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失敗しない！Androidアプリ開発最前線！
- 1. TS-#TS-6 1 失敗しない！ Androidアプリ開発最前線！ ～最新技術とセキュリティをおさえ、 効率的にAndroidアプリを開発する方法～ 日高 正博 / 住友 孝郎 / 藤田 竜史 / 木村 尭海 1
- 2. TS-#TS-6 セッション概要 2 • モバイル分野におけるAndroid – 大きなシェアを占めるプラットフォームに成長 – Android搭載製品が洪水のように登場 • Androidの課題と解決策を知る – 組込デバイスの課題、解決テクニック – アプリ開発セキュリティ・安全性リスク
- 3. TS-#TS-6 セッション概要 • Androidアプリ開発のポイント 1. 歴史＆最新動向から未来を解説 2. 開発の基本と効率化するための考え方 3. 分断化と組込アプリの省電力処理 4. セキュリティホール例と対策 3
- 4. TS-#TS-6 日高 正博 Android フレームワークからアプリケーションレイヤ まで。Dalvik VM/メモリ管理、デバイス制御が得意 自己紹介 Twitter Account @mhidaka 4
- 9. TS-#TS-6 Androidの歴史(2) • Android 1.X (Cupcake / Donut) • 2008年暮れ~2009年 最初のAndroid端末がリリース – Gmail、Google Maps、YouTube – Activity、Serviceなどアプリ基本 – WiFi、Bluetooth、無線環境 – ハードウェアAPIの搭載 9
- 11. TS-#TS-6 Androidの歴史(3) • Android 2.X (Éclair, Froyo, Gingerbread) – 2010年、スマートフォンとしての地位を確立 • 速度向上：JITコンパイラの導入、2～5倍の向上 • ブラウザ高速化、OpenGL ES 2.0対応 • 外部ストレージ、クラウド連携機能によるプッシュ配信 11
- 13. TS-#TS-6 Androidの歴史(4) • Android 3.2 (Honeycomb) – Android 3.0～3.2はタブレット向けに用意 – スマートフォンに搭載されることはないものの重要 な技術が多く採用され、のちのAndroid 4.0に継承 13
- 14. TS-#TS-6 Androidの歴史(5) • Android 4.x (Ice Cream Sandwich, JellyBean) – 2012年～、UIを洗練し、大画面化 – 応答性を改善 ハードウェア割込を活用して 描画、タッチ操作向上 – マルチユーザー、アシスタント検索 – NFCデータ交換「Android Beam」 14
- 17. TS-#TS-6 NFC • タッチするだけでデータ交換 • Android Beam、非接触ICカードの 読み書き Bluetooth • パーソナル(個人利用を主とした)ネッ トワークの構築 • 高音質なハンズフリー、健康機器に 対応したHDPを搭載 WiFi • 最も普及している無線規格 各デバイスとの高速接続 • Wi-Fi Directではピアデバイス通信、 P2Pが可能に USB • 既存の汎用デバイスと接続 • マウス、キーボードによるUI拡張など • USB Host、アクセサリ開発（ADK）対 応 17
- 19. TS-#TS-6 • 各ネットワーク機能の特徴 種類 説明 NFC Android Beamではタッチするだけで通信が可能 転送量が小さい。通信時の暗号化は未考慮 Bluetooth オーディオ接続など。用途ごとプロファイルを用意 ペアリングが必須。Low Energyは未対応 WiFi インターネット接続。高速ネットワーク通信が可能 アクセスポイント設定が煩雑、利用範囲が限定 USB 汎用機器が利用可能、HID、HOST等をサポート 開発の難度が高い。シンクロナス転送は非対応 ネットワーク機能の使い分け 19
- 21. TS-#TS-6 自己紹介 • 住友 孝郎 • 所属：株式会社ブリリアントサービス • 業務経歴 – 産業機器向けアプリ開発(MFC) – 製造業向けWebシステム開発(Java) – 家電製品向けAndroidアプリ開発 • モバイル、センシングデバイス – Androidアプリ開発 – Android+Arduinoを用いたロボット開発 21
- 22. TS-#TS-6 「開発を効率的に進めるために」のポイント • Androidアプリ開発の特徴 – Android OSやSDK（開発キット）に どのような開発ツールが整備されているか • Androidアプリ開発の問題と対策 – 実際の開発現場で発生した問題と解決策 22
- 24. TS-#TS-6 Android OSの特徴 • JavaだけどJavaではない – モバイル向けの独自バーチャルマシン 「Dalvik VM」の採用 • Webやデータベースなど複数ジャンルの技術 を同時に利用する – OSS、既存技術の有効活用 24
- 25. TS-#TS-6 汎用的なモジュールは整備済 • 画面のレイアウトを作りたい – XMLで記述、ロジックとの分離 • マルチスレッド化したい – 非同期実行用 AsyncTaskクラス、Handlerクラス • ネットワークプログラミング – 通信機能をまとめたHttpClientクラス • データベースを使いたい – SQLiteが整備、SqliteOpenHelperクラス • 異なるジャンルの機能がAndroidフレームワークに 取り込まれており、おいしいところを利用できる 25
