《Android深度探索(卷2):系统应用源代码分析与ROM定制》——第6章,第6.4节分析第一个Android系统应用:计算器-阿里云开发者社区

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《Android深度探索(卷2):系统应用源代码分析与ROM定制》——第6章,第6.4节分析第一个Android系统应用:计算器

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本节书摘来自异步社区《Android深度探索(卷2):系统应用源代码分析与ROM定制》一书中的第6章,第6.4节分析第一个Android系统应用:计算器,作者 李宁,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

6.4 分析第一个Android系统应用:计算器
Android深度探索(卷2):系统应用源代码分析与ROM定制
本节会分析一个比较简单的Android系统应用:计算器。这个系统应用几乎被包含在所有的ROM中,也是最常用的Android系统应用之一。计算器尽管从功能上看并不复杂,但实际的实现代码还是比较多的,不过大多数代码都用于控制各种效果、布局、历史处理等。这些部分的实现与普通的Android应用没什么不同,所以本节会直接深入计算器的核心:计算表达式。因为不管计算器的外观多绚丽,最终的目的都是为了计算表达式,所以本节的主要任务就是找到计算器应用中计算表达式的部分,然后对该计算器做一些扩展,使外部的应用可以利用计算器的功能计算表达式。

6.4.1 计算器应用(Calculator)的基本结构
本节主要看一下计算器应用的基本结构。计算器应用在Android源代码中的位置如下:

<Android源代码根目录>/packages/apps/Calculator

读者可以直接将Calculator导入Eclipse,然后查看其实现代码。Calculator共有13个类,如图6-1所示。不过这些类并不需要都详细查看其代码,因为大多数类只是用于渲染显示效果的,所以我们只关注与核心功能紧密相关的类。

为了找到主窗口类,通常会首先查看AndroidManifest.xml文件的内容,在该文件中只看到定义了一个窗口,代码如下:

apps/Calculator/AndroidManifest.xml

<activity android:name="Calculator"
     android:theme="@android:style/Theme.Holo.NoActionBar"
     android:windowSoftInputMode="stateAlwaysHidden">
  <intent-filter>
    <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
    <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
    <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
    <category android:name="android.intent.category.APP_CALCULATOR" />
  </intent-filter>
</activity>


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从AndroidManifest.xml文件的代码中可以得到如下两个信息。

计算器的主窗口类是Calculator。
可以通过android.intent.category.APP_CALCULATOR调用计算器。
一会再来分析Calculator窗口类,现在先来看看如何调用计算器。由于在定义Calculator窗口类时提供了一个叫android.intent.category.APP_CALCULATOR的Category,所以在任何的Android应用中都可以使用该Category直接定位Calculator,并显示计算器窗口,代码如下:

Intent intent = new Intent("android.intent.action.MAIN");
intent.addCategory("android.intent.category.APP_CALCULATOR");
startActivity(intent);

尽管可以不加Category,不过系统中会含有很多Action为android.intent.action.MAIN的窗口,所以去掉intent.addCategory("android.intent.category.APP_CALCULATOR"),就会显示类似如图6-2所示的选择列表,为了直接定位到Calculator,一般会添加专有的Category。

现在来寻找计算表达式的部分。首先打开Calculator.java文件的代码,该文件的代码比较多,不过大多数代码都与核心功能没多大关系。但在Calculator类中涉及了如下两个类,对于计算表达式非常重要。

CalculatorDisplay:用于显示表达式的计算结果,也就是计算器上方用于显示表达式或计算结果的控件类。
Logic:用于计算表达式的类。
这两个类分别对应的变量是mDisplay和mLogic。这两个变量都在Calculator.onCreate方法中完成了创建和初始化工作,代码如下:

apps/Calculator/src/com/android/calculator2/Calculator.java

public void onCreate(Bundle state)
{
  super.onCreate(state);
  … …

  mDisplay = (CalculatorDisplay) findViewById(R.id.display);

  mLogic = new Logic(this, mHistory, mDisplay);
  mLogic.setListener(this);
  mLogic.setDeleteMode(mPersist.getDeleteMode());
  mLogic.setLineLength(mDisplay.getMaxDigits());
  ……
  mDisplay.setOnKeyListener(mListener);
  ……

}


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对于CalculatorDisplay类,并不用太关注它,该类提供了getText和setText方法分别用来获取和设置显示的文本。现在主要关注Logic类。该类提供了一个evaluate方法,可以将表达式字符串传入该方法,并以字符串形式返回计算结果。该方法的原型如下:

String evaluate(String input) throws SyntaxException;
其中input参数表示表达式字符串。如果要在其他Android应用中利用Calculator的计算表达式功能,只要调用该方法即可。不过标准的Calculator将这一功能封死了,无法创建Logic类并调用evaluate方法。在6.4.3小节会对Calculator进行扩展,允许通过Uri可以传入表达式,并在计算器窗口上直接显示计算结果。

至于 evaluate 方法内部是如何计算表达式的,这就涉及了一些编译原理的知识,这些知识已超出了本书的范围,所以在这里不再讨论。不过读者除非要实现自己的计算器1,否则一般并不需要了解这些内容,只要知道如何调用即可。

6.4.2 编译、测试和调试Calculator
不管处于何种目的,很多研究Android源代码的程序员都会修改原有的代码来满足自己的需要。如果读者对这些感兴趣,可以试着修改Calculator的源代码,然后在Linux终端进入Calculator目录,并执行mm命令编译Calculator。但要注意,在第一次编译Calculator之前,需要执行下面的命令初始化Android源代码的一些命令(包括mm、mmm等),并选择相应的Target。

