Android開發入門例項：四則混合運算計算器
開發Android應用主要使用的語言是Java，佈局檔案和介面則一般用XML來描述。整個應用的GUI開發與Java SWT、QT等其實區別不是特別大。如果有任何一種GUI程式開發經驗，學習Android應用開發就是一件非常容易的事。這篇文章裡我們來開發一個支援四則混合運算的簡易計算器APP，這個APP演示了開發Android專案的一般流程以及基本方法。
環境：Windows 7 x64、JDK8、adt-bundle-windows-x86_64-20140702。
一、安裝JDK8與ADT
JDK8是Java SDK的最新版本，ADT-bundle則是Android官方釋出的以Eclipse為基礎的Android開發環境。兩個軟體包都可以從官網下載，點選下載
雙擊JDK8的安裝程式，按照正常的步驟即可安裝成功。ADT-bundle不需要安裝，直接解壓就可以啟動eclipse.exe使用了，但是注意一定要設定JAVA_HOME到環境變數。
二、新建Android專案
開啟Eclipse後，File -> New -> Other，在彈出的對話方塊中選擇Android專案中的Android Application Project，並點選 Next。然後輸入Application Name、Project Name、Package Name，並分別選擇最低要求的SDK版本、目標SDK版本、專案編譯版本、應用主題，這裡由於我們是用來測試的，所以前三項均選擇Android 4.0，第四項預設。接下來的兩個對話方塊主要是用來設定應用的圖示及一個新的Activity。
完成後，專案的目錄結構差不多是下圖這個樣子：
最重要的是res目錄、src目錄，以及AndroidManifest.xml檔案。res目錄中的layout目錄存放了專案中每個Activity的介面佈局，values目錄則存放專案中所有用到的明文字串及主題等資源。src目錄就是應用的所有java原始碼。AndroidManifest.xml是專案的主工程檔案。
無論多簡單的專案都少不了上面所列出的這些目錄和檔案。下面我們來逐個解析這些檔案。
三、工程管理檔案AndroidManifest.xml
manifest中的package指定了本工程的原始碼在哪個包裡面。uses-sdk中的內容在之前新建專案的時候就已經配置好了，即說明本APP支援的最低版本及目標版本。application中的icon、label、theme等分別指定了APP的圖示、名稱、主題風格，這裡用@符號來從檔案中引用內容，如app_name是strings.xml中定義的一個字串，在這裡被引用為label。<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" package="com.example.icalculator" android:versionCode="1" android:versionName="1.0" > <uses-sdk android:minSdkVersion="14" android:targetSdkVersion="14" /> <application android:allowBackup="true" android:icon="@drawable/ic_launcher" android:label="@string/app_name" android:theme="@style/AppTheme" > <!-- 主Activity --> <activity android:name=".MainActivity" android:label="@string/title_activity_main" > <intent-filter> <action android:name="android.intent.action.MAIN" /> <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" /> </intent-filter> </activity> <!-- “關於”Activity --> <activity android:name=".AboutActivity" android:label="@string/title_activity_about" > </activity> </application> </manifest>
這個配置檔案中最關鍵的是activity項。
Android應用由一個或多個Activity組成，Activity有自己有介面佈局和控制程式碼，不同的Activity可以互相跳轉並組合完成各種任務。Activity需要指定name和label，name可以確定原始碼中對應的Activity是哪一個，label是Activity顯示在介面上的一個標題。
不同的Activity之間跳轉時，必須由intent來控制。使用者啟動APP跳轉到APP的入口Activity時，也需要一個特定的intent來說明。上面程式碼中第一個Activity就有intent-filter欄位，將action指定為"android.intent.action.MAIN"說明該Activity是當前APP的主Activity，將category指定為"android.intent.category.LAUNCHER"說明該Activity將由使用者啟動。
四、res資源目錄及其包含的檔案
先看values/strings.xml檔案。這個檔案中定義了APP需要用到的各種字串。APP使用這些字串的時候最好以引用的方式從這個檔案中包含進來，而不要直接硬編碼到程式中。strings.xml內容很簡單，類似於下面這樣：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<resources>
<string name="app_name">iCalculator</string>
<string name="title_activity_main">iCalculator</string>
<string name="about">關於</string>
<string name="title_activity_about">關於</string>
<string name = "about_info_back_button" >返回</string>
<string name = "about_info_title" >Hail to Me</string>
<string name="about_info">The World Will See My Might !</string>
<string name = "calculator_error" >錯誤</string>
<string name = "menu_quit" >退出</string>
</resources>values/styles.xml檔案中指定了APP的主題風格，一般沒有特殊要求的話可以不必改動。
跟介面佈局有關的最重要的檔案都在res/layout目錄中，例如我們可以把主Activity的佈局寫在res/layout/activity_main.xml檔案中，內容如下：
<?xml version = "1.0" encoding = "utf-8" ?>
<!--
主佈局是一個垂直的線性佈局，從上到下依次是顯示屏和各種按鈕
-->
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:orientation = "vertical"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
tools:context="${relativePackage}.${activityClass}" >
<LinearLayout