- 26. TS-#TS-6 Android SDKに含まれるツール • 標準ツールだけで開発のほぼ全てが行える – Eclipseの開発支援機能 – コーディング、リファクタリング – デバッグ機能(ブレークポイント、デバッグ等) • 便利なAndroid開発のツール – レイアウトを確認したい → Hierarchy Viewer – テストの自動化 → JUnit、monkeyrunner – パフォーマンス測定 → traceview – メモリ解析を行いたい → hprof-conv 26
- 28. TS-#TS-6 開発の壁 • UI、マルチスレッド、データベース、HTTP等の 広い範囲の知識とスキルが必要 • 関連する知識とスキルが多いため、 コードの複雑化が発生しやすい • デバイスの種類が多岐に渡るため、 テストが大変 28
- 29. TS-#TS-6 何故、幅広いスキルが必要か(1) • 今までは分野間の交差が少なかった – スタンドアロンアプリ(MFC,C#,Java) • UI、マルチスレッド、DB – コンシューマ系Web • UI、DB、HTTPのスキルが必須 • マルチスレッドはほとんどフレームワークが吸収する – 業務系Web • コンシューマ系Webに近いが異なる • UIは帳票ベースが多い • 製造業やサービス業などでも異なる – 組込系 • UI、マルチスレッド、DB(独自が多い) 29
- 30. TS-#TS-6 何故、幅広いスキルが必要か(2) • Android OSは各分野のベストプラクティスが集められ ている – UI構築環境 • XMLで記述、ロジックとUIが分離、HTML,JS+CSSに似た考え方 – マルチスレッドプログラミング • Javaのスレッドモデルが利用可能 • シンタックスシュガーも整備されている – データベース処理 • フレームワークにSQLiteDatabase3が含まれている • ACID特性はフレームワーク側で保証している – ネットワーク（HTTP通信） • フレームワークにHttpClient(ライブラリ)が含まれている 30
- 31. TS-#TS-6 煩雑化する作業を如何に抑えるか • 各目的のベストプラクティスを把握する – 独自実装を避け、フレームワークに任せる • 標準の開発ツールの目的を理解する – ツールで解決できる問題はツールで解決する 31
- 32. TS-#TS-6 開発で使用できるもの • 標準ツールだけで開発のほぼ全てが行える – 統合開発環境 Eclipse – Android端末エミュレーターの整備 – タスクトレース機能 TraceView – レイアウト解析 Hierarchy Viewer • 汎用のJava開発用のツールが使える – Memory Analyzer（メモリのリーク解析） • Webアプリ、スタンドアロンアプリなど 別ジャンルの手法を応用可能 • Junitによるテスト自動化 32
- 33. TS-#TS-6 複雑化を避けるために • UI、マルチスレッド、DB、Webは相互依存を減らし、 独立して実装する • 整備されているシンタックスシュガーを使用する – 独自スレッド実装よりAsyncTaskクラスを使う – 独自DB構築よりSQLiteOpenHelperクラスを使う • JUnitのユニットテストを作成する 33
- 34. TS-#TS-6 JUnitによるテストの自動化 • どのようなテストが行えるか – UI操作、キー操作、タッチ操作、画面遷移 – タスク – サービス – データベース • JUnitでユニットテストが作成できないものはたいてい 結合度が高いことが要因 • 作成したテストは異なる端末でも実行可能 作成コストは運用で回収できる 34
- 35. TS-#TS-6 実例１：ビジネスロジックとDBアクセス • 結合されている場合、単独でテストできない – ビジネスロジックを実行してDBを確認するのが限界 • 管理用クラスを作って責任を明確にする – 管理用クラスに絞ってテストができる ビジネスロジック1 アクセス用処理1 ビジネスロジック2 アクセス用処理2 ビジネスロジック3 アクセス用処理3 DB DB管理クラス ビジネスロジック1 アクセス用処理1 ビジネスロジック2 アクセス用処理2 ビジネスロジック3 アクセス用処理3 DB 35
- 36. TS-#TS-6 まとめ 36
- 37. TS-#TS-6 効率化まとめ • 広い範囲の知識とスキルが必要な問題 →標準ツールの使い方と目的を理解する • コードが複雑化する問題 →各モジュールを理解したリードプログラマを配置 • デバイスの種類が多くテストが大変な問題 →実装の複雑化を避ける →テストの自動化を行う 37
- 39. TS-#TS-6 39 自己紹介 • 藤田 竜史（ふじた りゅうじ） • 所属：株式会社ブリリアントサービス • 業務経歴 – Androidプラットフォーム開発 – Androidシステムアプリケーション開発 • その他 – Android Hacks執筆 – ARアプリケーション開発（ウキウキView） – AOSPコントリビュート
- 40. TS-#TS-6 40 Jelly Bean （33%） Gingerbread （36％） Ice Cream Sandwich （25％） Androidの分断化 その１ • プラットフォームバージョン – 市場にはさまざまなプラットフォームバージョンの デバイスが溢れている（Google調べ）
