作者：王家林
出版社：电子工业出版社
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Android开发三剑客——UML、模式与测试试读：
前言
设计、编码、测试是Android项目实施的三个黄金阶段。
Android应用开发人员如何提升功力，从而成功地成为高级工程师或者架构师呢?
这是任何一个渴望提升Android应用的开发人员都很关心的问题。
那么，您精通UML吗?您精通设计原则和设计模式吗?您精通Android的测试驱动开发吗?
UML和设计原则、设计模式是成为架构师的必备基本功，某种程度上来说，一个Android应用开发工程师如果开始学习UML和设计原则、设计模式，就已经表明他想成为一位架构师了。Android测试驱动开发可以极大地推动他成为Android高级工程师，他编写的代码将更加有效、精确、强壮，将更利于您的团队协作。
本书即是为满足Android开发人员上述渴求而著的。
1）上篇对UML在Android开发过程中的应用进行了细致的分析
UML是面向对象分析与设计时的行业标准，在谈面向对象的分析、设计时就不能不谈UML。
解读Android的最佳指导思想就是面向对象思想，无论是应用程序框架还是HAL，都是在面向对象思想的指导下来实施的。
Android的产品开发已经有四年多的时间，在这四年多的时间里，全球的各大厂商和工程师全力投入，创造出了无数多姿多彩的产品和应用程序。然而遗憾的是，一直以来，Android产品开发（尤其是应用程序的开发）的混乱是众所周知的，现在是要改变的时候了。
Google已经为改变而做出了重大行动，尤其是Android 4.0的推出，制定了很多产品和程序开发的标准。对软件工程师而言，使用UML规范整个程序的开发，是最佳的选择。
本书上篇以一个重量级的案例——Android多线程断点续传下载器为例，细致剖析了每一个细节，读者稍加改造即可做出Android平台上的文件下载器。书中以Android多线程断点续传下载器为例，细致入微地讲解了UML的9种图（Diagram）：用例图、类图、对象图、组件图、部署图、时序图、协作图、状态图、活动图。
对上述9种Diagram细致的学习，可使读者在分析、设计、开发Android程序时如虎添翼，游刃有余。
2）中篇的核心在于设计原则和设计模式
历史已经证明：Android是一个“气象万千”的开放式系统。就技术角度而言，对模式淋漓尽致的应用无疑是其内在的最为重要的原因之一。
Alexander在《建筑的永恒之道》中给出的模式的经典定义是：每个模式都描述了一个在我们的环境中不断出现的问题，并描述了该问题的解决方案的核心。通过这种方式，你可以无数次地使用那些已有的解决方案，无须再重复相同的工作。
从一般意义上讲，模式包括架构模式、设计模式、编码模式或者语言惯例。
何谓设计模式?设计模式是在某种情境下，针对某种问题的典型、通用的解决方案。这里的关键词如下。
● 情境：在特定情境下反复出现的情况，要求使用模式必须分析清楚事实；
● 问题：一般来说，就是你要实现目标或要解决的目标；
● 解决方案：典型的、通用的解决方案，应是引人深思和举一反三的解决方案。
设计模式是被发现的，不是被创造的。
设计模式来自哪里?当然是来自人类和宇宙相互的作用。它是人类长期为追求更加美好的生活而获得的经验和智慧的结晶。
其实，模式理论的基本思想起源于中国。每一个炎黄子孙的身体里都流淌着模式的血液。模式充斥于中国历史和现实生活中各个方面，无孔不入！《孙子兵法》中到处都是模式，当然也包括设计原则。“置之死地而后生”就是其中的一种模式，三十六计中的“美人计”、“欲擒故纵”都是模式。现在这些模式都成了古今中外各行各业研究学习的对象。据说美军攻打伊拉克的时候就使用了《孙子兵法》中的很多战争模式。
医学中也是如此，如扁鹊的“望闻问切”。望，指观气色；闻，指听声息；问，指询问症状；切，指摸脉象——合称“四诊”。“望闻问切”是中医看病的一般步骤。这是不是很像模板模式呢?
