladas luego no se cumplen por motivos externos a Google. Por ejemplo, el dispositivo Samsung Galaxy SII (originalmente con Android 2.3.3) tiene planificada su actualización a versión 4; la cual ya se efectivizó para equipos liberados. Sin embargo la actualización para dispositivos bajo carriers todavía se encuentra pendiente dado que cada compañía usualmente realiza una adaptación definitiva de la versión. En algunos casos, la actualización nunca llega de manera automática, sino que que es necesario “rootear” (término que se explica a continuación) el aparato e instalar una versión más actual de forma manual.1.1.1 - Root en Android
Configurar un dispositivo Android en modo root permite tener un control completo del sistema. Los pasos para realizar esta tarea varía en función de cada dispositivo, pero en términos generales es necesario conectar el equipo a una PC, configurar Android en modo depuración
USB, reiniciar el equipo en modo descarga y ejecutar un programa específco desde una PC (como por ejemplo Odin) para efectivizar los cambios sobre el equipo.
1.2 - Incidencia en el Mercado
Actualmente Android es la plataforma que lidera el market share (cantidad de dispositivos con Android), por encima de iOS, Symbian OS, RIM OS y Windows Mobile. La Fig. 2 muestra los porcentajes de comercialización de teléfonos inteligentes según el sistema operativo instalado a partir del año 2007 hasta el 2011 según la información proporcionada en http://en.wikipedia.org/ wiki/Mobile_operating_system.
Como sistema operativo, Android está organizado en capas y bibliotecas con diferentes funcionalidades, servicios e interacciones con las demás partes o subsistemas del sistema operativo.
2.1 - Dalvik Virtual Machine (DVM)
El kernel de Android se encuentra basado en el de Linux, con librerías escritas en C, y aplicaciones corriendo sobre un framework de soporte para la máquina virtual Dalvik (DVM: Dalvik Virtual Machine) con compilación Just-In-Time (JIT), con traducción de bytecodes de Java (JIT a partir de Android 2.2).
Figura 3. Arquitectura de componentes que conforman Android. http://developer.android.com/guide/basics/what-is-android.html
La Fig. 3 muestra la organización en capas de Android. La capa de más bajo nivel o más cercana al hardware es la basada en Linux y directamente sobre ella se podría decir que se
ubica la capa de “traducción” a lo que es propio de Android, donde se pueden identificar dos partes en esta capa:
● Bibliotecas: algunas de las cuales, quizás identificables como las clásicas de Linux, tal como libc y otras más propias o adaptadas para Android, como por ejemplo Media Framework.
● Android Runtime: es quizás la parte de esta segunda capa más específica de Android y diferenciada de lo que estaría a este nivel en un sistema operativo Linux, que contiene las bibliotecas más importantes y la DVM.
Ya las capas superiores son totalmente específicas de Android, aunque por supuesto no son esencialmente diferentes de lo que se define en un sistema operativo en capas de nivel de abstracción similares.
2.2 - Diferencias entre JVM vs DVM
Aunque desde el punto de vista de la aplicación no hay muchas diferencias entre la JVM y la DVM, arquitecturalmente ambas difieren de manera considerable. Sintéticamente, el código fuente Java es compilado a un archivo .class. Posteriormente, dicho archivo es procesado por dexer (una herramienta que es parte de la SDK de Android), a fin de generar el archivo con formato DEX que contiene los bytecodes Dalvik. Esto significa que la DVM sería similar a la JVM en términos prácticos (o actuaría como tal), gracias a la compilación Just-In-Time de bytecodes de Java a código ejecutable Dalvik o dex-code (Dalvik Executable).
Más propiamente, DVM es una máquina virtual de proceso tal como la JVM, con el agregado de tener un JIT para archivos de clase (.class) de Java o producidos por un compilador Java para una JVM estándar. La Tabla 1 muestra algunas de las diferencias más importantes entre la DVM y la JVM [1] [2].
