"android de la a a la z" -- unidad 1

Android de la A a la Z

Unidad 1 “Conociendo Android”

1 Elaborado por: J. Ulises González Medina [email protected] Noviembre 2011 Versión 1.2

Breve historia de la programación en dispositivos embebidos

Los desarrolladores de aplicaciones para celulares han sido parte de un grupo mayor de programadores

denominados desarrolladores de dispositivos embebidos; los cuales fueron considerados como menos

glamorosos que los orientados a la construcción de aplicaciones para el escritorio o, posteriormente, a la

web. Por otra parte, esos desarrolladores parecían estar condenados a bailar con la más fea, pues el

desarrollo para dispositivos embebidos al estar orientado hacia hardware y software con el mínimo de

prestaciones, documentadas pobremente por sus productores.

La mayoría de los dispositivos embebidos han ejecutado código propietario, el que conforme pasó el

tiempo y aquellos se volvieron más complejos y con mayor memoria disponible, como los primeros PDAs,

sistemas caseros de seguridad y GPSs, tuvieron que migrar hacia sistemas operativos más complejos,

robustos y estandarizados, hace poco menos de una década, bajo la forma tanto de sistemas propietarios

como abiertos, siendo entonces cuando el desarrollo de celulares generó estrategias de desarrollo de

aplicaciones propias, diferentes a las de los dispositivos embebidos. En el caso del desarrollo de

aplicaciones Android, éstas se pueden desarrollar en cualquier sistema operativo en el que esté disponible

el compilador del Android SDK.

Open Handset Alliance

La Open Handset Alliance (Alianza para los Dispositivos Móviles Abiertos) es un grupo de 65 empresas de

tecnología y móviles que se han unido para acelerar la innovación en telefonía móvil y ofrecer a los

consumidores tecnología de calidad, a buen precio y sobre todo una mejor experiencia móvil. Han

desarrollado Android™, la primera plataforma móvil completa, abierta y libre. Están comprometidos a

desplegar comercialmente teléfonos y servicios utilizando la plataforma Android. Cada una de sus

integrantes aporta a la organización y a los productos resultantes lo que tiene: propiedad intelectual,

tecnología, producción y apoyo comercial, entre otros.

Sus objetivos primordiales son:

1. Crear mejores teléfonos para los consumidores

2. Innovar desde el concepto del código abierto

3. Actuar de forma global

Lo cual beneficiaría a los consumidores con productos mejores y más baratos, así como a los propios

productores porque reparten los gastos y reducen la inversión.

¿Qué tipo de empresas están en la Open Handset Alliance?

Todas las partes del ecosistema móvil están representadas en la Open Handset Alliance. Los miembros

incluyen a operadoras de telefonía móvil, fabricantes de teléfonos móviles, compañías de semiconductores,

empresas de software y empresas de comercialización, destacando T-Mobile, Telecom Italia, Texas

Instruments, Intel, NVIDIA, HTC, LG Electronics, Motorola, eBay, Samsung y Google.




¿Qué es Android?

Android es un stack de software para dispositivos móviles que incluye un

sistema operativo, con base en el kernel 2.6 de Linux; middleware, y

aplicaciones clave. El sistema es muy ligero y completamente equipado.

El SDK de Android provee herramientas y APIs necesarias para comenzar a

desarrollar aplicaciones en la plataforma Android, utilizando el lenguaje de

programación Java. Una plataforma de software diseñada para proveer una

experiencia de usuario personalizada para los usuarios de dispositivos

móviles. Está adaptado para ofrecer servicios web avanzados, e-mail, redes

sociales y entretenimiento a los consumidores.

Las aplicaciones de Android son desarrolladas en lenguaje Java, el que además de proporcionar los

beneficios mencionados en el capítulo 1, acepta y ejecuta aplicaciones desarrolladas en lenguaje C.

