Android هو نظام تشغيل مفتوح المصدر مبني على نواة لينكس مع إضافة بعض التعديلات عليها ليعمل النظام على الهواتف المحمولة والحواسيب اللوحية، وغيرهما من الأجهزة الذكية المختلفة، ويتم تطوير إصدارات النظام بواسطة شركة جوجل.
الطبقات الرئيسية المكونة لنظام أندرويد
الصورة التالية توضح الهيكل الداخلي للأندرويد والطبقات الرئيسية المكونة لنظام التشغيل.
ينقسم نظام التشغيل إلى خمس طبقات وظيفتها كالآتي:
طبقة التطبيقات Application Layer (الطبقة العلوية)
وهي الطبقة التي نتعامل معها دائمًا كمستخدمين لنظام التشغيل، فهي تحتوي على تطبيقات النظام والتطبيقات التي نقوم بتحميلها من المتجر -وهي الطبقة التي سيعمل فيها تطبيقك في آخر هذا الدرس-، أمثلة على ذلك تطبيق الاتصال وتطبيق البريد الإلكتروني وتطبيق المتصفح.
الطبقة الخاصة ببيئة عمل التطبيقات Application Framework Layer
تحتوي تلك الطبقة على مكتبات بُنيت بلغة الجافا خصّيصًا لنظام تشغيل أندرويد وتوفر هذه المكتبات طرق الوصول إلى الموارد الخاصة بالهاتف مما يجعل تطوير التطبيقات أسهل -وهي الطبقة التي سنتعامل معها كمطوري تطبيقات للأندرويد- وأمثلة على ذلك:
طبقة المكتبات المطورة بلغة C و ++C (المعروفة باسم Libraries Layer)
وتحتوي هذه الطبقة على مكتبات مكتوبة بلغة C لقدرة لغة C على القيام بالمهام القوية بشكل كفء دون إهدار لموارد النظام. أمثلة على ذلك:
طبقة النواة (Kernel)
وهي الطبقة المسؤولة عن التعامل مع العتاد المختلف للهواتف فتحتوي على التعريفات الأساسية الخاصة بهذا العتاد كما توفر طريقة أبسط للطبقة العلوية للوصول لمميزات العتاد وهي نفس نواة لينكس.
تعتبر كل طبقة هي حلقة الوصل بينها وبين ما فوقها أو تحتها من طبقات، وكلما أتجهنا للأسفل كلما استُخدمت لغات وطرق أقرب في تعاملها مع العتاد كلغة C أو الأسمبلي مثلاً وكلما صعدنا للأعلى كلما استُخدمت لغات وطرق أسهل للمستخدم وتقدم خدمات غنية له كالجافا مثلاً.
إصدارات أندرويد
قبل البدء بتطوير التطبيقات ينبغي علينا معرفة ما هي إصدارات أندرويد، سأقوم سريعًا بذكر كافة إصدارات أندرويد المختلفة ورقم الإصدار ورقم الـ API الخاص بها.
Cupcake 1.5 API 3
Dount 1.6 API 4
Eclair 2.0 API 5
Froyo 2.2 API 8
Gingerbread 2.3.3 API 10
Honeycomb 3.0 API 11
Ice Cream sandwich 4.0 API 14
Jellybean 4.1 API 16
Kitkat 4.4 API 19
Lollipop 5.0 API 22
Marshmallow 6.0 API 23
nougat 7.0 API 24 جديد
بعد أن تعرفنا على إصدارات أندرويد تبقى علينا معرفة عدد مستخدمي كل إصدار منهم لأنه ليس بالضرورة أن يكون أحدث إصدار هو الأفضل لتطوير التطبيقات من أجله، فعدد المستخدمين لهذا الإصدار أحد العوامل المحددة لذلك.
تقوم جوجل شهرياً بنشر إحصائيات عن عدد مستخدمي كل إصدار من إصدارات أندرويد ويمكنك معرفتها عن طريق الرسم البياني التالي.
لكل إصدار من إصدارات أندرويد مزايا خاصة أُضيفت له لم تكن متوافرة في الإصدارات الأقدم، ولكي تستطيع بناء هذه المزايا في تطبيقك ينبغي اختيار الإصدار الأدنى المناسب لمزايا تطبيقك لأنك تستطيع دعم المزايا الخاصة بالإصدار الأدنى فقط، لذا كلما قمنا بدعم إصدارات أقدم كلما فقدنا المزايا الحديثة وفي المقابل نحصل على عدد مستخدمين أكثر وإذا قمنا بدعم أحدث الإصدارات سوف نحصل على مزايا أكثر وعدد مستخدمين أقل. لذا سنختار الحد الأدنى الذي سنحتاجه من المزايا دون خسارة عدد المستخدمين، وإصدار Jellybean يتيح لك مزايا جيدة واستهداف عدد مستخدمين أكبر لأن تطبيقك سيعمل على كل من Jellybean و kitkat و lollipop و marshmallow وما سيأتي بعد ذلك من إصدارات أحدث وهو كما يتضح في الرسم البياني السابق أكثر من 90% من مستخدمي أندرويد، ولكنه لن يعمل على أي هاتف يعمل بإصدار أقدم من Jellybean.