DVM JVM
Arquitectura Soporte S.O. Clases
Pool de constantes
Aplicación
Registros Android Dex
Por aplicación
APK
Pila Múltiples Class
Por clase
JAR
Tabla 1. Diferencias entre DVM y JVM.
Referencias:
[1] http://www.momob.in/2010/general/bhavis/difference-of-dvm-and-jvm-in-the-android-world/ [2] http://www.google.com/events/io/2010/sessions/jit-compiler-androids-dalvik-vm.html
3 - Desarrollo de Aplicaciones para Android en Java
Existen varias alternativas para desarrollar aplicaciones Android: en Eclipse desde una PC, o bien en AIDE desde una PC o directamente en un dispositivo móvil. A continuación se detallan los pasos para la creación y configuración de las mismas.
3.1 - Requisitos para Desarrollar desde Eclipse
El desarrollo desde Eclipse es el mecanismo más tradicional. Para ésto, es necesario contar con una serie de herramientas:
● Java Development Kit (JDK), actualmente versión 1.6 o superior
● Eclipse 3.5 o superior. También es posible utilizar NetBeans
● Android Standard Development Kit (SDK)
● Plugin Android Developer Tools (ADT) para Eclipse
● Uno o más dispositivos para ejecutar la aplicación. Las alternativas disponibles son:
○ Dispositivo real
○ Android Virtual Devices (AVD)
○ Android-x86
3.1.1 - Instalación y configuración
Siempre es recomendable seguir los pasos indicados en el sitio de desarrolladores Android (http://developer.android.com), debido a que las versiones van cambiando a lo largo del tiempo. En términos generales los pasos son los siguientes:
1. Descargar la JDK desde el site de Oracle e instalar.
2. Descargar Eclipse.
3. Descargar la SDK de Android e instalar, lo cual también nos facilitará las opciones para descargar los AVDs (la descarga de los AVDs requerirá un tiempo considerable).
4. Instalar el plugin ADT desde Eclipse (Help → Install New Software).
Más informacion en: http://developer.android.com/sdk/index.html
Una vez que están todos los componentes instalados, ya podremos crear aplicaciones y ejecutarlas en un dispositivo.
3.1.2 - Alternativas de depuración y ejecución
Como se detalló anteriormente, existen tres alternativas para depurar en tiempo real las aplicaciones desarrolladas: mediante un dispositivo real o dos alternativas de emulación, que
se detallan en los siguientes apartados.
3.1.2.1 - Dispositivo real
Idealmente se debe contar con un dispositivo real. Obviamente ésta es la mejor alternativa, dado que los emuladores presentan ciertos faltantes en sus funcionalidades (por ejemplo no cuentan con soporte de emulación WiFi), además que la performance se encuentra considerablemente degradada.
3.1.2.2 - Android Virtual Device
Para crear un AVD desde Eclipse se debe seleccionar la opción “Window → AVD Manager...” y luego la opción “New...”. En la ventana de creación es necesario completar el nombre del nuevo dispositivo y las características con las que contará el mismo, tales como nivel de la API, tamaño de la SD Card, resolución de la pantalla, etc. (Ver Fig. 4). Una vez creado, se puede visualizar el nuevo dispositivo en la lista de AVDs disponibles, tal como se observa en la Fig. EE.
A su vez, es posible seleccionar sobre qué dispositivo se ejecutará una aplicación. Para realizar esto se debe elegir la opción “Run → Run Configurations...” y luego entrar en la pestaña “Target”, en donde se puede visualizar la lista de dispositivos compatibles con la aplicación a ejecutar. Notar que si nuestra aplicación está configurada por ejemplo para una versión mínima del SDK igual a 9, entonces no se visualizarán los dispositivos que tienen una versión anterior a ésta.
3.1.2.3 - Android-x86
Para instalar la plataforma Android-x86 se deben seguir una serie de pasos que se enumeran a continuación.
1. Descargar e instalar VirtualBox, el cual servirá para instalar Android x86 en una máquina virtual.
2. Descargar Android x86. Existen varias versiones de Android que se pueden utilizar. La versión 2.2 de Android x86 es suficiente.
