Kuinka optimoida Android-sovelluksen käyttöliittymää: Layoutit ja suorituskyvyn parantaminen

Android-sovelluksen käyttöliittymän (UI) rakenne koostuu monista eri elementeistä, joita kutsutaan View:iksi. Näiden View:iden järjestäminen oikein ja tehokkaasti on avainasemassa, jotta sovellus toimii sujuvasti ja responsiivisesti. Käytämme usein Layoutit, jotka määrittävät, miten nämä View:t asetetaan ruudulle ja miten ne reagoivat käyttäjän toimiin. Tämä prosessi voi kuitenkin olla monivaiheinen ja vaikuttaa sovelluksen suorituskykyyn, erityisesti monimutkaisissa käyttöliittymissä.

Yksi tärkeimmistä elementeistä on LayoutParams, joka määrittää, kuinka näkymät sijoitetaan ja mitkä niiden mittasuhteet ovat. Näiden asetusten avulla voidaan säätää esimerkiksi marginaaleja ja välimatkoja, jolloin käyttöliittymä mukautuu eri näyttökokoihin. Tämän avulla voidaan vaikuttaa sovelluksen visuaaliseen ulkoasuun ja käyttökokemukseen. Tärkeä seikka on, että jokaisella View:llä on omat LayoutParamsit, joiden avulla määritetään sen koko ja sijainti. Tällöin, jos esimerkiksi haluamme siirtää napin paikkaa käyttäjän toiminnan perusteella, voimme muuttaa sen marginaaleja dynaamisesti, kuten seuraavassa esimerkissä:

java
Copy code
Button button = (Button)findViewById(R.id.button);

button.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View view) {
        ((TextView)findViewById(R.id.textView)).setText("Muutos suoritettu!");
        LinearLayout.LayoutParams params = (LinearLayout.LayoutParams)view.getLayoutParams();
        params.leftMargin += 5;
    }
});

Tämä koodi asettaa napille tapahtumankuuntelijan, joka muuttaa tekstin näkyvyyttä ja siirtää nappia vasemmalle ruudulla, kun käyttäjä klikkaa sitä.

Käyttöliittymän optimointi Hierarchy Viewerillä

Ennen kuin aloitamme käyttöliittymän optimoinnin, on tärkeää ymmärtää Androidin Layout-prosessi, joka tapahtuu aina, kun näkymä renderöidään. Layoutin luonti tapahtuu kolmen päävaiheen kautta: mitoitus (measure), asettelu (layout) ja piirtäminen (draw). Prosessi alkaa vanhemmasta näkymästä, joka sitten asettaa lastensa paikat ja mitat. Tämä luo Layout-puun, jossa vanhempi on juurisolmu ja lapsinäkymät sen alaisia.

Esimerkiksi, jos meillä on sisäkkäisiä LinearLayouts, jokaisella tasolla on oma mitoitusprosessi. Tämä johtaa siihen, että laajemmat ja tasaisemmat layoutit, kuten RelativeLayout, voivat olla tehokkaampia kuin syvästi sisäkkäiset layoutit, jotka vaativat useita mittaus- ja asetteluaskelia. Tämä saattaa tuntua yksinkertaiselta esimerkiltä, mutta se voi vaikuttaa suorituskykyyn erityisesti, jos käyttöliittymässä on suuri määrä elementtejä.

Lint-työkalun käyttö

Android Studio tarjoaa myös Lint-työkalun, joka automaattisesti tarkistaa koodin mahdollisia suorituskykyongelmia, kuten syviä layoutteja tai tarpeettomia vanhempia ja lehtinäkymiä. Lint voi varoittaa, jos layoutin rakenne ei ole optimoitu, ja tarjota ratkaisuja ongelmien korjaamiseen. Esimerkiksi, jos Layout on liian syvä, Lint voi antaa varoituksen, joka muistuttaa meitä tarpeettomien tasojen poistamisesta.

