Android 學習旅程總整理——從 Kotlin 基礎到 App 實作

不知不覺，Android 30 天學習挑戰來到最後一天。從一開始認識 Kotlin 語法、安裝 Android Studio，到後來實作 Activity、Fragment、RecyclerView、SQLite、Firebase 等功能，這 30 天不只是完成一系列文章，更是重新整理 Android App 開發知識的一段旅程。

Android Developers：https://developer.android.com/

一、為什麼開始這個 30 天挑戰？

剛開始規劃這個系列時，我希望透過每天一個主題，把 Android 開發拆成可以逐步理解的小單元。

與其一次閱讀大量文件，不如每天完成一項功能，從實際撰寫程式碼、遇到錯誤到解決問題，慢慢建立完整的 Android 開發觀念。

Kotlin 官方文件：https://kotlinlang.org/docs/home.html

這個系列的學習方向包含：

• Kotlin 基礎語法
• Android Studio 開發環境
• Activity 與生命週期
• Fragment 與頁面切換
• Intent 資料傳遞
• ViewBinding
• 表單與輸入驗證
• RecyclerView 清單
• SQLite 本機資料庫
• Firebase 雲端服務
• BLE 藍牙低功耗通訊
• MQTT 物聯網通訊
• Android App 專題整合

Android 開發訓練課程：https://developer.android.com/courses

二、第一階段：建立 Kotlin 程式基礎

Android App 可以使用 Kotlin 或 Java 開發，而 Kotlin 已經成為 Android 官方推薦的主要開發語言。

Kotlin for Android：https://developer.android.com/kotlin

在前面的學習中，我們從最基本的語法開始，包括：

• val 與 var
• 基本資料型別
• 字串模板
• 條件判斷
• for 與 while 迴圈
• 函式
• 類別與物件
• 繼承與多型
• 抽象類別
• 介面
• object
• companion object
• Null Safety

Kotlin 基礎語法：https://kotlinlang.org/docs/basic-syntax.html

例如，Kotlin 可以利用 Null Safety 減少常見的空值錯誤：

fun main() {
    // name 可以存放 String，也可以是 null
    val name: String? = null

    // 使用 ?. 安全呼叫，避免發生 NullPointerException
    println(name?.length)

    // 使用 ?: Elvis 運算子提供預設值
    val displayName = name ?: "Android 學習者"

    println("Hello, $displayName")
}

Kotlin Null Safety：https://kotlinlang.org/docs/null-safety.html

學習 Kotlin 不只是為了記住語法，更重要的是理解物件導向、資料處理及程式架構，因為後面的 Activity、Fragment、RecyclerView 和 Firebase 都會大量使用這些觀念。

三、第二階段：認識 Android App 的基本結構

建立第一個 Android 專案後，可以看到一個 App 並不是只有 Kotlin 程式，而是由多種檔案共同組成。

Android 專案結構：https://developer.android.com/studio/projects

常見的專案內容包括：

app/
├── manifests/
│   └── AndroidManifest.xml
│
├── kotlin/
│   └── MainActivity.kt
│
└── res/
    ├── drawable/
    ├── layout/
    ├── mipmap/
    └── values/
        ├── colors.xml
        ├── strings.xml
        └── themes.xml

其中：

• AndroidManifest.xml：宣告 Activity、權限及 App 基本資訊。
• MainActivity.kt：撰寫畫面的程式邏輯。
• res/layout：存放 XML 畫面配置。
• res/drawable：存放圖片、Shape 及背景資源。
• res/values：存放文字、顏色和主題設定。

App 資源管理：https://developer.android.com/guide/topics/resources/providing-resources

這個階段讓我理解到，Android 開發不是單純「把畫面做出來」，而是需要同時處理介面、程式邏輯、資源及生命週期。

四、第三階段：Activity 與生命週期

Activity 是 Android App 最基本的畫面元件之一。當使用者開啟、離開或回到畫面時，系統會呼叫不同的生命週期方法。

Activity 生命週期：https://developer.android.com/guide/components/activities/activity-lifecycle

常見的生命週期方法包括：

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        // Activity 第一次建立時執行
        println("MainActivity：onCreate")
    }

    override fun onStart() {
        super.onStart()

        // Activity 即將顯示在畫面上
        println("MainActivity：onStart")
    }

    override fun onResume() {
        super.onResume()

        // Activity 已經可以與使用者互動
        println("MainActivity：onResume")
    }

    override fun onPause() {
        super.onPause()