المتطلبات للبدء ببرمجة تطبيقات أندرويد
كل ما تحتاجه هو حاسوب يعمل بأي نظام من أنظمة التشغيل الرئيسية -ويندوز أو لينكس أو ماك- لتبدأ معنا هذه الدروس.
لا يوجد حاجة لمعرفة سابقة بلغة برمجة فسنتعلم معاً ما نحتاج إليه.
هذه الدروس موجهة بشكل أساسي للمبتدئين.
البرامج التي سنعمل عليها خلال الدروس القادمة:
JDK
Android Studio
ملاحظة: ينبغي تثبيت JDK أولاً قبل البدء في تثبيت Android Studio حيث أنه يحتاج إليه عند التثبيت.
الطبقات الرئيسية المكونة لنظام أندرويد
الصورة التالية توضح الهيكل الداخلي للأندرويد والطبقات الرئيسية المكونة لنظام التشغيل.
ينقسم نظام التشغيل إلى خمس طبقات وظيفتها كالآتي:
طبقة التطبيقات Application Layer (الطبقة العلوية)
وهي الطبقة التي نتعامل معها دائمًا كمستخدمين لنظام التشغيل، فهي تحتوي على تطبيقات النظام والتطبيقات التي نقوم بتحميلها من المتجر -وهي الطبقة التي سيعمل فيها تطبيقك في آخر هذا الدرس-، أمثلة على ذلك تطبيق الاتصال وتطبيق البريد الإلكتروني وتطبيق المتصفح.
الطبقة الخاصة ببيئة عمل التطبيقات Application Framework Layer
تحتوي تلك الطبقة على مكتبات بُنيت بلغة الجافا خصّيصًا لنظام تشغيل أندرويد وتوفر هذه المكتبات طرق الوصول إلى الموارد الخاصة بالهاتف مما يجعل تطوير التطبيقات أسهل -وهي الطبقة التي سنتعامل معها كمطوري تطبيقات للأندرويد- وأمثلة على ذلك:
- View System: وهي مكتبة تحتوي على العناصر اللازمة لإنشاء واجهة المستخدم مثل TextViews و Buttons و Checkboxes و غيرها من العناصر الخاصة بواجهة المستخدم.
Notification Manager: تحتوي هذه المكتبة على العناصر اللازمة لإنشاء و إرسال الإشعارات للمستخدم الخاصة بتطبيقك.- Telephony Manager: وهي المكتبة المسؤولة عن استقبال و إرسال المكالمات الهاتفية من داخل تطبيقك.
- Location Manager : وهي المكتبة المسؤولة عن تحديد المواقع باستخدام GPS Sensors المتواجدة بالهاتف.
طبقة المكتبات المطورة بلغة C و ++C (المعروفة باسم Libraries Layer)
وتحتوي هذه الطبقة على مكتبات مكتوبة بلغة C لقدرة لغة C على القيام بالمهام القوية بشكل كفء دون إهدار لموارد النظام. أمثلة على ذلك:
- SQLite: تستخدم للتعامل مع قواعد البيانات.
- OpenGL|ES: تستخدم للتعامل مع الرسوميات ثنائية و ثلاثية الأبعاد و تستخدم بشكل أكبر مع ثلاثية الأبعاد.
- FreeType: تستخدم للتعامل مع أنواع الخطوط المختلفة.
- Media FrameWork: تستخدم للتعامل مع الصيغ المختلفة لملفات الفيديو.
و تحتوى هذه الطبقة على مجموعة من المكتبات والتي تجعل المطور قادر على برمجة التطبيقات باستخدام لغة الجافا.
كما تحتوى على الآلة الافتراضية (Virtual Machine) المسؤولة عن تشغيل التطبيقات والتي تم تطويرها لكي تعمل على الهواتف المحمولة وتتميز باستهلاكها القليل للموارد من الذاكرة العشوائية والمعالج وبطارية الهاتف وتسمى بـ Dalvik Virtual machine.