- 41. TS-#TS-6 41 Normal （79％） xhdpi （25％） hdpi （36％） mdpi （23％） Androidの分断化 その２ • 画面サイズ／画面密度 – Androidデバイスは、画面サイズと画面密度の組 み合わせによって定義される（Google調べ） • 画面サイズ ： ４種類 • 画面密度 ： ６種類
- 42. TS-#TS-6 42 2010年12月 2011年2月 2011年10月 2012年6月 Androidの分断化 その３ • バージョンアップサイクル – およそ半年おきにバージョンアップされる Android 2.3 （Gingerbread） Android 3.0 （Honeycomb） Android 4.0 （Ice Cream Sandwich） Android 4.2 （Jelly Bean）
- 43. TS-#TS-6 43 Androidの分断化 まとめ • Androidの分断化は激しさを増している • 製品レベルの対応を行うのは大変 • Androidデバイスの互換性 • メーカー独自実装
- 44. TS-#TS-6 44 通常状態 スリープ 状態 ディープ スリープ状態 バックライト ON／OFF ある一定の条件時 アプリケーションと省電力 • デバイスは常に動き続けるわけではない – カーネルのパワーマネージャーによって電力管 理が行われている
- 45. TS-#TS-6 45 ディープスリープとは？ • 画面が消えていて、CPUも止まっている状態 • 状態変化するトリガは？ – デバイスによってまちまち（ハードウェアの省電力 設計に依存する） ※USBケーブル接続中は状態変化しない ※WakeLock取得中も状態変化しない
- 46. TS-#TS-6 46 CPUが止まるとは？ • 一部のシステム時刻が停止する – SystemClock#uptimeMillis() • システム時刻が止まると・・・ – タイマー処理が停止する – ハンドラのメッセージ送信が停止する – スレッドスリープ処理が停止する ディープスリープ中は、SystemClock#uptimeMillis()によるカウント が停止するため、このメソッドを使用している仕組みは働かなくなる
- 47. TS-#TS-6 47 回避策はないのか？ • AlarmManagerを使用する – タイマー種別に合わせて、スケジュールの設定を 指定する タイマー種別 SystemClock 使い方 ELAPSED_REALTIM E_WAKEUP elapsedRealtime() デバイスが起動してから の時間を指定 RTC_WAKEUP currentTimeMillis() 時刻を指定 ディープスリープ中でもSystemClockはカウントされるため、 復帰が行われる
- 48. TS-#TS-6 48 回避策はないのか？ • WakeLockを取得する – Android特有のカーネルの機能 • 注意してください – WakeLockを取得したら解放する – 必要なときだけ取得する 解放を忘れるとディープスリープ状態に遷移しないため、 電池消費が激しくなる！
- 49. TS-#TS-6 49 アプリケーションと省電力 まとめ • Androidデバイス（カーネル）の仕組みを知って おく必要がある • ユーザーの利用シーンを想定した試験を用意
- 50. TS-#TS-6 50 アプリケーションとデザイン • デザインはアプリケーションの顔 – ユーザーの評価対象になる • 使い方説明よりも直感的な操作を • 見た目の重要性
- 51. TS-#TS-6 51 画面密度に合わせたデザイン設計 • ピクセル単位での設計は論外 – DP単位での設計が必要 静的解析ツール（Lint）によって警告される
- 53. TS-#TS-6 53 一つのリソースを使いまわす • Androidによって行われる拡大縮小の概念の 理解が必要 – mdpiをベースラインとし、それぞれの画面密度に 対し拡大縮小が行われる
- 54. TS-#TS-6 54 デバイスに合わせたレイアウトを用意 • デバイスのサイズや向きに合わせたレイアウト デバイス 向き（デフォルト） モバイル ポートレート タブレット ランドスケープ テレビ
- 55. TS-#TS-6 55 Supportライブラリの活用 • Honeycombで追加されたUIをGingerbread でも動かしたい – フラグメント – アクションバー – ノーティフィケーション • One APKの実現 – Supportライブラリの活用でGingerbreadでも動 かせることができる – 機能にいくつか制限あり
- 56. TS-#TS-6 56 アニメーションを使う • インタラクティブ性の向上 – 不要な文字列の表示を防ぐ – アニメーションすることでユーザーは「処理が行 われている」ということを実感する – 過度なアニメーションは控えて・・・ 更新中・・・
- 57. TS-#TS-6 57 アプリケーションとデザイン まとめ • デザインは楽しい • ユーザビリティやユーザーエクスペリエンスを 念頭に