        // Activity 暫時失去焦點
        println("MainActivity：onPause")
    }

    override fun onStop() {
        super.onStop()

        // Activity 已經不可見
        println("MainActivity：onStop")
    }

    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()

        // Activity 即將被銷毀
        println("MainActivity：onDestroy")
    }
}

透過 Logcat 觀察生命週期，可以更清楚了解旋轉螢幕、切換 App、跳轉頁面及按下返回鍵時，Android 系統如何管理 Activity。

Logcat 使用說明：https://developer.android.com/studio/debug/logcat

五、第四階段：Intent 與畫面資料傳遞

當 App 有兩個以上的 Activity 時，可以使用 Intent 開啟另一個畫面，並透過 putExtra() 傳遞資料。

Intent 與 Intent Filter：https://developer.android.com/guide/components/intents-filters

val intent = Intent(this, DisplayActivity::class.java)

// 傳送城市名稱
intent.putExtra("CITY_NAME", "桃園市")

// 傳送人口數
intent.putExtra("POPULATION", 2300000)

startActivity(intent)

接收資料：

class DisplayActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)

        // 接收上一個 Activity 傳來的資料
        val cityName = intent.getStringExtra("CITY_NAME")

        // 沒有取得資料時，預設值設為 0
        val population = intent.getIntExtra("POPULATION", 0)

        println("城市：$cityName")
        println("人口：$population")
    }
}

後續也練習了 Activity Result API，讓第二個畫面完成操作後，可以把結果傳回第一個畫面。

Activity Result API：https://developer.android.com/training/basics/intents/result

這部分讓我理解，畫面之間不只是單純跳轉，也需要設計清楚的資料流向。

六、第五階段：Fragment 與模組化畫面

Fragment 可以把畫面拆成多個可重複使用的區塊，也能在同一個 Activity 中切換不同內容。

Fragment 官方指南：https://developer.android.com/guide/fragments

Fragment 基本架構如下：

class Fragment1 : Fragment(R.layout.fragment_1) {

    override fun onViewCreated(
        view: View,
        savedInstanceState: Bundle?
    ) {
        super.onViewCreated(view, savedInstanceState)

        // Fragment 的 View 建立完成後，在這裡設定元件事件
        val textView = view.findViewById<TextView>(R.id.textView)

        textView.text = "這是 Fragment 1"
    }
}

切換 Fragment：

supportFragmentManager
    .beginTransaction()
    .replace(R.id.fragmentContainer, Fragment1())
    .addToBackStack(null)
    .commit()

Fragment 交易：https://developer.android.com/guide/fragments/transactions

學習 Fragment 後，可以更容易設計首頁、分頁、設定頁或導覽列等複合式畫面。

七、第六階段：表單、輸入驗證與 BMI 實作

在 BMI 表單練習中，我們使用 TextInputLayout、TextInputEditText 和 ConstraintLayout 建立輸入介面。

Material Text Fields：https://m3.material.io/components/text-fields/overview

除了取得使用者輸入，也要檢查資料是否為空、是否為數字，以及輸入範圍是否合理。

private fun calculateBmi() {
    // 取得身高及體重輸入內容
    val heightText = binding.editHeight.text.toString().trim()
    val weightText = binding.editWeight.text.toString().trim()

    // 檢查是否未輸入身高
    if (heightText.isEmpty()) {
        binding.layoutHeight.error = "請輸入身高"
        return
    } else {
        binding.layoutHeight.error = null
    }

    // 檢查是否未輸入體重
    if (weightText.isEmpty()) {
        binding.layoutWeight.error = "請輸入體重"
        return
    } else {
        binding.layoutWeight.error = null
    }

    // 使用 toDoubleOrNull()，避免非數字內容造成程式閃退
    val heightCm = heightText.toDoubleOrNull()
    val weightKg = weightText.toDoubleOrNull()

    if (heightCm == null || heightCm <= 0) {
        binding.layoutHeight.error = "身高格式不正確"
        return
    }

    if (weightKg == null || weightKg <= 0) {
        binding.layoutWeight.error = "體重格式不正確"
        return
    }

    // 將公分轉換成公尺
    val heightM = heightCm / 100.0

    // BMI = 體重（公斤）÷ 身高（公尺）的平方
    val bmi = weightKg / (heightM * heightM)