android:orientation = "horizontal"
android:layout_width = "match_parent"
android:layout_height = "wrap_content"
android:layout_weight="1"
>
<!--
先是顯示屏，一個EditText控制元件
-->
<EditText
android:id = "@+id/display_edittext"
android:layout_width = "match_parent"
android:layout_height = "match_parent"
android:singleLine="true"
android:gravity="right"
android:editable = "false"
android:textSize = "32sp"
android:text = ""
/>
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:orientation = "horizontal"
android:layout_width = "match_parent"
android:layout_height = "wrap_content"
android:layout_weight = "1"
>
<!--
關於、（、）、CE 按鈕
-->
<Button
android:id = "@+id/digit_about_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "@string/about"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_left_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "("
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_right_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = ")"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_ce_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "CE"
/>
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:orientation = "horizontal"
android:layout_width = "match_parent"
android:layout_height = "wrap_content"
android:layout_weight = "1"
>
<!--
然後是 7、8、9、/ 四個按鈕
-->
<Button
android:id = "@+id/digit_7_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "7"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_8_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "8"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_9_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "9"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_div_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "/"
/>
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:orientation = "horizontal"
android:layout_width = "match_parent"
android:layout_height = "wrap_content"
android:layout_weight = "1"
>
<!--
然後是 4、5、6、* 四個按鈕
-->
<Button
android:id = "@+id/digit_4_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "4"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_5_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "5"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_6_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "6"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_multi_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "*"
/>
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:orientation = "horizontal"
android:layout_width = "match_parent"
android:layout_height = "wrap_content"
android:layout_weight = "1"
>
<!--
然後是 1、2、3、- 四個按鈕
-->
<Button
android:id = "@+id/digit_1_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "1"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_2_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "2"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_3_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "3"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_minus_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "-"
/>
</LinearLayout>
<LinearLayout
android:orientation = "horizontal"
android:layout_width = "match_parent"
android:layout_height = "wrap_content"
android:layout_weight = "1"
>
<!--
然後是 0、.、=、+ 四個按鈕
-->
<Button
android:id = "@+id/digit_0_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "0"
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_dot_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "."
