Ingeniería Systems: Conceptos de las Aplicaciones Android

1. Características de las aplicaciones Android

Las Aplicaciones Android se forman con uno o más de los siguientes componentes: actividades, servicios, proveedores de contenidos y receptores de mensajes. Cada componente tiene una funcionalidad diferente en la aplicación; incluso la aplicación puede activar cada uno de los componentes de forma individual; es más, otras aplicaciones también los pueden activar.

El archivo de manifestación (manifest) indica todos los componentes que usa la aplicación; en él también deben declararse todos los requisitos necesarios de la misma como, por ejemplo, la versión mínima de Android, las configuración mínima de hardware, etcétera.

El código que no es de la aplicación, como las imágenes, cadenas de internacionalización, diseño de la interfaz de usuario, otros recursos, etcétera, puede incluir distintas configuraciones en función del idioma del teléfono o diseños de la interfaz del usuario en función de los diferentes tamaños de pantalla.

Las aplicaciones de Android están escritas en el lenguaje de programación Java. Las herramientas de SDK de Android compilan este código, junto con sus datos y los archivos de recursos, en un paquete Android. Este archivo tiene la extensión .apk y lo utiliza Android para instalar la aplicación.

Una vez instalada una aplicación en un dispositivo, Android la aloja en su propia caja de arena (sandbox). Sandbox, palabra del inglés que significa caja de arena (Sand+box), es un sistema informático que aísla los procesos; de esta manera se pueden ejecutar aplicaciones de forma independiente. Se utiliza para evitar la corrupción de datos del sistema donde éstos se ejecutan.

El sistema Android aplica el principio de “privilegios mínimos” (recuerda que Android se basa en el kernel de Linux). Es decir, cada aplicación, por defecto, sólo tiene acceso a los componentes que necesita para hacer su trabajo y nada más. Esto crea un entorno muy seguro en el que una aplicación no puede acceder a las partes de un sistema para las que no tiene permiso.

2. Componentes de las aplicaciones

Los Componentes de las aplicaciones son los elementos esenciales de una aplicación Android. Cada componente es un punto diferente de entrada por el que el sistema operativo puede interaccionar con la aplicación. No todos los componentes son verdaderos puntos de entrada, sino que algunos dependen unos de otros, aunque cada uno exista como una entidad separada en Android y desempeñe un papel específico que define el comportamiento general de la aplicación.

Existen los siguientes tipos de componentes de la aplicación:

Actividades (Activities): una actividad representa una pantalla única con una interfaz de usuario. Por ejemplo, una aplicación de correo electrónico puede tener una actividad que muestra una lista de correo electrónico nuevo, otra actividad que compone un correo y otra actividad que lee los mensajes. Aunque las actividades trabajan conjuntamente para dar la sensación de una única aplicación, cada una de ellas es independiente de las otras. Por lo tanto, otra aplicación externa diferente podría iniciar cualquiera de estas actividades (si la aplicación de correo electrónico lo permite). Por ejemplo, una aplicación que gestiona los contactos podría iniciar la actividad que compone nuevos mensajes de correo indicando como destinatario del mensaje al contacto seleccionado en la primera aplicación.

Una actividad se implementa a partir de la clase Java Activity. Más adelante veremos cómo se usa.
Puedes pensar en una actividad de Android como si fuera una ventana en una aplicación de escritorio o una página HTML en una aplicación Web. Android está diseñado para cargar muchas actividades pequeñas, por lo que se permite al usuario abrir nuevas actividades y pulsar el botón “Atrás” para ir a un estado anterior, al igual que se hace en un navegador web.

Servicios (Services): un servicio es un componente que se ejecuta en segundo plano y que realiza operaciones cada cierto tiempo. Un servicio no proporciona una interfaz gráfica al usuario. Por ejemplo, un servicio puede reproducir música en segundo plano mientras el usuario está en otra aplicación, o puede obtener información de Internet sin la interacción del usuario. Otros componentes, como una actividad, pueden iniciar un servicio e interactuar con él si es necesario.

Un servicio se implementa a partir de la clase Java Service. Más adelante veremos cómo se usa.