当然诸多模式也可以联手，开发中如日中天的MVC模式就是设计模式联合优化的一种模式。当然，准确地说，MVC不能说是设计模式，因为MVC划分的维度过大，MVC属于架构模式。
在模式中，在一些比较重要的场合或者一个比较重量级的书中，你可能时不时地听到“力”这个关键字，不要被“力”搞糊涂了！按照笔者的理解，“力”是实现目标的约束条件，这种约束条件可能把你带向光明的一面——实现目标，也可能带入痛苦的深渊——远离目标。
其实每一种事物都是在各种力的相互作用下存在和发展或者毁灭的。正如地球的外貌是各种相互作用的结果一样，软件分析、设计、开发、测试及维护的各个阶段也都是各种力相互平衡的结果。
Android就是一个淋漓尽致地应用了各种模式的系统，如Facade Pattern、监听器模式、适配器模式、单例模式、代理模式，等等；正是由于这些模式的应用，为Android增添了无限的风韵，也支撑了Android自身的开放性。
3）下篇对Android开发中的测试问题进行了详细的阐述
JUnit的口号：Keep the bar green to keep the code clean。（1）单元测试只是证明你没有错，但并不能够证明你是对的；（2）要想最大程度地证明你是对的，必须精心设计和编写测试用例（Test Case），尤其要注意测试时的边界值和特殊情况等；（3）单元测试主要用来判断程序执行的结果与预期的结果是否一致；（4）单元测试不能够改变源代码。
任何规模稍大的公司，它在软件部门都至少会有两个至关重要的子部门：
● 软件开发部门；
● 软件测试部门。
一般而言，开发和测试是由不同的人负责的，这是传统意义上的测试。随着测试驱动开发理念的发展和普及，尤其是敏捷思想的风靡，测试的重要性日益增长。在测试驱动开发的实践中，先由软件开发工程师编写好测试代码，然后才编写真正的实现代码。
由上面的内容可知，测试是何等的重要！
对测试还不了解的朋友可能会感觉非常奇怪：为什么是先编写好测试代码，然后才编写真正的代码呢?一般情况下不是先编写好代码，然后才对代码进行测试的吗?如果连代码都没有编写，那测试什么呢?
答案：此处的测试主要指以单元测试为基础的测试。
单元测试是需要软件开发部门去完成的，而不是测试部门。
在开发软件的时候，我们通常都是多人协作去完成一个项目。既然是多人协作，就必然涉及分工，具体到每个人会完成该项目的不同部分，而且部分和部分之间会有交互关系，一个工程师要完成的部分可能需要另外的工程师提供的代码服务。
基于协作的团队工作，就提出一个要求：如何确保我提交给其他工程师的代码是正确的?
答案：单元测试。
对，在把自己的代码提交给项目组的其他人之前，必须编写单元测试，来测试自己所提供的接口和功能的正确性。
单元测试的另外一个好处：这是最好的代码使用说明书。
本书代码包可在电子工业出版社官网（www.phei.com.cn）下载，也可通过微盘进行下载（关注http：//weibo.com/pheicombook，进入微盘下载。）扫描封面二维码，即可进入相关网址。
希望本书可以帮助Android应用开发工程师提高设计和测试能力，开启通往高级工程师、架构师之路。
王家林
上篇 UML
UML 是面向对象分析与设计时的行业标准，谈面向对象的分析、设计时就不能不谈UML。
对软件工程师而言，使用UML规范整个程序的开发，是最佳的选择。
第1章 项目分析
1.1 为什么要选择Android多线程断点续传下载器作为本书讲解UML时的项目
Android多线程断点续传下载器涉及了Android应用开发大部分的核心知识点和难点：（1）Android中主线程和非主线通信机制：Handler、Looper、Message、MessageQueue。（2）多线程的编程、管理。（3）Android网络编程。（4）IoC技术，自己动手实现设计模式中的Listener模式。（5）Activity、Service、数据库编程等。（6）文件系统。（7）缓存。
本章用一个项目去贯穿整个Android项目的学习，理论和实践相结合，设计和编码并举。
1.2 细致剖析Android多线程断点续传下载器
首先看一下多线程断点续传下载器的运行效果图，如下图所示。
其实上面运行效果的基本原理如下图所示。
1.Android多线程的实现思想（1）可以根据记录当前的下载位置，实现断点下载。
如果现在需要下载一个大小为29 MB的文件，当下载到5 MB时，临时有事情，关闭之后普通的下载器不能帮助我们继续下载，而是必须重新开始，而多线程下载器（如迅雷）可以帮助我们记录下上次下载的位置，当再次下载时可以从记录的位置继续下载。（2）下载速度快。