    // 顯示到小數點後一位
    binding.textResult.text = "BMI：%.1f".format(bmi)
}

ViewBinding：https://developer.android.com/topic/libraries/view-binding

這個實作讓我了解到，使用者輸入永遠不能直接相信。完整的 App 必須先驗證資料，才能繼續執行運算或儲存。

八、第七階段：RecyclerView 動態清單

RecyclerView 是 Android 中非常重要的清單元件，可以用來顯示城市、美食、訊息、商品或感測器資料。

RecyclerView 官方指南：https://developer.android.com/develop/ui/views/layout/recyclerview

RecyclerView 通常包含：

• 資料類別 data class
• 項目版面配置
• Adapter
• ViewHolder
• RecyclerView
• LayoutManager

資料類別範例：

data class City(
    val name: String,
    val description: String,
    val imageResId: Int
)

RecyclerView 的核心概念是重複利用畫面元件，避免每筆資料都建立新的 View，讓大量資料捲動時仍能維持良好效能。

九、第八階段：SQLite 本機資料儲存

當 App 關閉後仍需要保留資料，就不能只把內容放在變數中。

SQLite API：https://developer.android.com/training/data-storage/sqlite

SQLite 可以在裝置本機建立資料表，完成：

• 新增資料
• 查詢資料
• 修改資料
• 刪除資料

也就是常見的 CRUD：

Create：新增
Read：查詢
Update：修改
Delete：刪除

SQLiteOpenHelper：https://developer.android.com/reference/android/database/sqlite/SQLiteOpenHelper

透過 SQLite 練習，可以理解資料表、欄位、主鍵以及 SQL 指令如何與 Android 程式配合。若開發較完整的新專案，也可以進一步使用 Room，讓資料庫操作更安全、更容易維護。

Room 官方指南：https://developer.android.com/training/data-storage/room

十、第九階段：Firebase 雲端功能

本機資料庫只能保留在單一裝置上。如果希望多台裝置共同存取資料，就需要串接後端服務或雲端資料庫。

Firebase Android 入門：https://firebase.google.com/docs/android/setup

Firebase 提供多種功能，例如：

• Authentication 使用者驗證
• Firestore 雲端資料庫
• Realtime Database 即時資料庫
• Cloud Storage 檔案儲存
• Firebase Cloud Messaging 推播通知
• Crashlytics 當機分析

Cloud Firestore：https://firebase.google.com/docs/firestore

透過 Firebase 練習，可以讓 Android App 從單機程式進一步發展成具有會員、同步、雲端儲存及推播能力的完整應用程式。

十一、第十階段：BLE 與 MQTT 物聯網整合

這個系列不只學習一般 App 功能，也接觸 BLE 與 MQTT，讓 Android 手機可以與外部硬體裝置溝通。

Android BLE：https://developer.android.com/develop/connectivity/bluetooth/ble/ble-overview

BLE 開發流程通常包括：

1. 檢查藍牙權限。
2. 掃描附近裝置。
3. 顯示掃描結果。
4. 選擇目標裝置。
5. 建立 GATT 連線。
6. 尋找 Service 與 Characteristic。
7. 讀取、寫入或訂閱資料。
8. 正確中斷並釋放連線。

BluetoothGatt：https://developer.android.com/reference/android/bluetooth/BluetoothGatt

MQTT 則適合讓 Android App、ESP32、伺服器和其他物聯網裝置透過 Broker 交換訊息。

MQTT 官方網站：https://mqtt.org/

一個簡單的 MQTT 訊息流程可以表示為：

ESP32
  ↓ Publish
MQTT Broker
  ↓ Subscribe
Android App

BLE 適合近距離直接控制裝置；MQTT 則適合透過網路進行遠端控制與即時資料傳輸。

十二、30 天學習中遇到的問題

這 30 天並不是所有程式碼第一次執行就會成功。

實作過程中曾遇到：

• Gradle 同步失敗
• SDK 版本不同
• 元件 ID 寫錯
• lateinit 尚未初始化
• NullPointerException
• Intent Key 不一致
• Fragment 找不到容器
• RecyclerView 沒有設定 LayoutManager
• SQLite 欄位名稱錯誤
• Firebase 設定檔位置不正確
• BLE 權限不足
• BLE Service 或 Characteristic 找不到
• MQTT Topic 不一致
• App 執行時發生閃退

