1.3 Android应用程序的结构
1.3.1 Android应用程序的代码组成
Android应用程序包含了工程文件、代码和各种资源，主要由Java语言编写，每一个应用程序将被编译成Android的一个Java应用程序包（*.apk）。
一般情况下，Android应用程序由以下4种组件构成：
活动（Activity）；
服务（Service）；
广播接收器（BroadcastReceiver）；
内容提供者（ContentProvider）。
一个Android应用程序是一个包（Package），包中可能包含一个或者多个Android组件（component）。
提示：Android应用程序包当中也有一个应用程序的概念，称之为application。相比4种组件，这个概念在Android中对程序的运行时影响不大。
Android应用程序一般包含在一个单一的文件夹中，即每一个Android应用程序是一个独立的工程，包含了以下文件。
Android.mk：工程编译文件，作用类似于Makefile，在SDK开发中不需要；
AndroidManifest.xml：工程描述文件，在其中定义了各种组件；
src目录：Java源代码，按照Java包的方式来组织目录结构，包括各个Java类的源代码；
res目录：资源文件，包含XML文件、图片、原始数据文件等，其中表示界面的布局（Layout）文件比较重要；
assets目录：资产文件，将原样复制到目标的应用程序包当中。
1.3.2 Android应用示例
SkeletonApp是Android中一个应用程序的骨架，这个程序包含了两个按钮和菜单，两个按钮分别用于清除编辑文本框中的内容，菜单的功能和两个按钮是相同的，菜单是Android中的标准UI元素。SkeletonApp程序的运行结果如图1-35所示。
图1-35 SkeletonApp程序的运行结果（左：启动界面；右：使用菜单）
1.源代码工程结构
SkeletonApp工程的源文件的结构（没有包含相对独立的用于测试的代码）按照目录树的方式如下所示：
SkeletonApp/
|-- Android.mk 工程管理文件
|-- AndroidManifest.xml 工程描述文件
|-- res [资源文件目录]
| |-- drawable
| | `-- violet.jpg 图片文件
| |-- layout
| | `-- skeleton_activity.xml [布局文件目录]
| `-- values
| |-- colors.xml 颜色资源文件
| |-- strings.xml 字符串资源文件
| `-- styles.xml 样式资源文件
|-- src [Java源代码目录]
`-- com
`-- example
`-- android
`-- skeletonapp
`-- SkeletonActivity.java
Java源代码SkeletonActivity.java中构建了菜单、按钮的动作等功能，其中最核心部分如下所示：
package com.example.android.skeletonapp; // 定义应用程序的包名
public class SkeletonActivity extends Activity {
// ......省略部分内容
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.skeleton_activity); // 设置其中的布局文件
// ......省略部分内容
}
}
在SkeletonApp中，资源目录res中的values目录中除了strings.xml文件，还包含了colors.xml和styles.xml文件，这两种文件也是Android中的标准资源文件。
colors.xml文件的内容如下所示：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
<!— 可以通过Resources.getColor()得到。-->
<color name="red">#f00</color>
<!--可以通过Resources.getDrawable()得到 -->
<drawable name="semi_black">#80000000</drawable>
</resources>
styles.xml文件用于定义程序中的不同样式，其中的内容如下所示：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
<style name="ActionButton">
<item name="android:layout_width">wrap_content</item>
<item name="android:layout_height">wrap_content</item>
<item name="android:textAppearance">
@style/TextAppearance.ActionButton</item>
</style>
<style name="TextAppearance" parent="android:TextAppearance">
</style>
<style name="TextAppearance.ActionButton">
<item name="android:textStyle">italic</item>
</style>
</resources>
资源目录res还包含了drawable目录，表示可以绘制的内容，这里的violet.jpg是一个JPEG格式的文件。
在res/layout目录中的布局文件skeleton_activity.xml中的部分内容引用了以上资源，内容如下所示：
<LinearLayout android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center_vertical"
android:gravity="center_horizontal" android:orientation="horizontal"
android:background="@drawable/semi_black">
<Button android:id="@+id/back" style="@style/ActionButton"
android:text="@string/back" />