- 76. TS-#TS-6 ファイル保存の危険性 内部領域 ストレージ領域 リムーバブルディスク同等 アプリケーション領域 保存ファイルにアクセス権限を実施 アプリケーション領域に保存する例 76 SharedPreferences sharedPreferences = getPreferences(MODE_PRIVATE); Editor edit = sharedPreferences.edit(); edit.putString(SAVE_KEY, “080-XXXX-XXXX”); edit.commit(); #ls -l -rw-rw---- app_52 app_52 108 2012-07-28 08:17 pref.xml
- 77. TS-#TS-6 ファイル保存の危険性 実は先ほどのケースも防御手法として限定的 Root端末の存在、superuser権限の奪取 ファイルのアクセス権限設定を無効化する 77 SharedPreferences sharedPreferences = getPreferences(MODE_PRIVATE); Editor edit = sharedPreferences.edit(); edit.putString(SAVE_KEY, “080-XXXX-XXXX”); edit.commit(); <?xml version='1.0' encoding='utf-8' standalone='yes' ?> <map> <string name="save_key"> 080-XXXX-XXXX</string> </map> SharedPreferencesで保存するとXMLファイルになる
- 80. TS-#TS-6 インテントの恐ろしさ 例：別のアプリを呼び出す時のソースコード 80 Intent intent = new Intent(); //com.example.test2.MainActivityを呼びだそうとしている intent.setClassName("com.example.test2", "com.example.test2.MainActivity"); //データを付与する intent.putExtra("tel", "080-XXXX-XXXX"); startActivity(intent);
- 89. TS-#TS-6 WebViewの落とし穴 バックグラウンドでファイルロードができる JavaScript WebSocketを用いるとネットワーク上に送信できる 89 挙動に変化はないがファイルを送信することができる挙動に変化はないがファイルを送信することができる var fs = WScript.CreateObject("Scripting.FileSystemObject"); var file = fs.OpenTextFile(“file://【ファイルパス】", 1); たったこれだけでファイルが読み込まれるたったこれだけでファイルが読み込まれる
- 90. TS-#TS-6 WebViewの落とし穴 対策：JavaScriptを許可しない WebViewではJavaScriptを不用意に許可しない 標準で使用不可 アプリ仕様で深く考えず許可するケースが多い webview.getSettings().setJavaScriptEnabled(true); 過去のセキュリティ事故の事例 90 JVNDB-2012-000111 Boat Browser および Boat Browser Mini における WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000091 Android 版 jigbrowser+ における WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000085 KUNAI Browser for Remote Service β における WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000084 サイボウズ KUNAI for Android における WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000082 サイボウズLive for Android における WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000077 複数の GREE 製 Android アプリにおける WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000071 Sleipnir Mobile for Android における WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000070 Yahoo!ブラウザーにおける WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000057 Dolphin Browser における WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000044 iLunascape for Android における WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000033 TwitRocker2 (Android 版) における WebView クラスに関する脆弱性 JVNDB-2012-000014 複数のクックパッド製 Android アプリケーションにおける WebView クラスに関する脆弱性 JVNデータ(2013/5月調べ)