¿Qué es la máquina virtual Dalvik? La plataforma Android emplea lenguajes de alto nivel, principalmente Java, para realizar proyectos de

programación, aunque esto no es totalmente cierto; por ejemplo, en el caso de Java si bien soporta una

buena parte de la Java Plataform, Standard Edition (Java SE) no lo hace con su Abstract Window Toolkit

(AWT) ni con Swing. El Android SDK dispone de su propio UI framework, al programar aplicaciones Android

en Java se requeriría una Java Virtual Machine (JVM) que se responsabilizara de interpretar bytecode Java

ejecutable, pues el JVM ha sido el medio para que los programas Java logren ser tan eficientes como los

diseñados con lenguajes compilados como C y C++. Esto no sucede con Android, ya que dispone de un




medio de optimización propio, diferente al JVM; la máquina virtual (VM) Dalvik, que ejecuta archivos

compilados de clases Java a fin de superar limitaciones de dispositivos móviles relacionadas con memoria,

velocidad del procesador y energía.

En general, se supone que los dispositivos móviles estarían entre ocho y diez años atrás de sus contrapartes

en las PC de escritorio; por ejemplo, el teléfono móvil T-Mobile G1, que hacia finales de 2008 llegó al

mercado contaba con 192 MB de RAM, una tarjeta SD de 1GB, y un procesador a 528 MHz Qualcomm

MSM7201A, el cual entonces podría haberse comparado con la computadora de escritorio Dell más

económica, la cual disponía de procesador dual-core a 2.1 GHz y 2GB de RAM.

La revisión y mejora de la implementación estándar de la JVM condujo al diseño de la Dalvik VM, la cual, en

primer lugar, recibe archivos class Java y los combina en uno o más archivos Dalvik Executable (.dex),

reusando información duplicada de múltiples archivos class y reduciendo, sin compresión, sus

requerimientos de espacio aproximadamente a la mitad de lo ocupado por archivo .jar convencional. Por

ejemplo, el archivo .dex de la app del navegador en Android es de 200K, comparado con la versión

descomprimida .jar de 500K; el archivo .dex de la app del reloj de alarma es de 50K, aproximadamente la

mitad de su versión .jar.

En segundo lugar, se ha afinado la recolección de basura en la Dalvik VM, omitiendo inicialmente contar

con un compilador just-in-time (JIT), lo cual se justificó ya que las bibliotecas esenciales, core, de Android

están implementadas en C y C++, siendo poco significativa una compilación JIT. Finalmente, pero no menos

importante, la Dalvik VM emplea un tipo diferente de generación de código ensamblador, al emplear

registros como unidades primarias de almacenamiento de datos en lugar de la pila, reduciendo así un 30

por ciento el número de instrucciones.

El código ejecutable Android generado por la Dalvik VM no se apoya en bytecode Java, sino en su lugar en

archivos .dex. Lo cual significa que no se puede ejecutar Java bytecode directamente, sino iniciar con

archivos class Java y convertirlos en archivos .dex linkable. La búsqueda de una mejora en la eficiencia de

los programas Android está presente en todo su SDK, lo cual lleva a emplear ampliamente XML para definir

UI layouts, dichos archivos XML se compilan a archivos binarios antes de residir en los dispositivos,

empleándose mecanismos especiales para usar dichos datos XML.

Con la plataforma Android no sólo se ha buscado una mejor eficiencia, sino también más eficacia, al ser

más consistente con las limitaciones y posibilidades de los diferentes móviles, buscando que aplicaciones

desarrolladas para un dispositivo en particular sean transportables a cualquier otro dispositivo que utilice la

plataforma, algo que no sucede con otras plataformas, por ejemplo, la Java Plataform, Micro Edition (Java

Me), la cual dispone de dos configuraciones la Connected Device Configuration (CDC) orientada a

dispositivos de cómputo con restricciones y la Connected Limited Device Configuration (CLDC) para

dispositivos aún más restringidos, los cuales cuentan con APIs, no sólo incompatibles entre sí, sino con las

versiones Java SE y la Java EE. El enfoque que aplica Android es poder ejecutarse con base en sólo un

modelo en cualquier dispositivo móvil que cumpla con un mínimo de especificaciones.

Dalvik está diseñada para permitir ejecutar varias instancias de la máquina virtual simultáneamente,

delegando en el sistema operativo subyacente el soporte de aislamiento de procesos, gestión de memoria




e hilos. No está alineada ni con el perfil Java SE ni con el Java ME Class Library, emplea su propia biblioteca

construida como un subconjunto de la implementación Apache Harmony.