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_equal_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "="
/>
<Button
android:id = "@+id/digit_plus_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "match_parent"
android:layout_weight="1"
android:text = "+"
/>
</LinearLayout>
</LinearLayout>
檔案中的EditText和Button屬於widget，即元件（或構件），用來完成某個特定的動作（如輸入文字、顯示文字、作為一個按鈕接收點選訊號等）。EditText是編輯框元件，通常用來輸入文字，在設定editable="false"後禁止編輯，用來作為顯示屏使用。gravity屬性決定了編輯框中的文字對齊方式，有"center""right""left"等。Button是按鈕元件。
所有的widget都有一個id，這個id非常重要，因為id是原始碼中獲取元件控制代碼的惟一方式。@+id/digit_plus_button表示新增一個名為"digit_plus_button"的id，並將此id指定給相關聯的widget。
layout和widget的weight（權重）屬性也值得說明一下。例如有三個layout，名稱分別為layout_1/layout_2/layout_3，這三個layout的weight分別設定1、1、1時，則三個layout分別各佔據了父layout（或父widget）三分一的空間，如果它們的wieght分別設定為1、2、1,，則父layout或父widget的空間被平均分為4份，layout_1和layout_3各佔據1份，layout_2則佔據2份。上面這個activity_main.xml檔案所繪製的介面如下圖所示：
左上角那個五顏六色的圖示是我從網上找來的，可以在設定APP的圖示時指定，也可以在Androidmanifest.xml檔案application項的icon中指定。
本示例涉及到的另一個activity_about.xml內容如下：
<LinearLayout
xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
android:orientation="vertical"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent"
tools:context="${relativePackage}.${activityClass}" >
<TextView
android:id="@+id/about_info_textview_title"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="wrap_content"
android:gravity="center"
android:layout_weight = "2"
android:textSize = "32sp"
android:text="@string/about_info_title" />
<TextView
android:id = "@+id/about_info_textview"
android:layout_width = "match_parent"
android:layout_height = "wrap_content"
android:layout_below="@id/about_info_textview_title"
android:layout_weight = "10"
android:gravity = "center"
android:textSize = "22sp"
android:text = "@string/about_info"
/>
<Button
android:id = "@+id/about_info_back_button"
android:layout_width = "wrap_content"
android:layout_height = "wrap_content"
android:layout_below="@id/about_info_textview"
android:layout_weight = "1"
android:layout_gravity = "right"
android:text = "@string/about_info_back_button"
/>
</LinearLayout>
五、Java類程式碼
在Android應用中，基本的專案開發單位就是Activity，一個Activity分別對應一個java類和一個activity.xml佈局檔案。
Activity的類程式碼控制所有的資源和APP流程。
本示例中主Activity相關聯的類MainActivity位於com.example.icalculator包中，程式碼清單如下：
package com.example.icalculator;
import com.example.icalculator.R.id;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
import android.view.Menu;
import android.view.MenuItem;
import android.widget.Button;
import android.widget.EditText;
import android.content.Intent;
/**
*
* @author Administrator
*
* 由於按鈕較多，需要監聽的類似事件比較多，所以用Switch方法來監聽，
* 需要實現OnClickListener介面
*
*/
public class MainActivity extends Activity implements OnClickListener{
/**
* 這個是全域性的字串，用來儲存顯示在顯示屏上的計算式及結果
*/
private String calculator_string;
private static final int quit_menu_item = Menu.FIRST;
private EditText displayEditText;
private Button aboutButton;
private Button leftButton;
private Button rightButton;
private Button ceButton;
private Button dig7Button;
private Button dig8Button;
private Button dig9Button;
private Button digDivButton;
private Button dig4Button;
private Button dig5Button;
private Button dig6Button;
private Button digMultiButton;
private Button dig1Button;
private Button dig2Button;
private Button dig3Button;
private Button digMinusButton;
private Button dig0Button;
private Button digDotButton;
private Button digEqualButton;
private Button digPlusButton;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_main);
