Kategorie: Android

Liebe Freunde von „Android-Apps entwickeln mit Java“!

Fans spaßiger App-Bastelei!

Hurra!

Ich habe mein github-Repository um einen Haufen Beispielcode erweitert. Es handelt sich dabei durchweg um Android-Apps, die ein oder mehrere Best Practices in der Android-Entwicklung mit Java zeigen. „Best Practice“ heißt natürlich: Was ich für empfehlenswert halte, die Geschmäcker sind halt verschieden. Teilnehmer meiner Trainings kennen diesen Code schon, weil ich ihnen den ausführlich erklärt habe. Jetzt können Sie nochmal draufschauen – oder sich was kopieren, ist ja alles Open Source!

Mit dabei sind Samples zu Themen wie Fragments und Master-Detail-Flow, aber auch die guten alten DialogDemos, die auch das Buch erklärt. Brandneu ist eine Demo der neuen (aktuell noch in Alpha-Version erhältlichen) CameraX-API von Jetpack. Diese wird wahrscheinlich durch irgendwelche API-Änderungen ziemlich schnell obsolet; ich kann noch nicht versprechen, ob oder wann ich sie aktualisiere.

Ebenfalls bekannt aus meinem Buch ist der Kompass, der die Nutzung des Magnetometers und einen selbst gezeichneten View demonstriert. Ferner gibt es einen MiniMiniEditor, der das Speichern von Dokumenten mit dem StorageAccessFramework zeigt. Und last but not least die 9352. Wetterfrosch-App, die die schlechteste UI aller Zeiten aber dafür auch die lehrreichste Retrofit-Implementierung der letzten 23 Minuten mitbringt. Übrigens: Für nächste Woche sind 16 Grad angesagt! Hier, schauen Sie:

Diese App ist tatsächlich sinnvoll nutzbar – also, falls Sie noch keine Lieblings-Wetterfrosch-App installiert haben, nehmen Sie doch diese!

Viel Spaß mit dem Code. Beachten Sie bitte, dass bei Erscheinen einer neuen Gradle- oder Android-SDK-Tools-Version ggf. Aktualisierungen in der build.gradle vorzunehmen werden, da ich es absehbar nicht schaffe, alle Repositories aktuell zu halten.

Jeder, der schonmal eine Urkunde für seinen Zimmeraufräum-Weltmeister (6-jähriger Sohn) designt hat, weiß, dass man da mit Times New Roman und Arial keine Begeisterung auslöst. Auf 1001freefonts.com gibt es deutlich mehr als 1001 Schriftarten – aber wie kriegt man die in seine App?

Wer schonmal im Layout-Editor in Android Studio etwas herumprobiert hat, wird zumindest auf das hier gestoßen sein:

So weit, so langweilig – mehr als diese vier einfachen Varianten lassen sich hier nicht auswählen. Sie können nicht einfach einen Truetype-Font in irgendein Verzeichnis legen und dessen Namen hier hinschreiben. Wie geht’s also sonst?

Tatsächlich gibt es eine klassische Methode und eine neuere, die ich Ihnen hier kurz zeige.

Typefaces aus Assets

Die klassische Methode klappt nicht ohne Code. Dazu legen Sie zunächst die gewünschte Schriftart im TTF-Format ins Verzeichnis assets/fonts. Damit sorgen Sie dafür, dass die Schrift in Ihr APK eingebaut wird. (Der Verzeichnisname fonts ist willkürlich, Sie können ihn auch irgendwie nennen.)

An dieser Stelle eine freundlich gemeinte Warnung: Es sieht nicht nur unprofessionell aus, wenn Sie auf einem Bildschirm 10 verschiedene Schnörkelschriften verwenden – es kostet auch Speicher und Rechenzeit. Achten Sie darauf, nicht zu viele und nicht zu komplexe Schriften zu verwenden. Letzteres erkennen Sie an der Größe der TTF-Datei.

Und noch eine Warnung: Viele im Netz auffindbare Schriften verfügen nicht über deutsche Umlaute. Und die wenigsten bieten Unterstützung auch für ausgefallene Zeichen. Wenn Sie ohnehin keine fremden Schriftsysteme oder Sprachen unterstützen wollen, können Sie das getrost ignorieren – bedenken Sie aber, dass ein griechischer Nutzer Ihres Spiels beim Eingeben seines Namens für Ihre Online-Highscore-Liste möglicherweise griechische Zeichen verwenden möchte. Wenn Sie dem zugehörigen EditText eine Schriftart ohne griechische Buchstaben zugewiesen haben, sieht der Nutzer bloß kleine Rechtecke.

Genug Warnungen, kommen wir zum Programmcode.

Die Schriftart eines TextViews (oder einer Ableitung davon, wie Button) setzen Sie wie folgt:

textView.setTypeface(typeface);

Das zugehörige Typeface-Objekt erzeugen Sie mit einer einfachen Create-Funktion:

Typeface typeface=Typeface.createFromAsset(am, path);

Dabei ist am der AssetManager Ihres Contexts, den Sie innerhalb einer Activity mit getAssets() erhalten.