Los programas Android se compilan en Archivos .dex (Dalvik Executable), los cuales a su vez se compactan

en un solo archive.apk (Android Package) en el dispositivo. Cada aplicación Android es compilada y

empacada en un solo archive que incluye todo el código de la aplicación (archivos .dex), así como los

recursos (archivos .res), los archivos assets, y el archivo manifest (los cuales se explican más adelante).

Es importante señalar que otro recurso importante del SDK es el USB Driver for Windows, un componente

descargable del Android SDK, el cual si se desarrolla en Windows permite conectar un dispositivo Android a

fin de probar aplicaciones. En la siguiente liga se detallan las instrucciones para instalar dicho componente.

http://developer.android.com/sdk/win-usb.html

Es importante señalar que la máquina virtual no es una JVM como se podría esperar, sino que es la

máquina virtual de Dalvik, una tecnología de código abierto. Cada aplicación Android corre dentro de una

instancia de la máquina virtual de Dalvik, que a su vez, reside en un kernel Linux gestionado proceso, como

se aprecia en la imagen.

Arquitectura del sistema operativo Android

Los componentes principales del sistema operativo Android son:

Núcleo: el núcleo está basado en el kernel 2.6 de Linux; y es responsable de administrar los controladores

de dispositivo (Keypad, WiFi, Flash Memory, Audio, etc.), el acceso a recursos y la energía, entre otras

funciones propias de un sistema operativo.

Bibliotecas nativas: Android incluye un conjunto de bibliotecas como OpenGL, WebKit, FreeType, Secure

Sockets Layer (SSL), C runtime library (libc), SQLite y librerías de medios.

http://developer.android.com/sdk/win-usb.html




El sistema de bibliotecas está basado en la BSD (Berkeley Software Distribution) y representa

aproximadamente la mitad del tamaño de la BSD original, al ser una adaptación de Linux para dispositivos

embebidos; en su mayoría escrito en lenguaje C/C++.

La biblioteca WebKit es responsable de dar soporte al navegador, siendo la misma empleada por

Google Chrome y Safari.

Las bibliotecas de medios están basadas en PacketVideo de OpenCORE. Estas bibliotecas son

responsables de llevar a cabo la grabación y reproducción de formatos de audio y vídeo. Una

ejemplo de estás bibliotecas es el llamado Administrador de controles de superficie (Surface

Manager Controls), el cual se encarga del acceso al sistema de visualización y soporte para 2D y

3D.

La biblioteca FreeType se encarga de gestionar y controlar todo lo relacionado con las fuentes.

SQLite es una librería que implementa un manejador de base de datos SQL, el cual nos permite

incorporar bases datos en el desarrollo de las aplicaciones.

OpenGL ES (OpenGL for Embedded Systems) es una variante simplificada de la API gráfica OpenGL

diseñada para dispositivos tales como teléfonos móviles y PDAs. Con ella se escriben aplicaciones

que produzcan gráficos 2D y 3D; está formada por decenas de funciones las cuales pueden usarse

para crear escenas tridimensionales o figuras tan simples como líneas y triángulos.

Runtime de Android: Android busca la independencia del hardware mediante el empleo de un intérprete

de bytecode para ejecutar sus aplicaciones, es por ello que utiliza la máquina virtual Dalvik, la cual funciona

como una puerta de entrada a la plataforma Android. La máquina virtual Dalvik es compatible con el Java

SE Development Kit (JDK), pero optimizada para Android.

Framework de aplicaciones: se compone de clases Java que proporcionan funciones de aplicación, tales

como la gestión de ventanas, mostrar el contenido de la ventana, aplicación de mensajería y control de las

llamadas telefónicas; el código fuente está disponible y es posible modificar estas clases para ampliar sus

capacidades o modificar su comportamiento.

Aplicaciones: las aplicaciones incluyen desde correo electrónico, mensajes SMS, calendario, mapas,

navegador y manejo de contactos, entre otros.

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