calculator_string = "";
displayEditText = ( EditText )findViewById( R.id.display_edittext );
aboutButton = ( Button )findViewById( R.id.digit_about_button );
aboutButton.setOnClickListener( this );
leftButton = ( Button )findViewById( R.id.digit_left_button );
leftButton.setOnClickListener( this );
rightButton = ( Button )findViewById( R.id.digit_right_button );
rightButton.setOnClickListener( this );
ceButton = ( Button )findViewById( R.id.digit_ce_button );
ceButton.setOnClickListener( this );
dig7Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_7_button );
dig7Button.setOnClickListener( this );
dig8Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_8_button );
dig8Button.setOnClickListener( this );
dig9Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_9_button );
dig9Button.setOnClickListener( this );
digDivButton = ( Button ) findViewById( R.id.digit_div_button );
digDivButton.setOnClickListener( this );
dig4Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_4_button );
dig4Button.setOnClickListener( this );
dig5Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_5_button );
dig5Button.setOnClickListener( this );
dig6Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_6_button );
dig6Button.setOnClickListener( this );
digMultiButton = ( Button ) findViewById( R.id.digit_multi_button );
digMultiButton.setOnClickListener( this );
dig1Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_1_button );
dig1Button.setOnClickListener( this );
dig2Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_2_button );
dig2Button.setOnClickListener( this );
dig3Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_3_button );
dig3Button.setOnClickListener( this );
digMinusButton = ( Button ) findViewById( R.id.digit_minus_button );
digMinusButton.setOnClickListener( this );
dig0Button = ( Button ) findViewById( R.id.digit_0_button );
dig0Button.setOnClickListener( this );
digDotButton = ( Button ) findViewById( R.id.digit_dot_button );
digDotButton.setOnClickListener( this );
digEqualButton = ( Button ) findViewById( R.id.digit_equal_button );
digEqualButton.setOnClickListener( this );
digPlusButton = ( Button ) findViewById( R.id.digit_plus_button );
digPlusButton.setOnClickListener( this );
}
/**
* 新建Menu
*
*/
@Override
public boolean onCreateOptionsMenu( Menu menu ){
super.onCreateOptionsMenu(menu);
menu.add( 0, Menu.FIRST, 0, R.string.menu_quit );
return true;
}
/**
* Menu被選擇的時候，捕獲及處理相關事件
*
*/
@Override
public boolean onOptionsItemSelected( MenuItem item ){
switch( item.getItemId() ){
case quit_menu_item:
/**
* 選擇了“退出”的選單項，則退出
*
*/
finish();
System.exit( 0 );
break;
}
return true;
}
/**
* 捕獲及處理按鈕事件
*
*/
public void onClick( View v ){
/**
* 通過區分不同的id來確定當前監聽到的是哪個控制元件的事件
*
*/
switch( v.getId() ){
case R.id.digit_about_button:
onAbout( v );
break;
case R.id.digit_left_button:
appendToDisplay( "(" );
break;
case R.id.digit_right_button:
appendToDisplay( ")" );
break;
case R.id.digit_ce_button:
cleanDisplay();
break;
case R.id.digit_7_button:
appendToDisplay( "7" );
break;
case R.id.digit_8_button:
appendToDisplay( "8" );
break;
case R.id.digit_9_button:
appendToDisplay( "9" );
break;
case R.id.digit_div_button:
appendToDisplay( "/" );
break;
case R.id.digit_4_button:
appendToDisplay( "4" );
break;
case R.id.digit_5_button:
appendToDisplay( "5" );
break;
case R.id.digit_6_button:
appendToDisplay( "6" );
break;
case R.id.digit_multi_button:
appendToDisplay( "*" );
break;