Als Pfad path übergeben Sie den Dateinamen Ihrer Schriftart relativ zum Verzeichnis assets.

Schriften per FontFamily

Die moderne Variante funktioniert ohne Code. Font-Definitionen per XML wurde in Android 8 eingeführt und funktioniert dank Rückwärtskompatibilität per AndroidX bis hinunter zu Android 4.1 (API 16), was für ungefähr 99% der verwendeten Geräte auf der Welt genügt.

Nunmehr gehören Ihre Schriftartdateien ins Verzeichnis res/font.

Diese referenzieren Sie einfach im TextView-Attribut fontFamily:

Es lassen sich außerdem FontFamilies definieren, so dass für fette oder kursive Schrift automatisch die passende Schriftartdatei zum Einsatz kommt. Mehr zu Fonts erfahren Sie in der offiziellen Dokumentation:

https://developer.android.com/guide/topics/ui/look-and-feel/fonts-in-xml

Ich wollte ja schon moppern: „Was hilft das Speicher sparende Google Go, wenn man die fette, große Google-App eh nicht deinstallieren kann?“
Aber es hilft tatsächlich, in Zahlen: Bei mir aufm Xperia 450 MB mehr freier Speicherplatz, wenn ich Google Go installiere und die Google-App deaktiviere (komplett deinstallieren geht ja nicht). Ob ich irgendwelche Features vermisse, oder ob Google Go sich mit der Zeit auch ein halbes Gigabyte reinpfeift, erzähl ich später …
Die Sache zeigt jedenfalls: Wenn man will (oder vom Boss dazu gezwungen wird), kann man durchaus speichersparend programmieren, liebe Entwickler!

Für unser neues Android-Gameprojekt (ist noch unter höchster Geheimhaltungsstufe) brauchte ich eine Physik-Engine. Natürlich trifft man als allererstes auf Box2D bzw. deren Java-Version jBox2D.

Ich griff zu letzterer, nachdem ich irgendwo gelesen hatte, der Performanceunterschied sei nicht allzu groß. Dass das Projekt seit 2014 kein Release mehr gesehen hat (aber durchaus Commits!), fand ich nicht weiter schlimm, es ist stabil, gut getestet, von recht hoher Codequalität und da die Physik selten Features hinzugewinnt, muss auch so eine Library nicht dauernd irgendwas nachziehen.

Ich litt etwas unter einem gewissen Mangel an Beispielcode – die meisten Programmierer verwenden heutzutage ja multiplattformhalber Unity und mühen sich nicht mit Android-Libraries ab. Ich bin da speziell – durch konsequente Nichtunterstützung von iPhones habe ich den Apfelkonzern schon an den Rand des Ruins gebracht.

Bei Levels mit etwas mehr physikalischen Objekten darin hatte die Engine merklich Probleme, die Framerate von mindestens 25fps zu halten, jedenfalls in Momenten mit vielen Kollisionen; teils flogen auch mal Teile durcheinander durch. Nun muss man wissen, dass jBox2Ds Funktion world.step() (die für die Physik zuständig ist) single-threaded ist, aber Phones und Tablets heutzutagen auch schon mit 2, 4 oder 8 Kernen daher kommen. Da wird eine Menge Potenzial nicht genutzt. Zwar gilt für die native C++-Version dasselbe, aber Maschinensprache ist eben per se schneller als Java.

Der große Aha-Effekt kam, als ich mir probeweise ein chinesisches Billig-Tablet beschaffte (XGody, 10 Zoll, knappe 70 Euro bei ebay, aber sogar mit OTG-Kabel in der Schachtel (zur hypercoolen Verwendung solcher Kabel in Kürze mehr an dieser Stelle)). Die Framerate sank bei Action im Bild auf unter 5 fps. Autsch.

Eine schnelle Messung ergab: Die Grafik ist nicht schuld, das komplette Zeichnen inklusive Debug-Hilfslinien etc. dauert (im TextureView) nur 25ms. Aber world.step() brauchte 40ms und mehr.

Also ging ich daran, jBox2D durch box2D zu ersetzen. Nun darf man sich das nicht zu einfach vorstellen, denn die Bibliothek gibt es nur im Quellcode, und übrigens auch auf dem Stand von 2014, wie gesagt: Seither hat sich an der Physik dieses Universums nichts verändert.

Die einzige praktikable Option heißt libgdx: Diese Multiplattform-Gameengine verfügt nämlich über ein Erweiterungsmodul, das die native box2D-Bibliothek enthält, und zwar verpackt in einen dünnen Java-Wrapper. Wie sich herausstellte, ließ sich jBox2D fast 1:1 durch libgdx-box2D ersetzen. Fast.

Ein paar Klassen heißen in box2D anders, z.B. Vector2 statt Vec2. Einige Attribute sind nur mit Gettern und nicht direkt zugreifbar. Und body.userdata lässt sich nicht über BodyDef setzen, nur direkt im Body. Eine Klasse AABB (zur Kollisionsberechnung) gibt es nicht, world.QueryAABB() nimmt direkt die Koordinaten des Rechtecks entgegen. Alles recht schmerzfrei.