<ImageView android:id="@+id/image"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:paddingLeft="4dip" android_paddingRight="4dip"
android:src="@drawable/violet" />
<Button android:id="@+id/clear" style="@style/ActionButton"
android:text="@string/clear" android:textColor="@color/red" />
</LinearLayout>
布局文件中引用了上面的资源，颜色可以作为字体的颜色，style/ActionButton作为按钮的样式，drawable/semi_black表示了背景的内容，drawable/violet表示引用violet.jpg图片作为图像的内容。例如根据上面styles.xml文件中的定义，两个按钮上的字体为斜体，第二个按钮的字体颜色为红色。
2.SDK环境中的编译结构
以上的SkeletonApp应用程序包在SDK环境中经过编译之后将生成一些额外的文件。除去源代码中已经具有的文件以下，自动生成的内容的目录结构如下所示：
SkeletonApp
|-- bin [目标文件目录]
| |-- classes.dex
| |-- com [根据目录生成字节码]
| | `-- example
| | `-- android
| | `-- skeletonapp
| | |-- R$attr.class [R*.class为资源对应字节码]
| | |-- R.class
| | |-- R$color.class
| | |-- R$drawable.class
| | |-- R$id.class
| | |-- R$layout.class
| | |-- R$string.class
| | |-- R$style.class
| | |-- SkeletonActivity$1.class [主要Java源文件的字节码]
| | |-- SkeletonActivity$2.class
| | `-- SkeletonActivity.class
| |-- resources.ap_
| `-- SkeletonApp.apk
|-- default.properties [属性文件]
|-- gen [自动生成Java文件的目录]
`-- com
`-- example
`-- android
`-- skeletonapp
`-- R.java
在SDK环境中，自动生成的文件包括以下几项内容。
default.properties：工程的设置信息；
gen目录：包含资源文件和AIDL文件生成的源代码文件，其中资源文件生成的源代码文件为R.java；
bin目录：为根据类名生成的各个Java标准字节码文件（*.class），classes.dex文件为经过转化的运行于Android系统的特定字节码。XXX.apk为最终生成的APK包，不同工程根据名字所生成的包名不同，例如SkeletonApp.apk。
3.APK包的结构
Android中程序的编译结构基本类似，SkeletonApp工程生成的应用程序包SkeletonApp.apk，本质上是一个无压缩率的ZIP包。经过解压缩后，可以看到其中包含了下面的一些内容：
SkeletonApp.apk/
|-- AndroidManifest.xml 经过aapt处理的工程描述文件
|-- META-INF
| |-- CERT.RSA
| |-- CERT.SF
| `-- MANIFEST.MF
|-- classes.dex Dalvik的字节码文件
|-- res
| |-- drawable
| | `-- violet.jpg 保持原状的图片文件
| `-- layout
| `-- skeleton_activity.xml 经过aapt处理的布局文件
`-- resources.arsc
在这里drawable中的图片文件保持原状，layout中的布局文件经过aapt处理成为压缩的文本文件。
1.3.3 应用程序生成运行过程
1.应用程序包生成的过程
在编译Android应用程序的过程中，Java源代码使用Sun JDK将Java源程序编译成Java字节码文件（多个后缀名为.class的文件），这一步骤和标准的Java一致，然后通过Android自带的工具软件dex把所有的字节码文件转成DEX文件（单一文件classes.dex）。
AndroidManifest.xml文件经过Android打包工具（aapt）处理后形成二进制格式AndroidManifest.xml文件，实质的内容与以前相同。
各个资源文件也经过aapt处理，其中布局等文本文件处理成二进制文件，图片等文件保持不变。
最后将这三个部分组合成一个应用程序包（*.apk）。AndroidManifest.xml描述文件、Java源文件、资源文件是Android应用程序的三个部分；在编译之前的工程中是这三个部分，在编译之后APK包依然是由这三个部分组成的。
Android应用程序的编译过程如图1-36所示。
图1-36 Android应用程序的编译过程
如图1-36所示，Android源文件经过了标准的Java编译器的编译，又经过了dx工具的处理，标准的Java字节码作为整个Android编译的中间过程，最终生成的DEX文件（classes.dex）是一个单一文件，将工程中所有的Java源代码文件对应的字节码集成在一起。资源文件和AndroidManifest.xml文件通过aapt工具进行处理。
除此之外，assets目录及所有内容，将会原样保存，放入到目标APK包中，作为预编译的内容存在。在程序中，可以直接访问其中的文件。
2.应用程序包安装运行的过程
在运行时，APK包将首先进行“安装”，也就是将其中的DEX文件进行优化，优化后的文件被保存到缓存区域，生成格式为DEY的优化文件，然后Dalvik虚拟机将运行这些DEY文件。如果应用程序包文件不发生变化，DEY文件不会被重新生成；在应用程序包发生更新的情况下，将重新由DEX生成DEY。
Android和标准Java的JAR包中字节码的不同之处在于，标准Java每个源文件对应字节码文件一个Class文件，而Android将所有Java字节码生成一个DEX文件。