Fondamentaux du Développement Natif Android: Comprendre l'Architecture et les Composants de Base

1. Introduction au développement natif Android

1.1. Qu'est-ce que le développement natif ?

Le développement natif fait référence à la création d'applications qui sont spécifiquement conçues et optimisées pour une plateforme particulière. En utilisant les outils et les langages recommandés par le fournisseur de cette plateforme, ces applications tirent pleinement parti des fonctionnalités et des capacités de celle-ci. Dans le contexte d'Android:

• Langage : Généralement Kotlin ou Java
• IDE : Android Studio

Ainsi, les applications natives sont conçues pour offrir une performance et une intégration optimales avec l'écosystème Android.

Info importante : Une application native est conçue pour fonctionner sur un appareil ou une plateforme particulière, garantissant ainsi la meilleure performance et expérience utilisateur.

1.2. Avantages du développement natif

• Performance optimale : Les applications natives, conçues spécifiquement pour Android, peuvent fonctionner plus rapidement et plus efficacement que leurs homologues hybrides.

• Intégration profonde : Accès à toutes les fonctionnalités de l'appareil (caméra, GPS, accéléromètre, etc.), offrant ainsi une expérience utilisateur riche et immersive.

• Expérience utilisateur cohérente : En adhérant aux normes de conception d'Android, les applications natives assurent une expérience homogène.

• Mises à jour et support : Adoptez rapidement les dernières fonctionnalités et mises à jour fournies par Google, garantissant compatibilité et sécurité.

1.3. Différences entre natif et développement hybride

Ainsi, bien que les applications hybrides offrent l'avantage de cibler plusieurs plateformes avec un seul code, elles peuvent manquer de certaines fonctionnalités et performances offertes par les applications natives.

2. Architecture de base d'Android

2.1. Vue d'ensemble de l'architecture Android

L'architecture d'Android est conçue pour être modulaire et évolutive. Elle est composée de plusieurs couches qui interagissent entre elles, permettant aux applications de bénéficier pleinement des fonctionnalités du dispositif tout en garantissant sécurité et efficacité.

A connaître : Android est basé sur le noyau Linux, qui gère les fonctions essentielles comme la gestion de la mémoire, la sécurité et le réseau.

2.2. Le système d'exploitation Android

Android, étant un système d'exploitation open source, a l'avantage d'être en constante évolution grâce à la vaste communauté de développeurs qui contribue à son amélioration. Le système d'exploitation lui-même se compose de :

• Noyau Linux : C'est le cœur du système, responsable de la gestion des ressources.
• Bibliothèques natives : Celles-ci fournissent des interfaces pour des fonctionnalités telles que le rendu graphique et la gestion des bases de données.
• Android Runtime : Il contient les bibliothèques essentielles qui permettent d'exécuter les applications Android, y compris la machine virtuelle Dalvik.

2.3. Les couches de l'architecture

• Noyau Linux : La fondation d'Android. Il gère les opérations de bas niveau comme les pilotes d'appareils et la gestion de la mémoire.

• Bibliothèques et Android Runtime : Offrent un ensemble de fonctionnalités pour concevoir des applications robustes. Ces bibliothèques incluent SQLite, WebKit et OpenGL.

• Framework d'application : C'est ici que les développeurs interagissent directement lors de la création d'applications. Cette couche offre des services tels que les fournisseurs de contenu, les gestionnaires d'activités et les services de notifications.

• Applications : C'est le niveau le plus élevé, où se trouvent les applications que les utilisateurs interagissent directement, qu'il s'agisse d'applications système ou d'applications téléchargées depuis le Play Store.

2.4. Importance de comprendre l'architecture

Comprendre l'architecture d'Android est crucial pour tout développeur aspirant à maîtriser le développement natif Android. Cela permet de :

• Optimiser les performances : En connaissant le fonctionnement interne, il est plus facile de créer des applications réactives.
• Assurer la compatibilité : Avec une multitude de dispositifs Android, une bonne compréhension aide à éviter les problèmes de compatibilité.
• Garantir la sécurité : En comprenant les mécanismes de sécurité intégrés à Android, on peut concevoir des applications sécurisées.