ViewStub ja sen hyödyllisyys

ViewStub on toinen tehokas työkalu, joka voi auttaa optimoimaan layoutteja. ViewStubin avulla voidaan ladata näkymät "laiskasti" vasta, kun niitä tarvitaan. Tämä vähentää muistinkäyttöä ja parantaa sovelluksen suorituskykyä, koska näkymä ei jää aina muistiin, jos sitä ei tarvita. Tämä on erityisen hyödyllistä silloin, kun sovelluksessa on harvoin käytettäviä toimintoja, kuten tulostusominaisuus, jotka eivät ole välttämättömiä käyttöliittymän alkuperäisessä tilassa.

ViewStubin käyttö tapahtuu seuraavasti:

java
Copy code
((ViewStub) findViewById(R.id.viewStubPrint)).setVisibility(View.VISIBLE);

Tai vaihtoehtoisesti:

java
Copy code
View view = ((ViewStub) findViewById(R.id.viewStubPrint)).inflate();

Näin ViewStub voidaan ladata vain tarvittaessa, ja sen alkuperäinen ID poistetaan layoutista, kun se on luotu.

Suorituskyvyn parantaminen

Käyttöliittymän optimointi ei rajoitu vain sen visuaaliseen asetteluun. Se koskee myös sitä, kuinka näkymät ja niiden elementit ladataan ja piirtyvät laitteelle. Liian monimutkaiset ja syvälle sisäkkäiset layoutit voivat hidastaa sovelluksen toimintaa, erityisesti vanhemmilla laitteilla. Tämän vuoksi on tärkeää harkita layoutin suunnittelua tarkkaan ja käyttää työkaluja, kuten Hierarchy Viewer, Lint ja ViewStub, auttamaan suorituskyvyn parantamisessa.

Miten luoda ja käyttää mukautettuja komponentteja ja tyylejä Android-sovelluksissa

Android-sovelluksen luominen ja räätälöinti edellyttää usein omien komponenttien ja tyylien luomista. Vaikka Android tarjoaa laajan valikoiman valmiita käyttöliittymäkomponentteja, on usein tarpeen luoda mukautettuja näkymiä, jotka täyttävät tarkat vaatimukset. Tämä luku käsittelee mukautettujen komponenttien luomista ja tyylien käyttöä Androidissa, pitäen mielessä sekä suorituskyvyn että joustavuuden.

Ensimmäinen askel mukautetun komponentin luomisessa on ymmärtää, kuinka Androidin näkymät toimivat. Näkymä (View) on peruskomponentti, joka on vastuussa sisällön piirtämisestä ja käyttäjän vuorovaikutuksesta. Mukautettu komponentti voidaan luoda laajentamalla View-luokkaa ja ylikirjoittamalla onDraw()-menetelmä. Tämä menetelmä on tärkeä, koska sen avulla voidaan määrittää, miten komponentin sisältö piirretään näytölle.

Mukautetun komponentin avulla voi kuitenkin tehdä paljon enemmänkin. Esimerkiksi voidaan lisätä kuuntelijafunktioita, ylikirjoittaa onMeasure()-menetelmä tai käyttää komponenttia suoraan Android Studio IDE:ssä. Nämä lisätoiminnot voivat olla tarpeen, kun halutaan tarkempaa hallintaa komponentin käytöstä ja ulkonäöstä.

Mikäli tarpeet eivät ole kovin monimutkaisia, voi olla järkevää käyttää olemassa olevia widgettejä sen sijaan, että luodaan täysin uusi mukautettu komponentti. Esimerkiksi, jos tarvitset vain yksinkertaisia toimintoja, kuten valintaikkunan tai painikkeen, voit laajentaa olemassa olevaa widgetiä ilman tarvetta koodata koko komponenttia alusta alkaen. Tällöin ei välttämättä tarvitse ylikirjoittaa onDraw() tai onMeasure() -menetelmiä, sillä olemassa olevat widgetit huolehtivat piirtämisestä ja mittaamisesta omissa metodeissaan.