Natürlich wollte ich nicht das ganze Projekt auf libgdx umstellen, deshalb konnte ich nicht den libgdx-eigenen Project-Wizard verwenden, der auf Wunsch direkt ein Gradle-Projekt mit Box2D-Unterstützung erzeugt. Und wie man das per Hand hinbekommt, steht nirgendwo. Also war probieren angesagt. Entscheidend sind ein paar Änderungen in der build.gradle. Als da wären:

android {
  ...
  defaultConfig {
    ...
    ndk {
      abiFilters "armeabi-v7a", "x86", "armeabi", "x86_64", "arm64-v8a"
    }
  }
}

Dies sorgt dafür, dass die App später die aufgeführten Architekturen unterstützt. Wichtig dabei: Ab 1. August ist Unterstützung der 64-Bit-Architekturen seitens Google Play obligatorisch!

sourceSets {
        main {
            jniLibs.srcDirs = ['lib']
        }
    }

Hiermit wird das Verzeichnis für die nativen Libs festgelegt. Aber woher kommen die?

task copyAndroidNatives {
    doFirst {
        file("lib/armeabi/").mkdirs()
        file("lib/armeabi-v7a/").mkdirs()
        file("lib/arm64-v8a/").mkdirs()
        file("lib/x86_64/").mkdirs()
        file("lib/x86/").mkdirs()

        configurations.natives.files.each { jar ->
            def outputDir = null
            if (jar.name.endsWith("natives-arm64-v8a.jar")) outputDir = file("lib/arm64-v8a")
            if (jar.name.endsWith("natives-armeabi-v7a.jar")) outputDir = file("lib/armeabi-v7a")
            if(jar.name.endsWith("natives-armeabi.jar")) outputDir = file("lib/armeabi")
            if(jar.name.endsWith("natives-x86_64.jar")) outputDir = file("lib/x86_64")
            if(jar.name.endsWith("natives-x86.jar")) outputDir = file("lib/x86")
            if(outputDir != null) {
                copy {
                    from zipTree(jar)
                    into outputDir
                    include "*.so"
                }
            }
        }
    }
}

tasks.whenTaskAdded { packageTask ->
    if (packageTask.name.contains("package")) {
        packageTask.dependsOn 'copyAndroidNatives'
    }
}

So wird Gradle beigebracht, die nativen Bibliotheken an Ort und Stelle abzulegen. (Man kann das später in Android Studio mit Analyze/APK… nachschauen.)

Fehlt noch:

configurations {
    natives
}
dependencies {
   ...
    implementation "com.badlogicgames.gdx:gdx-box2d:$gdxVersion"
    natives "com.badlogicgames.gdx:gdx-box2d-platform:$gdxVersion:natives-armeabi"
    natives "com.badlogicgames.gdx:gdx-box2d-platform:$gdxVersion:natives-armeabi-v7a"
    natives "com.badlogicgames.gdx:gdx-box2d-platform:$gdxVersion:natives-arm64-v8a"
    natives "com.badlogicgames.gdx:gdx-box2d-platform:$gdxVersion:natives-x86"
    natives "com.badlogicgames.gdx:gdx-box2d-platform:$gdxVersion:natives-x86_64"
}

Tatsächlich binde ich hier NUR gdx-box2d ein, und nicht die Hauptbibliothek libgdx selbst, die ich nicht brauche.

Die zu verwendende gdxVersion lege ich in der hierarchisch obersten build.gradle fest:

allprojects {
    repositories {
        google()
        jcenter()
        mavenCentral()
    }
    ext {
        gdxVersion = '1.9.9'
    }
}

Und nun zur Pointe: Die native Version der Bibliothek ist grob geschätzt um einen Faktor 25 schneller. Sogar das lahme-Ente-Tablet aus China erreicht damit eine spielbare Framerate:

Ein schnelleres Tablet oder Phone kommt locker auf 1ms Rechenaufwand für die Physik (also world.step()), während das Zeichnen „nur“ um einen Faktor 3 schneller ist. Aber da lässt sich sicher auch noch was optimieren, das soll ein andermal erzählt werden.

Der Teufel steckt aber mal wieder im Detail. Während jBox2D und box2d selbst ihre physikalischen Objekte (bodies) in verketteten Listen verwalten, benutzt der libgdx-Wrapper zusätzlich eine LongMap. Deren Schlüssel sind aber nicht sortiert, daher geht die Reihenfolge der Bodies zwischen Hinzufügen und Zeichnen verloren! Da keine Möglichkeit vorgesehen ist, eine z-Ebene mitzugeben, kann es passieren, dass Objekte vor anderen (also später) gezeichnet werden, die eigentlich dahinter gezeichnet werden sollen (also früher). Da hat wohl jemand tief geschlafen, als er den Wrapper implementiert hat. Mal sehen, wie ich das löse. Es bleibt spannend.

Fazit: Finger weg von jBox2D, sondern gleich die native Version nehmen. Schneller ist schöner.

Ich bedanke mich für die Aufmerksamkeit und gehe mal besser coden.