En somme, une connaissance approfondie de l'architecture d'Android est la clé pour développer des applications efficaces, compatibles et sécurisées.

3.2. Services

Un Service est un composant qui s'exécute en arrière-plan pour accomplir des opérations de longue durée ou pour effectuer des travaux pour des processus distants, sans nécessiter d'interaction avec l'utilisateur.

Exemple de code d'un Service :

1public class MonService extends Service {
2    @Override
3    public IBinder onBind(Intent intent) {
4        return null;
5    }
6
7    @Override
8    public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
9        // Le code du service s'exécute ici
10        return START_STICKY;
11    }
12}

Points clés :

• Les services ne disposent pas d'interface utilisateur.
• Ils peuvent s'exécuter en arrière-plan même lorsque l'utilisateur n'interagit pas avec l'application.
• Ils sont utiles pour des opérations comme les téléchargements, les mises à jour, et les notifications.
• Pour arrêter un service, il faut appeler stopService() ou stopSelf().

3.3. Broadcast Receivers

Les Broadcast Receivers écoutent et réagissent à des messages système ou des messages d'application. Ces messages peuvent être des notifications d'événements tels que l'état du réseau ou l'état de la batterie.

Exemple de code d'un BroadcastReceiver :

1public class MonReceiver extends BroadcastReceiver {
2    @Override
3    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
4        if (Intent.ACTION_BOOT_COMPLETED.equals(intent.getAction())) {
5            // Code à exécuter au démarrage du système
6        }
7    }
8}

Points clés :

• Les Broadcast Receivers n'ont pas d'interface utilisateur.
• Ils sont déclarés dans le manifeste de l'application.
• Ils peuvent démarrer une activité, un service ou envoyer une notification.

3.4. Content Providers

Content Providers gèrent l'accès aux données d'une application. Ils encapsulent les données et fournissent des mécanismes pour définir des permissions sur ces données.

Exemple de code pour accéder à un Content Provider :

1Uri uri = ContactsContract.Contacts.CONTENT_URI;
2Cursor cursor = getContentResolver().query(uri, null, null, null, null);

Points clés :

• Ils sont utilisés pour partager des données entre différentes applications.
• Ils sont basés sur un modèle CRUD (Créer, Lire, Mettre à jour, Supprimer).
• Les données peuvent être stockées dans des bases de données SQLite, des fichiers, sur le web, etc.

Pour une compréhension approfondie des composants Android, il est recommandé de consulter la documentation officielle d'Android.

4. Cycle de vie des applications Android

4.1. Comprendre le cycle de vie d'une activité

L'une des caractéristiques fondamentales d'une application Android est son cycle de vie. Ce dernier est défini par une série d'états à travers lesquels une activité transite tout au long de son existence. La compréhension de ces états et des transitions associées est cruciale pour le développement d'applications robustes et performantes.

1Diagramme du cycle de vie :
2
3                          +-----------+
4                          |   Start   |
5                          +-----------+
6                                |
7                                v
8                          +-----------+
9                          |  onCreate |
10                          +-----------+
11                                |
12                                v
13                          +-----------+
14                          |  onStart  |
15                          +-----------+
16                                |
17                                v
18                          +-----------+
19                          |  onResume |
20                          +-----------+
21                                |
22                                |
23   +------------------------+    +--------------------------+
24   |                        |    |                          |
25   v                        |    |                          v
26+-----------+               |    |                     +-----------+
27|  onPause  |<--------------+    +-------------------->| onDestroy |
28+-----------+                                        +-----------+

Points clés :

• onCreate(): L'activité est créée.
• onStart(): L'activité devient visible.
• onResume(): L'activité commence à interagir avec l'utilisateur.
• onPause(): L'activité est en arrière-plan mais pas encore détruite.
• onDestroy(): L'activité est détruite.