Toinen vaihtoehto on käyttää monimutkaisempia komponentteja, kuten yhdistettyjä säätimiä (compound controls). Yhdistetty säätimen, kuten yhdistelmälaatikon (combo box), avulla voidaan ryhmitellä kaksi tai useampia komponentteja yhdeksi käyttöliittymäelementiksi. Yleensä yhdistetty säätimen luominen tapahtuu laajentamalla Layout-luokkaa eikä View-luokkaa, koska komponentteja on useita. Tällöin ei tarvitse ylikirjoittaa piirtämistä, koska kukin komponentti huolehtii itsestään.

Tyylit tarjoavat toisen tavan hallita käyttöliittymän ulkoasua. Androidin tyylit mahdollistavat sen, että määritellään komponentin ulkoasua erikseen käyttöliittymän koodista, mikä tekee sovelluksen muokkauksesta ja laajentamisesta helpompaa. Tyylit määritellään XML-resurssitiedostossa, ja ne voivat sisältää asetuksia, kuten fontin koon, värit, marginaalit ja niin edelleen. Tämä mahdollistaa yhtenäisen ulkoasun koko sovelluksessa, ja tyylien käyttö tekee koodista siistimpää ja helpommin ylläpidettävää.

Esimerkiksi voidaan luoda oma tyyli TextView-komponentille ja liittää tämä tyyli XML-tiedostossa määritettyyn näkymään. Tyylin määrittäminen tapahtuu seuraavilla askelilla:

1. Avaa styles.xml-tiedosto ja lisää uusi tyyli määrittelemällä se XML-tiedostossa.

2. Määritä tyyli esimerkiksi MyStyle-nimiseksi ja aseta halutut ulkoasuasetukset, kuten fontin väri ja koko.

3. Liitä tämä tyyli activity_main.xml-tiedostossa olevaan TextView-elementtiin asettamalla tyyliattribuutti: style="@style/MyStyle".

4. Sovellusta suorittaessa tai suunnittelutilassa näet uuden tyylin vaikuttavan TextView:hen.

Tyylit tekevät myös sovelluksen visuaalisesta ilmeestä johdonmukaisemman ja helpottavat sen muokkaamista eri kokoisilla ja eri teemalla varustetuilla laitteilla.

On myös hyvä muistaa, että tyylit eivät ole vain ulkoasuasetuksia. Ne voivat sisältää myös toiminnallisia asetteluja, kuten marginaalit ja täytteet, jotka vaikuttavat siihen, kuinka komponentit sijoittuvat ja käyttäytyvät näytöllä. Tällöin tyylin käyttö voi parantaa käyttöliittymän responsiivisuutta ja joustavuutta.

Lopuksi on tärkeää muistaa, että mukautetun komponentin luominen tai tyylien käyttö ei ole aina paras ratkaisu kaikissa tilanteissa. Usein olemassa olevien komponenttien laajentaminen tai valmiiden widgettien käyttäminen voi olla tehokkaampaa ja vähemmän virhealtista. Mutta jos sovelluksen vaatimukset ovat erityisiä, kuten monimutkainen piirtäminen tai erityisvaatimukset käyttöliittymän ulkoasun suhteen, mukautetut komponentit ja tyylit tarjoavat tarvittavat työkalut ongelman ratkaisemiseksi.

Miten muuntaa sovelluksen koordinaatit näytön koordinaateiksi?

Kun alkuperäiset rajat on asetettu, seuraava askel on laskea lopulliset rajat. Tavoitteena on säilyttää alkuperäinen kuvasuhde, jotta kuva ei veny tai vääristy. Tämä on tärkeää, sillä vääristynyt kuva vaikuttaa käyttäjäkokemukseen ja visuaaliseen laatuun. Tässä vaiheessa on laskettava, kuinka rajat on säädettävä niin, että alkuperäinen kuvasuhde pysyy muuttumattomana laajennetussa ImageView:ssä. Esimerkki kuvasta, joka on näytetty johdannossa, havainnollistaa kuvan koon muuttamista, mutta tämä voi vaihdella kuvan ja laitteen mukaan.