case R.id.digit_1_button:
appendToDisplay( "1" );
break;
case R.id.digit_2_button:
appendToDisplay( "2" );
break;
case R.id.digit_3_button:
appendToDisplay( "3" );
break;
case R.id.digit_minus_button:
appendToDisplay( "-" );
break;
case R.id.digit_0_button:
appendToDisplay( "0" );
break;
case R.id.digit_dot_button:
appendToDisplay( "." );
break;
case R.id.digit_equal_button:
calculating();
break;
case R.id.digit_plus_button:
appendToDisplay( "+" );
break;
default:
;
}
}
/**
* 將傳來的字元追加到顯示屏字串上，並重新寫到顯示屏上
*
*/
private void appendToDisplay( String keyChar ){
calculator_string = calculator_string + keyChar;
displayEditText.setText( calculator_string );
}
/**
* 顯示屏復位
*
*/
private void cleanDisplay(){
calculator_string = "";
displayEditText.setText( "" );
}
/**
*
* 使用者點選了“關於”按鈕後，啟用About的Activity
*/
private void onAbout( View v ){
/**
* 建立一個Intent來跳轉
*
*/
Intent intent = new Intent();
intent.setClass( MainActivity.this, AboutActivity.class );
startActivity( intent );
}
/**
* 執行這個方法說明使用者點選了等於號，要開始根據calculator_string進行計算了，
* 並將執行結果顯示在顯示屏上
*
*/
private void calculating(){
/**
* 這裡我們獲得了一個原始的、尚未確定準備性的運算表示式，
* 包含左右括號、加、減、乘、除，第一步要進行準備性驗證，
* 如果驗證未通過，則在顯示屏上提出出錯及錯誤原因，
* 驗證通過後，即可進行計算並將結果輸出到顯示屏上。
*
* 表示式驗證和計算需要用到的資料結構是棧，計算時的演算法
* 則跟處理字首表示式有關。
*
*/
}
}
可以看到Android開發的流程和一些特點。第一步當然是匯入開發中用到的各種包，android.app.Activity和android.os.Bundle必不可少，前者是所有自定義Activity的基類，後者被用來在Activity之間傳遞資料。根據需要還應當匯入android.view.Menu和android.widget.Button等各種類。
然後就是新建自己的Activity，從android.app.Activity繼承而來。注意本例的MainActivity同時實現了OnClickListener介面，以方便在介面存在大量元件的時候監聽事件。自定義Activity類中首先要做的就是執行一個父類的onCreate方法，目的是作一些初始化操作。setContentView函式用來設定本Activity對應的佈局，這裡要注意，系統自動生成了一個名為R的類，這個類中包含了所有已經按照要求定義的資源。在類程式碼中引用資源時可以隨時使用R類。然後findViewById方法顧名思義，就是根據layout_..xml檔案中的id來獲取元件的控制代碼。獲取到控制代碼後就可以對其進行操作了，本例中在獲取到控制代碼後直接定義了所有元件的監聽函式。
由於MainActivity實現了OnClickListener介面，我們可以直接在類的內部實現onClick方法，根據傳來的View來確定是哪一個元件發出了onClick的訊號，並作對應處理。
onCreateOptionsMenu方法用來新建一個選單，該選單在使用者按下選單鍵/設定鍵時被撥出。
onOptionsItemSelected方法用來響應選單選項，裡面有一個Switch結構可以區分出是哪個選單項被選擇了，然後就可以作對應處理。
這裡要注意onAbout方法。當介面上的“關於”按鈕被按下時，onAbout方法被呼叫。該方法中新建並激活了一個Intent，用來啟動一個指定的新的Activity。intent.setClass()第一個引數是發起Intent的源Activity，第二個引數是目標Activity。startActivity( intent )將新建一個目標Activity。源Activity是否關閉取決於是否在startActivity方法之後執行了finish()方法。如果執行finish()，則關閉當前Activity，並跳到新的Activity；如果不執行finish()，則當前Activity會被儲存到系統的"Back Stack"中，然後跳到新Activity，當新Activity關閉後，源Activity就又會被啟用變為當前Activity。
主介面上有個“關於”按鈕，點選之後就會跳到另一個名為AboutActivity的Activity中，程式碼清單如下：
package com.example.icalculator;
import android.app.Activity;
import android.os.Bundle;
import android.widget.Button;
import android.content.Intent;
import android.view.View;
import android.view.View.OnClickListener;
public class AboutActivity extends Activity {
private Button backButton;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_about);
backButton = ( Button ) findViewById( R.id.about_info_back_button );
backButton.setOnClickListener( new OnClickListener(){
public void onClick( View v ){
/**
* 這個按鈕的目的僅僅是關閉“關於”的Activity。
* 如果這裡又新建立了一個Intent，則在跳轉的時候又會新建立一個MainActivity。
* 因此這裡不應該新建Intent，直接關閉AboutActivity就可以了。
* 因為之前從MainActivity跳轉過來的時候並沒有把該MainActivity，
* 本AboutActivity關閉後，就會自動恢復到之前的那個MainActivity。
*
*/
/*
Intent intent = new Intent();
intent.setClass( AboutActivity.this, MainActivity.class );
startActivity( intent );
*/
finish();
}
});
}
}
看到這裡大家肯定會奇怪，整個程式中並沒有包含對運算表示式進行計算的程式碼。當用戶按下等於號"="時，APP會呼叫calculating()方法，可以看到這個方法仍然是空的。這部分程式碼的可移植性比較強，但是寫起來需要考慮的東西比較多。很久以前我用C++寫過一個，有空再移植到Java下面吧。