4.2. Gestion de l'état et persistance des données

Au fur et à mesure que l'activité passe par différents états, il est vital de gérer et de conserver les informations importantes. Par exemple, si un utilisateur remplit un formulaire et que l'activité est interrompue (par un appel entrant, par exemple), il serait frustrant pour lui de retrouver le formulaire vide après la reprise de l'activité.

Shared Preferences est l'un des moyens les plus courants pour stocker de petites quantités de données.

1val sharedPref = activity?.getSharedPreferences("MyPref", Context.MODE_PRIVATE)
2val editor = sharedPref?.edit()
3editor?.putString("key_name", "value")
4editor?.apply()

D'autres méthodes incluent l'utilisation de bases de données SQLite, de Room ou même de solutions de stockage en nuage pour des données plus volumineuses.

4.3. Interaction entre les composants

Les composants d'Android tels que les activités, les services, et les broadcast receivers ne fonctionnent pas en isolation. Ils interagissent souvent entre eux pour offrir une expérience fluide à l'utilisateur. Par exemple, une activité peut démarrer un service pour effectuer une opération en arrière-plan.

Intent est un mécanisme fondamental pour faciliter cette interaction. Voici comment vous pourriez démarrer une nouvelle activité avec un intent :

1val intent = Intent(this, NewActivity::class.java)
2startActivity(intent)

Il est crucial de comprendre ces interactions pour construire des applications réactives et performantes.

5. Conception d'interfaces utilisateur natives

5.1. Les vues et les dispositions

Dans Android, une vue est un objet qui dessine quelque chose à l'écran que l'utilisateur peut interagir avec. Des éléments tels que les boutons, les champs de texte, et les images sont des exemples de vues. Toutes ces vues héritent de la classe de base View.

Les dispositions (ou layouts en anglais) déterminent comment les vues enfant sont organisées à l'écran. Quelques-uns des dispositions les plus courants incluent LinearLayout, RelativeLayout et FrameLayout.

1val button = Button(this)
2button.text = "Cliquez-moi"

5.2. Utilisation de XML pour la conception d'UI

XML est le langage de prédilection pour définir l'UI dans Android. Chaque élément XML correspond à une vue ou à un layout. Par exemple, pour définir un bouton :

1<Button
2    android:id="@+id/my_button"
3    android:layout_width="wrap_content"
4    android:layout_height="wrap_content"
5    android:text="Cliquez-moi" />

En utilisant XML, les développeurs peuvent séparer la logique de l'application de sa présentation, ce qui rend le code plus propre et plus facile à gérer.

5.3. Comprendre les styles et les thèmes

Un style est une collection de propriétés visuelles que vous pouvez appliquer à des vues. Ils permettent d'éviter la répétition en regroupant des ensembles de propriétés réutilisables. Par exemple, vous pourriez avoir un style pour vos boutons pour assurer une cohérence dans votre application.

Un thème est similaire à un style, mais il est destiné à être appliqué à une activité ou à l'ensemble de l'application, plutôt qu'à une vue individuelle.

1<style name="MyButtonStyle">
2    <item name="android:textSize">20sp</item>
3    <item name="android:textColor">#FFFFFF</item>
4</style>

Il est crucial de comprendre l'utilisation des styles et des thèmes pour assurer une cohérence dans la conception de l'UI et faciliter la maintenance à long terme.

6. Interaction avec les bases de données

6.1. SQLite: Base de données légère pour Android

SQLite est une bibliothèque en C qui fournit une base de données légère sur disque ne nécessitant pas de serveur dédié, et permet à l'application d'avoir un accès complet. C'est la solution de stockage de données recommandée pour les applications Android individuelles.

Contrairement aux bases de données traditionnelles, SQLite ne nécessite pas de processus de configuration ou d'administration. Chaque base de données est stockée dans un fichier unique sur le dispositif.