3. Crear una nueva máquina virtual e instalar Android x86 como Sistema Operativo
(http://androidspin.com/2011/01/24/howto-install-android-x86-2-2-in-virtualbox/)
4. Configurar como “puente” el adaptador de red de la máquina virtual. Esto es necesario para que al dispositivo se le asigne un IP real y entonces sea posible conectarse al mismo para ser utilizado desde Eclipse.
Una vez que estemos ejecutando la máquina virtual con Android x86, se debe realizar la conexión al dispositivo. Esto se lleva a cabo desde línea de comando haciendo uso de la herramienta Android Debug Bridge (ADB). Esta herramienta se encuentra en el subdirectorio
‘platform-tools’ del SDK (ej: C:\ruta_SDK\platform-tools). Para realizar la conexión se debe ejecutar el siguiente comando:
> adb connect IPdispositivo
Para averiguar el IP que le fue asignado a nuestra máquina virtual, es útil el comando ‘netcfg’ que se puede usar desde la consola de android. Para entrar a la consola se debe presionar las teclas
En cuanto el dispositivo virtual esté conectado aparecerá dentro de la “lista de dispositivos en ejecución” en el entorno Eclipse, pudiendo ser elegido para depurar nuestras aplicaciones.
3.2 - Requisitos para Desarrollar desde AIDE
AIDE es un entorno de desarrollo Android para Android, el cual permite la creación de aplicaciones directamente en el dispositivo móvil. Aunque las características del mismo son un tanto reducidas (no provee un editor visual de ventanas, ni un debugger en tiempo real), es una alternativa simple e interesante para dar los primeros pasos.
3.2.1 - Instalación y configuración de AIDE en un equipo móvil
Los pasos para esta alternativa se reducen simplemente a acceder al Market y descargar e instalar la aplicación.
3.2.2 - Instalación y configuración de AIDE desde PC
Alternativamente, podemos instalar AIDE en una PC. Esta solución puede ser útil en caso de no contar con un dispositivo móvil, o bien si queremos utilizar un teclado físico en caso que el
dispositivo con el que contamos no lo provee.
Para llevar a cabo la instalación se debe primeramente instalar una máquina virtual con el sistema operativo Android x86 siguiendo los pasos vistos en la sección 3.1.2.3. Una vez que estemos ejecutando Android x86 se procede con la instalación de AIDE. Hacerlo desde el market en la máquina virtual puede traer complicaciones, con lo cual es más fácil descargar el APK de AIDE desde el navegador de Android, alojado en apktops, e instalarlo. (http://www.apktops.com/aide-android-java-ide-1-0-beta16.html).
4 - Desarrollo de Aplicaciones para Android en C/C++
Además de desarrollo en Java, es posible implementar partes del código en C/C++. Para ésto, es necesario utilizar la Android NDK o Native Development Kit: http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html
similar a la JNI de Java:
http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/jni/spec/jniTOC.html.
Dicha NDK es una herramienta complementaria a la SDK que permite desarrollar partes de una aplicación - idealmente las críticas en cuanto a performance - en código nativo. La misma provee los encabezados y librerías que permiten crear activities, manejar periféricos, acceder a recursos de otros aplicaciones, etc. programando en C/C++. El modelo fundamental de aplicación Android no cambia. Incluso en estos casos, la aplicación final será empaquetada en un archivo .apk y correrá dentro de una máquina virtual en el dispositivo.
Vale destacar que con la utilización de código nativo se pierde la portabilidad y no resulta en una mejora de la performance de manera directa, dependiendo en gran parte del contexto de la aplicación. Algunos ejemplos donde puede ser necesario desarrollar código nativo son: tiempo real, procesamiento de señales, simulaciones, etc. Este tema excede la finalidad del presente documento.
5 - Ciclo de Vida de Aplicaciones
La Fig. 6 presenta el gráfico del ciclo de vida general de una aplicación Android, en donde la clase inicial de la misma extiende de la clase Activity.