Kun alkuperäiset ja lopulliset rajat on laskettu, voidaan siirtyä animaation luomiseen. Tässä tapauksessa luodaan neljä animaatiota, yksi jokaiselle suorakulmion kulmalle, kuten seuraavassa koodissa näkyy:

java
Copy code
animatorSet.play(ObjectAnimator.ofFloat(mImageViewExpanded, View.X, startBounds.left, finalBounds.left))

    .with(ObjectAnimator.ofFloat(mImageViewExpanded, View.Y, startBounds.top, finalBounds.top))
    .with(ObjectAnimator.ofFloat(mImageViewExpanded, View.SCALE_X, startScale, 1f))
    .with(ObjectAnimator.ofFloat(mImageViewExpanded, View.SCALE_Y, startScale, 1f));

Näillä kahdella rivillä määritellään animaation ulkonäkö:

java
Copy code
animatorSet.setDuration(1000);
animatorSet.setInterpolator(new AccelerateInterpolator());

setDuration()-metodi määrittää, kuinka kauan animaation tulee kestää aiemmin asetettujen siirtymien toteuttamiseksi. setInterpolator() puolestaan hallitsee, kuinka siirtymät tehdään. Tässä vaiheessa käytetty "AccelerateInterpolator" lisää animaatioon kiihtyvyyttä, mikä tekee sen visuaalisesti sujuvammaksi. Animaation käynnistämisen jälkeen käytämme start()-metodia ja tallennamme nykyisen animaation mCurrentAnimator-muuttujaan, jotta animaatio voidaan tarvittaessa keskeyttää.

Lisäksi luodaan AnimatorListenerAdapter, joka reagoi animaation tapahtumiin ja tyhjentää mCurrentAnimator-muuttujan, kun animaatio on valmis.

Kun käyttäjä painaa laajennettua kuvaa, sovellus piilottaa laajennetun ImageView:n ja näyttää pikkukuvan jälleen. Voimme luoda käänteisen zoomausanimaation mImageViewExpanded-tapahtumassa käyttäen laajennettuja rajoja lähtöpisteenä ja palaten pikkukuvan rajoihin. On kuitenkin huomattavaa, että tämän olisi todennäköisesti helpompaa luoda suoraan zoomFromThumbnail()-metodissa, jotta lähtö- ja loppurajat ei tarvitse laskea uudelleen.

Animaation oletuskesto

Esimerkkikoodissa käytettiin 1000 millisekuntia animaation keston määrittämiseen. Käytimme tarkoituksella pitkää kestoa, jotta animaatio olisi helpompi nähdä. Androidissa voi kuitenkin saada oletusarvoisen animaation keston seuraavalla koodilla:

java
Copy code
getResources().getInteger(android.R.integer.config_shortAnimTime);

Tätä voidaan hyödyntää, jos halutaan käyttää sovelluksessa vakioanimaation kestoa, joka on tyypillinen monille Android-sovelluksille.

OpenGL ES:n ensimmäinen katsaus

Android tarjoaa monia työkaluja grafiikan ja animaatioiden käsittelemiseen. Vaikka Canvas ja drawable-objektit on suunniteltu mukautettuun piirtämiseen, kun tarvitaan korkeaa suorituskykyä, erityisesti 3D-pelaamisen grafiikkaa, Android tukee myös OpenGL ES:ää.

Open Graphics Library for Embedded Systems (OpenGL ES) on suunnattu upotettuihin järjestelmiin, kuten pelikonsoleihin ja älypuhelimiin. Tässä luvussa käydään läpi, miten OpenGL ES voidaan ottaa käyttöön Androidissa. Tämä luku ei mene syvälle OpenGL:n matemaattisiin tai teknisiin yksityiskohtiin, vaan tarjoaa käytännön esimerkkejä ja selittää perusperiaatteet.