1val dbHelper = object : SQLiteOpenHelper(context, DATABASE_NAME, null, DATABASE_VERSION) {
2    override fun onCreate(db: SQLiteDatabase) {
3        // Création de tables et initialisation
4    }
5}

6.2. Opérations CRUD dans SQLite

CRUD signifie Create, Read, Update, Delete. Ces opérations sont les bases de n'importe quelle interaction avec une base de données.

• Create : Ajouter de nouvelles entrées.
• Read : Lire des informations existantes.
• Update : Mettre à jour des informations existantes.
• Delete : Supprimer des informations.

1val values = ContentValues().apply {
2    put(FeedEntry.COLUMN_NAME_TITLE, title)
3    put(FeedEntry.COLUMN_NAME_SUBTITLE, subtitle)
4}
5val newRowId = db?.insert(FeedEntry.TABLE_NAME, null, values)

6.3. Autres solutions de stockage

Outre SQLite, Android propose d'autres solutions pour stocker des données:

• Shared Preferences : Pour stocker des paires clé-valeur.
• Files: Pour stocker des données sous forme de fichiers.
• Room: Une surcouche de SQLite qui offre une interface plus intuitive et simplifiée.
• Cloud: Des solutions comme Firebase offrent la possibilité de stocker des données directement dans le cloud, permettant une synchronisation en temps réel entre plusieurs dispositifs.

Il est essentiel de choisir la solution la plus adaptée en fonction des besoins spécifiques de l'application et de la quantité de données à gérer.

7. Communication avec le réseau

7.1. Utiliser les API REST avec Android

Les API REST (Representational State Transfer) permettent aux applications Android de communiquer avec des serveurs et d'autres services sur Internet. Elles sont essentielles pour échanger des données entre le client et le serveur.

La plupart des applications modernes nécessitent une certaine forme d'interaction avec des serveurs via des API REST, que ce soit pour récupérer des données, envoyer des informations ou effectuer diverses autres opérations.

1val url = URL("https://api.exemple.com/data")
2val connection = url.openConnection() as HttpURLConnection
3connection.requestMethod = "GET"
4val inputStream: InputStream = connection.inputStream

7.2. Bibliothèques populaires pour les requêtes réseau

Réaliser des requêtes réseau directement peut être fastidieux et source d'erreurs. Heureusement, il existe plusieurs bibliothèques qui facilitent cette tâche sur Android:

• Retrofit: Une bibliothèque type-safe HTTP pour Android et Java. Elle simplifie le code nécessaire pour consommer des services web JSON ou XML.
• OkHttp: C'est un client HTTP efficace qui supporte les connexions SPDY, les mises en cache, et qui peut être combiné avec Retrofit pour une performance accrue.
• Volley: Une bibliothèque de Google qui facilite le chargement d'images et le traitement de requêtes réseau.

7.3. Gestion des états réseau et des erreurs

La gestion des erreurs et des états réseau est cruciale pour offrir une bonne expérience utilisateur. Quelques points à considérer:

• Détection de la connectivité: Avant d'effectuer une requête, vérifiez si l'appareil est connecté à Internet.
• Gestion des temps de réponse: Utilisez des timeouts pour vous assurer que votre application ne reste pas bloquée indéfiniment.
• Traitement des codes d'erreur HTTP: Les réponses HTTP peuvent retourner des codes d'erreur (comme 404 ou 503). Il est essentiel de les traiter correctement.
• Feedback à l'utilisateur: Informez toujours l'utilisateur si quelque chose ne fonctionne pas ou s'il y a un problème avec la connexion réseau.

1val connection = url.openConnection() as HttpURLConnection
2connection.connectTimeout = 5000 // 5 secondes
3connection.readTimeout = 5000 // 5 secondes
4if (connection.responseCode != HttpURLConnection.HTTP_OK) {
5    // Gérer l'erreur
6}

7. Communication avec le réseau

7.1. Utiliser les API REST avec Android

Les API REST (Representational State Transfer) permettent aux applications Android de communiquer avec des serveurs et d'autres services sur Internet. Elles sont essentielles pour échanger des données entre le client et le serveur.

