【Android】从零构建雾霾监测App：定位、数据与可视化实战

1. 为什么需要雾霾监测App？

最近几年，空气质量问题越来越受到关注。作为一个经常骑自行车通勤的程序员，我每天出门前都会习惯性查看空气质量指数。但市面上的天气App要么功能太简单，要么广告太多，于是萌生了自己开发一款雾霾监测App的想法。

开发这样一款App其实并不复杂，核心就是三个功能：获取当前位置、查询当地空气质量数据、把数据直观展示出来。Android平台提供了完善的开发工具链，配合百度地图、和风天气这些成熟的第三方服务，即使是没有太多移动开发经验的新手，也能在几天内做出一个可用的版本。

这个教程我会从最基础的Android Studio配置讲起，手把手带你实现定位、数据获取和可视化这三个核心模块。过程中会用到一些实用的开源库，比如OkHttp网络请求、Gson数据解析、MPAndroidChart图表绘制等。不用担心基础问题，我会把每个步骤都拆解得足够细致。

2. 开发环境准备

2.1 Android Studio配置

首先需要安装Android Studio，建议下载最新稳定版。安装完成后，新建一个Empty Activity项目，Minimum API Level选择Android 6.0（API 23）即可，这样可以覆盖绝大多数设备。

在build.gradle(Module:app)文件中添加以下依赖：

groovy复制dependencies {
    // 百度地图SDK
    implementation 'com.baidu.lbsyun:BaiduMapSDK_Map:7.4.0'
    implementation 'com.baidu.lbsyun:BaiduMapSDK_Search:7.4.0'
    implementation 'com.baidu.lbsyun:BaiduMapSDK_Location:9.1.8'
    
    // 网络请求
    implementation 'com.squareup.okhttp3:okhttp:4.9.0'
    
    // JSON解析
    implementation 'com.google.code.gson:gson:2.8.6'
    
    // 图表库
    implementation 'com.github.PhilJay:MPAndroidChart:v3.1.0'
}

2.2 第三方服务申请

我们需要申请两个关键服务的API Key：

1. 百度地图：前往百度地图开放平台，创建应用并获取AK。注意要正确填写应用的包名和签名证书的SHA1值。

2. 和风天气：注册开发者账号后，在控制台可以找到免费的天气API Key。免费版每分钟100次调用足够我们测试使用。

3. 实现定位功能

3.1 权限配置

Android系统要求应用在使用敏感权限时必须动态申请。在AndroidManifest.xml中添加以下权限：

xml复制<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION"/>
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE"/>
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE"/>

然后在启动Activity中添加权限检查逻辑：

java复制private void checkPermissions() {
    String[] permissions = {
        Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION,
        Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION,
        Manifest.permission.INTERNET
    };
    
    ArrayList<String> toRequest = new ArrayList<>();
    for (String perm : permissions) {
        if (ContextCompat.checkSelfPermission(this, perm) != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
            toRequest.add(perm);
        }
    }
    
    if (!toRequest.isEmpty()) {
        ActivityCompat.requestPermissions(this, 
            toRequest.toArray(new String[0]), 
            REQUEST_CODE_PERMISSIONS);
    }
}

3.2 百度地图集成

在Application类中初始化百度地图SDK：

java复制public class MyApp extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        
        // 初始化百度地图
        SDKInitializer.setAgreePrivacy(this, true);
        SDKInitializer.initialize(this);
        
        // 设置全局定位参数
        LocationClient.setAgreePrivacy(true);
    }
}

定位功能的实现主要依靠BDAbstractLocationListener回调：

java复制public class MyLocationListener extends BDAbstractLocationListener {
    @Override
    public void onReceiveLocation(BDLocation location) {
        if (location == null) return;
        
        double latitude = location.getLatitude();
        double longitude = location.getLongitude();
        String city = location.getCity();
        
        // 更新UI显示
        runOnUiThread(() -> {
            cityTextView.setText(city);
            // 获取该城市的天气数据
            fetchWeatherData(city);
        });
    }
}

4. 获取天气数据

4.1 网络请求实现

我们使用OkHttp来请求和风天气的API。首先封装一个简单的网络工具类：

java复制public class HttpUtil {
    public static void get(String url, Callback callback) {
        OkHttpClient client = new OkHttpClient();
        Request request = new Request.Builder()
            .url(url)
            .build();
        client.newCall(request).enqueue(callback);
    }
}

然后实现天气数据请求：

java复制private void fetchWeatherData(String city) {
    String weatherUrl = "https://free-api.heweather.net/s6/weather/now?key=YOUR_KEY&location=" + city;
    String airUrl = "https://free-api.heweather.net/s6/air/now?key=YOUR_KEY&location=" + city;
    
    HttpUtil.get(weatherUrl, new Callback() {
        @Override
        public void onFailure(Call call, IOException e) {
            Log.e("Weather", "请求失败", e);
        }
        
        @Override
        public void onResponse(Call call, Response response) throws IOException {
            if (response.isSuccessful()) {
                String json = response.body().string();
                WeatherData data = parseWeatherJson(json);
                updateWeatherUI(data);
            }
        }
    });
    