使用多线程下载文件可以更快地完成文件的下载，多线程下载文件之所以快，是因为其抢占的服务器资源多。假设服务器同时最多服务100个用户，在服务器中一条线程对应一个用户，100条线程在计算机中并非并发执行，而是由CPU划分时间片轮流执行，如果A应用使用了99条线程下载文件，那么相当于占用了99个用户的资源。假设一秒内CPU分配给每条线程的平均执行时间是10 ms，A应用在服务器中一秒内就得到了990 ms的执行时间，而其他应用在一秒内只有 10 ms 的执行时间。就如同一个水龙头，在每秒出水量相等的情况下，放 990 ms的水肯定比放10 ms的水要多。
实现多线程操作的可以分为：
● 取得网络连接；
● 初始化多线程下载信息；
●“开辟”硬盘空间；
● 将网络数据放入已申请的空间中；
● 关闭资源。
通过下图来加深对多线程的理解。
此文件的大小是6 MB，共有三条线程同时进行下载，实现过程如下所示。（1）首先要根据要访问的URL路径去调用openConnection（）方法，得到HttpUrlConnection对象。HttpUrlConnection调用它的方法得到下载文件的长度，然后设置本地文件的长度。
可以使用RandomAccessFile随机访问类。
RandomAccessFile和File的区别：
RandomAccessFile将FileInputStream和FileOutputStream整合到一起，而且支持将从文件的任意字节处读或写数据，File类只是将文件作为整体来处理文件的，不能读写文件。
调用setLength（filesize）方法设置文件的长度，file可以达到下载文件的长度，但是它的内部不存在我们要下载文件的的数据，而是File类的特有的一些初始化的数据。（2）根据文件长度和线程数计算每条线程下载的数据长度和下载位置。例如，文件的长度为6 MB，线程数为3，那么，每条线程下载的数据长度为2 MB，每条线程开始下载的位置如上图所示。
需要计算每一条线程需要下载的长度、每条线程下载的开始位置。例如，如果每一条线程是2 MB，那么第一条线程就是从0开始，第二条就是从2开始，以此类推。
但是这样就引出了一个问题：在下载时，怎样去指定这些线程开始下载的位置呢?
HTTP协议已经为我们解决了这个问题，它可以给我们提供一个Range头。（3）使用HTTP的Range头字段指定每条线程从文件的什么位置开始下载，例如，指定从文件的2 MB位置开始下载文件，代码如下所示。
我们设置的请求头Range字段，就是bytes=2097152，2 MB的字节，比如说指定了上图的线程2，在下载的过程中只要设置了这个头，那么它就会从文件的A→B开始下载。
每条线程在各自的文件下载完之后，需要将下载完的文件保存到一定的位置。这样就引入了RandomAccessFile类。（4）保存文件，使用RandomAccessFile类指定每条线程从本地文件的一定位置开始写入数据。
下面的代码就可以指定从文件的什么位置开始写入数据。
用时序图演示在此工程中实现多线程、断点下载的思路，每条线程负责写文件的某一段的数据，如下图所示。
整个工程的结构图如下图所示。
多线程、断点实现过程如下：（1）首先设计main.xml页面，当在DownLoadActivity.java中单击下载按钮时，就会触发其单击事件，在单击事件内部中调用download（）方法用于实现下载功能。（2）编写实现下载的download（）方法，并在方法内开启一个线程，在其run（）方法中“new”FileDownloader类。返回下载文件的大小和已经下载的数量。
● 在FileDownloader类中构造线程下载器。
● 在download方法中调用FileService类中操作线程的下载记录业务方法，得到各个线程的最后下载位置。
● 将DownloadProgressListener接口以对象的形式当做参数传入download方法中。（3）在FileDownloader类中的download方法中“new”DownloadThread类实现断点多线程下载，并存储在指定的文件中。DownloadThread线程返回文件是否下载完成。（4）在FileDownloader类中的download方法中完成未下载完的补救方案。（5）如果已经下载完成，则删除数据库中的文件，并通过DownloadProgressListener接口中的onDownloadSize方法得到已经下载文件的数量。（6）将下载文件的大小和已经下载的数量已经返回给新开启的线程中，通过Handle异步通信实现页面重绘。将文件的下载进度显示在UI界面上。