# source ./build/envsetup.sh
# lunch

编译后,会在如下的目录生成Calculator.apk文件2。

/out/target/product/maguro/system/app
如果读者的Android设备已经有了root权限,可以直接使用adb push命令将Calculator.apk文件上传到Android设备的/system/app目录中。如果没有root权限,就只能使用ROM在Recovery或Bootloader模式下通过刷机的方式将Calculator.apk文件放到/system/app目录了。关于刷机的细节在前面几章进行了不同层次的分析,读者可以参阅这些章节的内容。

由于Android系统应用不能直接在ADT+Eclipse开发环境下进行调试,所以只能通过输出日志信息的方式进行调试。例如,Log.d(…,…)。

注意:
在上传APK文件到/system/app目录时,如果该APK文件是独立的,也就是说不带odex,应将/system/app目录中对应APK文件的odex文件删除,否则这些应用仍然会执行odex中的代码。关于生产odex文件的方法会在下一章详细讨论。

6.4.3 允许其他Android应用通过Calculator计算表达式
源代码目录:src/ch06/Calculator

本节会对Calculator进行改造,加入允许其他Android应用通过Uri传递表达式字符串,并在Calculator主窗口显示计算结果的功能。

Intent Filter会使用如下3个条件进行过滤。

action:一个Intent Filter只能有一个Action。
category:一个Intent Filter可以有多个Category。
data:一个Intent Filter可以有多个Data。

action和category可以理解为字符串。也就是说一个窗口可以和一个主字符串(action)绑定,并且还可跟多个辅助字符串(category)。data实际上相当于Uri。也就是说,一个窗口还可以与一个Uri绑定。如果在定义窗口时同时指定了action、category和data,这3个条件都要满足才会通过对该窗口的过滤。在6.4.1小节的Calculator窗口的定义代码中看到,只指定了action和category,所以为了给Calculator添加一个用于传递表达式的Uri,需要指定一个data。不过要注意,不要修改原来的Intent Fitler,应该新增加一个Intent Filter。这么做的主要原因是其他的Android应用可能会使用到原来的Intent Filter,如果改变了原来Intent Filter的过滤条件,就意味着所有调用Calculator的程序都会抛出异常了。经笔者测试,如果修改了原来的Intent Filter,Calculator甚至无法在程序列表中显示。

为了与原来的Calculator程序对比,本节修改了Calculator的Package Name,使其与原来的Calculator可以共存。新的Package Name是com.android.calculator2.ext。在src/ch06目录中的是修改了Package Name的Calculator。在随书带的Android源代码中也包含了修改后的Calculator程序,路径如下:

/packages/apps/ch06/Calculator
读者可以在Linux终端进入Calculator目录,并执行source update.sh命令编译Calculator,其中update.sh脚本文件中包含了mm命令和上传APK文件的命令。新版的Calculator编译生成的APK文件名是CalculatorExt.apk。修改编译生成的APK文件名只需修改Calculator目录中的Android.mk文件中的如下代码即可。

LOCAL_PACKAGE_NAME := CalculatorExt

现在来看一下新的计算器程序的Calculator窗口类的定义代码。

<activity android:name="Calculator" 
     android:theme="@android:style/Theme.Holo.NoActionBar"
     android:windowSoftInputMode="stateAlwaysHidden">
   <intent-filter>
     <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
     <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
     <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
     <category android:name="android.intent.category.APP_CALCULATOR" />
   
    </intent-filter>
   <!-- 新增加的Intent Filter -->
   <intent-filter>
    <action android:name="android.intent.action.APP_CALCULATOR" />
    <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />**
    <data android:scheme="cal"/>

  </intent-filter>**
</activity>

在新增加的Intent Filter中添加了如下3个过滤条件。

action:android.intent.action.APP_CALCULATOR。
category:android.intent.category.DEFAULT。
data:scheme="cal"。

只要将CalculatorExt.apk安装到/system/app目录中,当前系统的任何Android应用都可以使用下面的代码计算表达式。

Intent intent = new Intent("android.intent.action.APP_CALCULATOR");
// 通过Uri传递要计算的表达式
intent.setData(Uri.parse("cal:4*(3+6*20)"));
startActivity(intent);

现在对Calculator进行最后一步的修改,也就是修改Calculator.onCreate方法的代码。该代码的作用是获取表达式字符串,并调用Logic.evaluate方法计算表达式,最后将计算结果显示在窗口上,也就是CalculatorDisplay控件中,具体的实现代码如下:

public void onCreate(Bundle state)
{
  super.onCreate(state);
  … …
  try
  {
   // 计算表达式,并实现计算结果
   mDisplay.setText(mLogic.evaluate(getIntent().getData().getSchemeSpecificPart()), 
   Scroll.NONE);
  }
  catch (Exception e)
  {  
    // 如果表达式错误,显示出错信息
    mDisplay.setText("expression error", Scroll.NONE);
  } 
}

现在执行source update.sh命令编译上传CalculatorExt.apk文件,然后在其他的Android应用中使用前面的方式向Calculator窗口传递要计算的表达式。如果表达式正确,就会显示如图6-3所示的计算结果。如果表达式错误,就会显示如图6-4所示的信息。


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1现在有很多生成词法和语法源代码的工具,如lexer、yacc、javacc、antlr等。所以实现一个复杂的计算表达式的程序并没有我们想象得复杂,读者可以参考相关的资料,通常只需要很少的代码即可实现。
2该目录会根据lunch命令选择的Target目录而不同,例如,本例选择的Target是maguro,该Target适合Galaxy Nexus系列Android设备,如果读者选择其他的Target,maguro就会变成其他的名称。

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