La plupart des applications modernes nécessitent une certaine forme d'interaction avec des serveurs via des API REST, que ce soit pour récupérer des données, envoyer des informations ou effectuer diverses autres opérations.

1val url = URL("https://api.exemple.com/data")
2val connection = url.openConnection() as HttpURLConnection
3connection.requestMethod = "GET"
4val inputStream: InputStream = connection.inputStream

7.2. Bibliothèques populaires pour les requêtes réseau

Réaliser des requêtes réseau directement peut être fastidieux et source d'erreurs. Heureusement, il existe plusieurs bibliothèques qui facilitent cette tâche sur Android:

• Retrofit: Une bibliothèque type-safe HTTP pour Android et Java. Elle simplifie le code nécessaire pour consommer des services web JSON ou XML.
• OkHttp: C'est un client HTTP efficace qui supporte les connexions SPDY, les mises en cache, et qui peut être combiné avec Retrofit pour une performance accrue.
• Volley: Une bibliothèque de Google qui facilite le chargement d'images et le traitement de requêtes réseau.

7.3. Gestion des états réseau et des erreurs

La gestion des erreurs et des états réseau est cruciale pour offrir une bonne expérience utilisateur. Quelques points à considérer:

• Détection de la connectivité: Avant d'effectuer une requête, vérifiez si l'appareil est connecté à Internet.
• Gestion des temps de réponse: Utilisez des timeouts pour vous assurer que votre application ne reste pas bloquée indéfiniment.
• Traitement des codes d'erreur HTTP: Les réponses HTTP peuvent retourner des codes d'erreur (comme 404 ou 503). Il est essentiel de les traiter correctement.
• Feedback à l'utilisateur: Informez toujours l'utilisateur si quelque chose ne fonctionne pas ou s'il y a un problème avec la connexion réseau.

1val connection = url.openConnection() as HttpURLConnection
2connection.connectTimeout = 5000 // 5 secondes
3connection.readTimeout = 5000 // 5 secondes
4if (connection.responseCode != HttpURLConnection.HTTP_OK) {
5    // Gérer l'erreur
6}

8. Conclusion et ressources pour aller plus loin

8.1. Les tendances actuelles en développement natif Android

Le développement Android est en constante évolution avec l'émergence de nouvelles technologies et pratiques. Voici quelques tendances notables :

• Kotlin Multiplatform : Cette fonctionnalité de Kotlin permet de partager le code entre différentes plateformes (iOS, Android, Web, etc.). En savoir plus.
• Jetpack Compose : Un nouveau framework UI moderne pour Android qui utilise le paradigme déclaratif pour créer des interfaces intuitives. En savoir plus.
• Android 12 et au-delà : Avec chaque nouvelle version d'Android, de nouvelles fonctionnalités et améliorations sont introduites. Restez informé via le blog officiel des développeurs Android.

8.2. Importance de la mise à jour constante des connaissances

La technologie évolue rapidement, et le domaine du développement Android ne fait pas exception. Il est crucial pour les développeurs de:

• Participer à des conférences et des ateliers.
• Suivre des cours en ligne, par exemple sur Udacity ou Coursera.
• Se tenir informé grâce à des blogs, forums, et communautés comme Stack Overflow ou le forum Android Developers.

8.3. Ressources recommandées pour approfondir

Pour ceux qui souhaitent aller plus loin dans le développement Android, voici quelques ressources essentielles :

• Livres : "Android Programming: The Big Nerd Ranch Guide" est un excellent ouvrage pour commencer.
• Blogs : Android Authority et le blog officiel des développeurs Android.
• Documentations : La documentation officielle Android est incontournable pour tout développeur Android.