Proveedores de contenidos (Content providers): un proveedor de contenidos maneja el conjunto de datos compartido de la aplicación. Puede almacenar información en el sistema de archivos, en una base de datos SQLite, en Internet o en cualquier otro lugar de almacenamiento permanente al que la aplicación tenga acceso.

A través del proveedor de contenidos, otras aplicaciones pueden consultar e incluso modificar los datos (si el proveedor de contenidos lo permite). Por ejemplo, Android proporciona un proveedor de contenidos que gestiona la información de los contactos del teléfono. Por lo tanto, cualquier aplicación, con los permisos adecuados, puede hacer una consulta al proveedor de contenido de los contactos (ContactsContract.Data) para leer y escribir información sobre una persona en particular.
Los proveedores de contenidos se utilizan también para escribir y leer datos que son privados de la aplicación y no se comparten. Por ejemplo, una aplicación de Notas puede utilizar un proveedor de contenidos para guardar las notas.
Un proveedor de contenidos se implementa a partir de la clase ContentProvider y debe implementar un conjunto estándar de métodos (API) que permiten a otras aplicaciones interaccionar con él. Más adelante veremos cómo se usa.

Receptores de mensajes (Broadcast receivers): un receptor de mensajes responde a mensajes difundidos (broadcast) a todos los elementos del sistema. Por ejemplo, un mensaje puede anunciar que la pantalla se ha apagado, la batería está descargada o que se ha capturado una foto. Las aplicaciones también pueden emitir este tipo de mensajes para, por ejemplo, indicar a otras aplicaciones que ciertos datos ya han sido descargados en el dispositivo y están disponibles para ser utilizados. Aunque estos receptores de mensajes no muestran información en la interfaz del usuario, sí que pueden crear una notificación en la barra de estado (la barra que aparece arriba en Android) para alertar al usuario cuando se produce este tipo de mensajes.

Un receptor de mensajes se implementa a partir de la clase BroadcastReceiver y cada mensaje emitido es un objeto del tipo Intent (Intención). Más adelante veremos cómo se usa.

Componentes de la pantalla de inicio (Widgets): estos componentes visuales se usan principalmente en la Pantalla de inicio (HomeScreen) de Android para mostrar información que se actualiza periódicamente como, por ejemplo, un reloj, la previsión del tiempo, etcétera. Al tratarse de programación avanzada no los estudiaremos en este curso de iniciación a Android.

Otros componentes de Android son las Carpetas animadas (Live Folders) y los Fondos de pantalla animados (Live Wallpapers) en la Pantalla de Inicio. Las carpetas animadas permiten a Android mostrar información en la pantalla inicial sin necesidad de lanzar la aplicación correspondiente. Igualmente, al tratarse de programación avanzada, no los estudiaremos en este curso de iniciación a Android.

Un aspecto único del diseño del sistema Android es que cualquier aplicación puede iniciar un componente de otra aplicación. Por ejemplo, si es necesario para la aplicación abierta capturar una imagen con la cámara de fotos, seguramente ya exista otra aplicación que hace eso y que la aplicación inicial puede reutilizar en lugar de desarrollar el código necesario para capturar la foto. Únicamente hay que iniciar la actividad de la aplicación de la cámara de fotos y capturar la imagen. La sensación del usuario es como si la cámara formara parte de la aplicación inicial.

Cuando el sistema arranca un componente, éste inicia un proceso (si no está ya en ejecución) para que la aplicación cree las instancias de las clases necesarias del componente.

Por ejemplo, si una aplicación inicia la actividad de la aplicación de la cámara que hace fotos, la actividad se ejecuta en el proceso que pertenece a la aplicación de la cámara, no en el proceso de la aplicación original que ha hecho la llamada a la otra aplicación. Por lo tanto, a diferencia de otros sistemas operativos, las aplicaciones de Android no tienen un punto de entrada único (no hay función main()).

Debido a que el sistema ejecuta cada aplicación en un proceso independiente con permisos restringidos, ésta no puede activar directamente un componente de otra aplicación, sino que es el sistema operativo Android el encargado de hacerlo. Por lo tanto, para activar un componente de otra aplicación es necesario enviar un mensaje al sistema que especifica su intención (clase Intent) de iniciar un componente en particular. Por lo tanto, el sistema operativo es el encargado de activar el componente solicitado.