ويعمل كل تطبيق داخل نسخة خاصة به من الآلة الافتراضية مما يميزها بالأمان فالتطبيق لا يستطيع أن يرى باقي التطبيقات ولا يستطيع الوصول إلى بيانات من داخل الهاتف دون علم المستخدم ومنحه الصلاحيات اللازمة لذلك - تلك الصلاحيات التي يتم منحها للتطبيق عند تحميله من المتجر- لذلك ينصح بالتدقيق فيما يحتاجه التطبيق من صلاحيات وألا تقوم بتحميل تطبيقات ذات صلاحيات زائدة عن حاجة التطبيق لكي يعمل ، وصُممت الآلة الافتراضية بطريقة تجعل أكثر من نسخة من الآلة الافتراضية تعمل معًا بسلاسة وذلك لكي يصبح المستخدم قادراً على تشغيل واستخدام أكثر من تطبيق معًا دون الشعور باختلاف في الأداء.
وهي الطبقة المسؤولة عن التعامل مع العتاد المختلف للهواتف فتحتوي على التعريفات الأساسية الخاصة بهذا العتاد كما توفر طريقة أبسط للطبقة العلوية للوصول لمميزات العتاد وهي نفس نواة لينكس.
تعتبر كل طبقة هي حلقة الوصل بينها وبين ما فوقها أو تحتها من طبقات، وكلما أتجهنا للأسفل كلما استُخدمت لغات وطرق أقرب في تعاملها مع العتاد كلغة C أو الأسمبلي مثلاً وكلما صعدنا للأعلى كلما استُخدمت لغات وطرق أسهل للمستخدم وتقدم خدمات غنية له كالجافا مثلاً.
قبل البدء بتطوير التطبيقات ينبغي علينا معرفة ما هي إصدارات أندرويد، سأقوم سريعًا بذكر كافة إصدارات أندرويد المختلفة ورقم الإصدار ورقم الـ API الخاص بها.
Cupcake 1.5 API 3
Dount 1.6 API 4
Eclair 2.0 API 5
Froyo 2.2 API 8
Gingerbread 2.3.3 API 10
Honeycomb 3.0 API 11
Ice Cream sandwich 4.0 API 14
Jellybean 4.1 API 16
Kitkat 4.4 API 19
Lollipop 5.0 API 22
Marshmallow 6.0 API 23
nougat 7.0 API 24 جديد
بعد أن تعرفنا على إصدارات أندرويد تبقى علينا معرفة عدد مستخدمي كل إصدار منهم لأنه ليس بالضرورة أن يكون أحدث إصدار هو الأفضل لتطوير التطبيقات من أجله، فعدد المستخدمين لهذا الإصدار أحد العوامل المحددة لذلك.
تقوم جوجل شهرياً بنشر إحصائيات عن عدد مستخدمي كل إصدار من إصدارات أندرويد ويمكنك معرفتها عن طريق الرسم البياني التالي.
لكل إصدار من إصدارات أندرويد مزايا خاصة أُضيفت له لم تكن متوافرة في الإصدارات الأقدم، ولكي تستطيع بناء هذه المزايا في تطبيقك ينبغي اختيار الإصدار الأدنى المناسب لمزايا تطبيقك لأنك تستطيع دعم المزايا الخاصة بالإصدار الأدنى فقط، لذا كلما قمنا بدعم إصدارات أقدم كلما فقدنا المزايا الحديثة وفي المقابل نحصل على عدد مستخدمين أكثر وإذا قمنا بدعم أحدث الإصدارات سوف نحصل على مزايا أكثر وعدد مستخدمين أقل. لذا سنختار الحد الأدنى الذي سنحتاجه من المزايا دون خسارة عدد المستخدمين، وإصدار Jellybean يتيح لك مزايا جيدة واستهداف عدد مستخدمين أكبر لأن تطبيقك سيعمل على كل من Jellybean و kitkat و lollipop و marshmallow وما سيأتي بعد ذلك من إصدارات أحدث وهو كما يتضح في الرسم البياني السابق أكثر من 90% من مستخدمي أندرويد، ولكنه لن يعمل على أي هاتف يعمل بإصدار أقدم من Jellybean.
المتطلبات للبدء ببرمجة تطبيقات أندرويد
كل ما تحتاجه هو حاسوب يعمل بأي نظام من أنظمة التشغيل الرئيسية -ويندوز أو لينكس أو ماك- لتبدأ معنا هذه الدروس.
لا يوجد حاجة لمعرفة سابقة بلغة برمجة فسنتعلم معاً ما نحتاج إليه.
هذه الدروس موجهة بشكل أساسي للمبتدئين.
البرامج التي سنعمل عليها خلال الدروس القادمة:
JDK
Android Studio
ملاحظة: ينبغي تثبيت JDK أولاً قبل البدء في تثبيت Android Studio حيث أنه يحتاج إليه عند التثبيت.
Emoticon Emoticon