Android tukee useita OpenGL ES:n versioita:

• OpenGL ES 1.0: Android 1.0

• OpenGL ES 2.0: Esiteltiin Android 2.2:ssa (API 8)

• OpenGL ES 3.0: Esiteltiin Android 4.3:ssa (API 18)

• OpenGL ES 3.1: Esiteltiin Android 5.0:ssa (API 21)

Tässä luvussa keskitymme OpenGL ES 2.0:aan ja sitä uudempiin versioihin, sillä nämä versiot ovat saatavilla lähes kaikilla Android-laitteilla. OpenGL ES 3.0 ja sitä uudemmat versiot vaativat laitevalmistajan tukemaa ajuria, mikä tarkoittaa, että vaikka sovellus pyörisi Android 5.0:lla, OpenGL 3.0 ja sitä uudemmat versiot eivät välttämättä ole käytettävissä. Tämän vuoksi on hyvä ohjelmointikäytäntö tarkistaa käytettävissä olevat OpenGL-versiot ajonaikana.

On myös tärkeää ymmärtää, että OpenGL:n käyttö vaatii laitteistotukea. Jotkin vanhemmat laitteet eivät tue OpenGL ES:n uudempiin versioihin sisältyviä ominaisuuksia, ja tämä voi vaikuttaa sovelluksen toimintaan ja suorituskykyyn. Tästä syystä on suositeltavaa aina tarkistaa laitteiston kyvyt ja valita käytettävät ominaisuudet sen mukaan.

Miten korjata OpenGL:n vääristynyt näyttöorientaatio ja lisätä kameranäkymä

OpenGL ES:llä työskenteleville sovelluskehittäjille on usein ongelma, joka ilmenee näyttöorientaation muuttuessa. Tämä tapahtuu, kun piirrettävä objekti vääristyy tai ei ole oikeassa mittasuhteessa, erityisesti mobiililaitteilla, joiden näytön kuvasuhde poikkeaa neliöstä. Yksi syy tähän on se, että OpenGL oletusarvoisesti olettaa näytön olevan täydellisen neliömäinen. Tämä oletus johtaa ongelmiin, kun sovellus yritetään näyttää laitteilla, joiden näytön kuvasuhde on jotain muuta kuin 1:1.

Ensimmäiseksi on tärkeää ymmärtää, että OpenGL ES käyttää oletusarvoisesti koordinaatteja, joissa yläoikea kulma on (1, 1, 0) ja alavasen kulma (-1, -1, 0). Tämä koordinaattijärjestelmä toimii hyvin, kun työskentelemme neliöiden kanssa, mutta ei ole sopiva laitteille, joilla on muita näytön kuvasuhteita. Ratkaisu tähän on käyttää projektioita, jotka muokkaavat näkymää siten, että sen mittasuhteet vastaavat laitteesi näyttöä.

Kun määritämme projektio-matriisin, meidän täytyy ottaa huomioon laitteen näytön leveys ja korkeus, ja mukauttaa nämä tiedot niin, että ne vastaavat koordinaatteja, joita OpenGL käyttää. Tätä varten käytämme Matrix.frustumM() -metodia, joka määrittelee perspektiivin kuvasuhteen laitteen näytön mukaan. Näin varmistamme, että piirretty geometria ei vääristy laitteen eri kokoisten näyttöjen mukaan.

Tässä on yksinkertaistettu esimerkki koodista, jossa asetamme projektio- ja kameranäkymän:

java
Copy code
public void onSurfaceChanged(GL10 unused, int width, int height) {
    GLES20.glViewport(0, 0, width, height);
    float ratio = (float) width / height;

    Matrix.frustumM(mProjectionMatrix, 0, -ratio, ratio, -1, 1, 3, 7);

}
public void onDrawFrame(GL10 unused) {
    Matrix.setLookAtM(mViewMatrix, 0, 0, 0, -3, 0f, 0f, 0f, 0f, 1.0f, 0.0f);
    Matrix.multiplyMM(mMVPMatrix, 0, mProjectionMatrix, 0, mViewMatrix, 0);
    GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    mTriangle.draw(mMVPMatrix);
}

Näin ollen saamme tasapainoisen ja oikean mittasuhteen piirrettävän objektin, kuten kolmion, myös silloin, kun laite käännetään pystysuorasta vaakasuuntaan tai päinvastoin. On tärkeää huomata, että vaikka OpenGL:n alkuperäinen käytäntö voi piirtää objekti neliömuodossa ilman huomioimista näytön oikeaa mittasuhdetta, lisäämällä nämä projektio- ja kameranäkymän asetukset voimme varmistaa, että piirrettävä geometria ei ole enää vääristynyt.