完成此功能需要解决的技术要点：
● 完成页面UI和布局文件；
● 数据库中记录各线程已经下载的信息，对各个线程的下载记录进行操作；
● 构造下载器；
● 实现下载功能，并同时可以得到实时的各个线程的下载数量；
● 完成下载的进度的实时更新；
● 得到下载文件的名字；
● 完成页面的实时更新。
因为多线程文件下载涉及Web服务端和Android客户端，所以需要分别建立这两部分工程。
2.Android多线程断点续传下载之服务器端
服务端的核心功能是提供一个相对比较大的文件以供Android客户端下载使用，具体建立过程如下所示。（1）建立一个动态的Web工程“ServerForMultipleThreadDownloader”，如下图所示。
一切采用默认设置，单击“Finish”按钮完成工程的创建。此时的工程视图如下图所示。（2）把一个相对比较大的音频文件加入到WebContent的根目录下，例如，笔者这里加入的是笔者自己的CNN录音文件，文件名为“CNNRecordingFromWangjialin.mp3”，加入后的工程视图如下图所示。（3）发布服务端Web工程，如下图所示。
发布后的Eclipse内置的浏览器显示如下图所示。
此时在该浏览器中输入http：//localhost：8080/ServerForMultipleThreadDownloader/CNNReco-rdingFromWangjialin.mp3，出现如下图所示的页面。
因为安装了浏览器的播放器的缘故，此时笔者的计算机上正在播放自己模仿的CNN新闻播音。
至此，Web服务器端实现并发布成功。
3.Android多线程断点续传下载之Android客户端（1）新建Android工程，工程的名字为“MultipleThreadContinuableDownloaderForAndroid4”，如下图所示。
单击“Next”按钮，选择默认的Android 4.0平台，如下图所示。
单击“Next”按钮，把包名设为“com.wangjialin.internet.multipleThreadContinuableDown-loaderForAndroid4”，单击“Finish”按钮完成。此时的工程视图如下图所示。（2）完成主界面main.xml，其具体内容如下所示。
在main.xml中我们用到了水平进度条ProgressBar，这是Android所定义的，我们如果要访问Android系统中定义的样式，就必须加一个“?”，也就是说要引用Android系统中的样式。
style=＂?android：attr/progressBarStyleHorizontal＂这里面的样式和以前接触过的 css 样式很相似，主要定义页面显示的一个风格。我们在下载的过程中，还用到了百分率，我们用 textview来表示，用到了Andorid的居中显示android：gravity=＂center＂，内容可以居中对齐。
此时打开main.xml的Graphical Layout视图，如下图所示。
从上图中可以看到，需要定义path、button、stopbutton等几个字符串资源，具体的strings.xml内容如下所示。
此时再看main.xml的Graphical Layout视图就不会有显示问题了，如下图所示。（3）完成数据库的设计、实现以及对数据库的操作。
数据库中表的字段有id，downpath，threadid，downlength。
● id：代表数据记录的主键。
● threadid：代表线程的id。
● downlength：代表线程下载的最后位置。
● downpath：代表当前线程下载的资源，因为一个下载器可能会同时下载很多资源。
此时建立自己的数据库管理类，负责数据库和数据表的创建、升级、初始化等工作。
创建数据库管理类DBOpenHelper，该类需要继承“android.database.sqlite.SQLiteOpen Helper”，如下图所示。
DBOpenHelper的具体内容如下所示。
接下来建立数据库业务操作类，如下图所示。
单击“Finish”按钮完成创建，FileService的具体内容如下所
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]