Android Studio 偵錯：https://developer.android.com/studio/debug

但這些錯誤也是學習中最有價值的部分。因為每解決一次問題，就會更了解 Android 的運作方式。

十三、我學到的不只是程式碼

完成 30 天挑戰後，我認為最重要的收穫不是記住多少 API，而是建立解決問題的方法。

遇到錯誤時，我現在會依照以下順序處理：

1. 先閱讀錯誤訊息。
2. 查看 Logcat 的例外類型。
3. 找到第一個指向自己程式碼的行號。
4. 檢查變數、ID、權限和生命週期。
5. 對照 Android 官方文件。
6. 將問題縮小到最小範例。
7. 修改後重新測試。
8. 把解決方式記錄下來。

Android Developers 文件：https://developer.android.com/docs

這種除錯與拆解問題的能力，不只適用於 Android，也適用於 iOS、Web、後端及物聯網開發。

十四、30 天結束，但 Android 學習沒有結束

完成 30 天，只代表已經建立基礎，並不代表所有 Android 技術都學完了。

接下來還可以繼續深入：

• Jetpack Compose
• MVVM 架構
• ViewModel
• StateFlow
• Kotlin Coroutines
• Room
• Retrofit
• Hilt 依賴注入
• Navigation Component
• WorkManager
• 單元測試
• UI 自動化測試
• Google Play 上架流程

Jetpack Compose：https://developer.android.com/compose

Android App Architecture：https://developer.android.com/topic/architecture

Kotlin Coroutines：https://developer.android.com/kotlin/coroutines

這些技術可以讓 App 架構更清楚、程式碼更容易維護，也更符合現代 Android 專案的開發方式。

十五、給剛開始學 Android 的自己

如果回到 Day 1，我會告訴當時的自己：

不需要一次把所有東西都學會，只要今天比昨天多理解一個觀念、多完成一項功能，就已經是在前進。

寫程式一定會遇到錯誤。有時候一個小問題可能會卡上幾個小時，但當它終於成功執行時，那份成就感正是持續學習的動力。

Android 基礎品質指南：https://developer.android.com/docs/quality-guidelines/core-app-quality

十六、30 天成果總結

完成這次挑戰後，我已經實際接觸並練習：

• Kotlin 程式設計
• Android Studio 專案建立
• XML 畫面配置
• Activity 生命週期
• Intent 頁面跳轉與資料傳遞
• Activity Result API
• Fragment 建立與切換
• ViewBinding
• Material Design 元件
• 表單驗證
• RecyclerView
• SQLite
• Firebase
• 多國語系
• 選單與日期元件
• BLE 裝置掃描與連線
• MQTT 物聯網通訊
• Android App 除錯

Material Design 3：https://m3.material.io/

這些內容單獨來看可能只是一個個小功能，但組合起來後，就能成為具有介面、資料儲存、網路連線及硬體控制能力的完整 App。

十七、結語

Android 30 天學習挑戰正式完成。

感謝一路閱讀這個系列，也感謝沒有因為錯誤、閃退和版本問題而放棄的自己。

30 天前，我們從第一行 Kotlin 程式碼開始；30 天後，已經能建立畫面、切換頁面、傳遞資料、儲存內容、連接 Firebase，甚至透過 BLE 和 MQTT 與物聯網裝置通訊。

這不是終點，而是一個新的起點。

接下來，我會把這 30 天學到的技術整合到 Android 專題中，從「跟著範例完成程式」進一步走向「自己分析需求、設計架構並完成一套 App」。

Google Play Console：https://play.google.com/console/about/

我是 Alex，Android 30 天學習挑戰，我們完成了！

Day 30，END。

參考資料

1. Android Developers
   https://developer.android.com/

2. Kotlin 官方文件
   https://kotlinlang.org/docs/home.html

3. Android Kotlin
   https://developer.android.com/kotlin

4. Activity 生命週期
   https://developer.android.com/guide/components/activities/activity-lifecycle

5. Fragment 官方指南
   https://developer.android.com/guide/fragments

6. RecyclerView 官方指南
   https://developer.android.com/develop/ui/views/layout/recyclerview

7. SQLite 資料儲存
   https://developer.android.com/training/data-storage/sqlite

8. Room 資料庫
   https://developer.android.com/training/data-storage/room

9. Firebase Android
   https://firebase.google.com/docs/android/setup

10. Android BLE
    https://developer.android.com/develop/connectivity/bluetooth/ble/ble-overview

11. MQTT
    https://mqtt.org/

12. Jetpack Compose
    https://developer.android.com/compose

13. Android App Architecture
    https://developer.android.com/topic/architecture

14. Google Play Console
    https://play.google.com/console/about/