Tätä prosessia voidaan käyttää hyväksi myös jatkokehityksessä, kuten 3D-objektien pyörittämisessä tai liikuttelemisessa, joissa kameranäkymän ja projektio-matriisin hallinta on olennaista.

On myös tärkeää ymmärtää, että tämä lähestymistapa ei rajoitu vain kolmioiden piirtämiseen, vaan se voi laajentua mihin tahansa 3D-objekteihin. Jos haluat lisätä muita ominaisuuksia, kuten objektien liikuttamisen, kiertämisen tai skaalaamisen, tarvitset edelleen saman projektio- ja kameranäkymän määrittämisen, mutta voit lisätä lisälogiikkaa objektin sijainnin ja liikkeen määrittämiseksi.

Miten lisätä App42 API projektiin ja käyttää sen ominaisuuksia

App42 API:n integrointi sovellukseen tuo mukanaan laajan valikoiman mahdollisuuksia, joiden avulla voidaan parantaa sovelluksen toiminnallisuuksia. Yksi tärkeimmistä askeleista on käyttäjän rekisteröinti ja yhteyden luominen eri sovellustasoihin, kuten rekisteröitymisikkunaan ja sovelluksen pääruutuun. Tähän liittyy monia tärkeitä toimintoja ja tapahtumia, jotka on otettava huomioon, jotta sovellus voi toimia sujuvasti ja tehokkaasti.

Tämä sivu voi sisältää useita elementtejä, kuten painikkeita ja syöttökenttiä, joiden kautta käyttäjä voi syöttää tarvittavat tiedot. Esimerkiksi App42:n tarjoama sisäänkirjautumisominaisuus voi olla integroitu sovellukseen niin, että se tukee Googlen tai muiden palveluiden kirjautumista. On tärkeää, että käyttäjän tietoja käsitellään oikein ja turvallisesti, sillä väärin käsitellyt tiedot voivat johtaa sovelluksen toimimattomuuteen tai turvallisuusongelmiin.

Sovelluksen toiminta ei kuitenkaan rajoitu pelkästään rekisteröintiin. Toinen tärkeä osa-alue on sen toimivuus eri laitteilla ja eri olosuhteissa. Esimerkiksi käyttöliittymän tulee olla mukautuva ja tukea eri näyttökokoja sekä resoluutioita. Tämä vaatii erityisesti huolellista graafista suunnittelua, jotta kaikki sovelluksen osat näkyvät oikein riippumatta siitä, käytetäänkö sovellusta älypuhelimella vai tabletilta.

On myös otettava huomioon erilaisten laitteiden ja järjestelmäkomponenttien tuki. Esimerkiksi monilla laitteilla on erityisiä sensoritoimintoja, kuten gyroskoopit ja kompassit, jotka voivat olla hyödyllisiä sovelluksen toiminnoille. Tällöin on tärkeää hallita näiden antureiden tuottamat tiedot ja käyttää niitä sovelluksen tarpeiden mukaan.

Sovellusten kehittämisessä ja App42 API:n integroinnissa on otettava huomioon myös tietoturva. Kaikkien tietojen käsittelyssä on varmistettava, että käyttäjän yksityisyys ja turvallisuus eivät vaarannu. Tähän kuuluu muun muassa käyttäjän tunnistamisen ja salauksen varmistaminen. Tässä yhteydessä myös sovelluksen virhetilanteet, kuten "Application Not Responding" (ANR), on otettava huomioon ja käsiteltävä asianmukaisesti.

Endtext