    // 同样的方式请求空气质量数据
}

4.2 JSON数据解析

和风天气返回的JSON数据结构比较复杂，我们可以先定义对应的Java类：

java复制public class WeatherData {
    @SerializedName("HeWeather6")
    public List<HeWeather> heWeatherList;
    
    public static class HeWeather {
        public Basic basic;
        public Now now;
        public String status;
    }
    
    public static class Basic {
        public String location;
        public String parent_city;
    }
    
    public static class Now {
        public String tmp;  // 温度
        public String cond_txt;  // 天气状况
        public String wind_dir;  // 风向
        public String hum;  // 湿度
    }
}

然后使用Gson进行解析：

java复制private WeatherData parseWeatherJson(String json) {
    Gson gson = new Gson();
    return gson.fromJson(json, WeatherData.class);
}

5. 数据可视化

5.1 空气质量指数展示

空气质量指数(AQI)通常用圆形进度条展示比较直观。我们可以使用开源库RoundProgressBar：

xml复制<com.mikhaellopez.circularprogressbar.CircularProgressBar
    android:id="@+id/aqiProgress"
    android:layout_width="150dp"
    android:layout_height="150dp"
    app:cpb_progress="50"
    app:cpb_progressMax="500"
    app:cpb_backgroundProgressBarColor="#EEEEEE"
    app:cpb_progressBarColor="@color/aqi_good"/>

在代码中动态更新：

java复制private void updateAqiUI(int aqi) {
    aqiProgress.setProgress(aqi);
    
    // 根据AQI值设置不同颜色
    int color;
    if (aqi <= 50) {
        color = getResources().getColor(R.color.aqi_good);
    } else if (aqi <= 100) {
        color = getResources().getColor(R.color.aqi_moderate);
    } else {
        color = getResources().getColor(R.color.aqi_bad);
    }
    aqiProgress.setProgressBarColor(color);
}

5.2 温湿度趋势图

使用MPAndroidChart绘制最近7天的温湿度折线图：

java复制private void setupChart(List<DailyData> dailyData) {
    LineChart chart = findViewById(R.id.tempChart);
    
    List<Entry> tempEntries = new ArrayList<>();
    List<Entry> humEntries = new ArrayList<>();
    
    for (int i = 0; i < dailyData.size(); i++) {
        tempEntries.add(new Entry(i, dailyData.get(i).temp));
        humEntries.add(new Entry(i, dailyData.get(i).humidity));
    }
    
    LineDataSet tempSet = new LineDataSet(tempEntries, "温度");
    tempSet.setColor(Color.RED);
    tempSet.setValueTextColor(Color.BLACK);
    
    LineDataSet humSet = new LineDataSet(humEntries, "湿度");
    humSet.setColor(Color.BLUE);
    humSet.setValueTextColor(Color.BLACK);
    
    LineData lineData = new LineData(tempSet, humSet);
    chart.setData(lineData);
    
    // 自定义图表外观
    chart.getDescription().setEnabled(false);
    chart.getXAxis().setValueFormatter(new IndexAxisValueFormatter(getWeekDays()));
    chart.invalidate();
}

6. 界面优化与用户体验

6.1 动态背景效果

根据天气状况显示不同的背景图可以大大提升用户体验：

java复制private void updateBackground(String weatherCond) {
    int resId;
    if (weatherCond.contains("晴")) {
        resId = R.drawable.bg_sunny;
    } else if (weatherCond.contains("雨")) {
        resId = R.drawable.bg_rainy;
    } else if (weatherCond.contains("云")) {
        resId = R.drawable.bg_cloudy;
    } else {
        resId = R.drawable.bg_default;
    }
    
    // 使用Glide加载图片并添加渐变过渡效果
    Glide.with(this)
        .load(resId)
        .transition(DrawableTransitionOptions.withCrossFade())
        .into(backgroundImage);
}

6.2 数据自动刷新

添加定时任务每小时自动刷新数据：

java复制private void setupAutoRefresh() {
    ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);
    scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> {
        if (currentCity != null) {
            fetchWeatherData(currentCity);
        }
    }, 1, 1, TimeUnit.HOURS);
}

7. 常见问题解决

在实际开发过程中，我遇到过几个典型问题：

1. 百度地图黑屏问题：通常是因为SHA1配置不正确，或者AK与应用包名不匹配。建议使用百度提供的校验工具检查配置。

2. 网络请求失败：Android 9.0以上默认禁止明文传输，需要在AndroidManifest.xml中添加：

   xml复制<application android:usesCleartextTraffic="true">
   

3. 图表卡顿：MPAndroidChart在数据量较大时可能会出现卡顿，可以通过以下方式优化：

   java复制chart.setDrawMarkers(false);
   chart.setHighlightPerTapEnabled(false);
   lineData.setDrawValues(false);
   

4. 内存泄漏：OkHttp回调持有Activity引用可能导致内存泄漏，建议使用弱引用或者在onDestroy中取消请求：

   java复制@Override
   protected void onDestroy() {
       if (call != null) {
           call.cancel();
       }
       super.onDestroy();
   }
   

开发这类工具型App最有成就感的地方在于，你每天都会使用自己亲手打造的产品。从最初的简单功能到逐步添加各种实用特性，看着App一点点变得完善，这个过程本身就是最好的学习体验。