基于Android平臺(tái)的即時(shí)通信系統(tǒng)客戶(hù)端設(shè)計(jì)

引言  

　　Android 是Google 推出的一個(gè)基于Linux 操作系統(tǒng)， 包含底層框架， 中間件和開(kāi)發(fā)環(huán)境的一套平臺(tái)系統(tǒng)。它支持流行的組件式程序設(shè)計(jì)， 具有針對(duì)性移動(dòng)設(shè)備的Dalvik 虛擬機(jī)。瀏覽器核心是基于開(kāi)源的WebKit 引擎， 對(duì)基于HTML 的各種語(yǔ)言具有良好的支持。圖像引擎使用基于openGLES1. 0 的三維圖形庫(kù)。本文的研究目的就是基于Android 平臺(tái)， 提出一種能為多種移動(dòng)客戶(hù)端提供即時(shí)通信服務(wù)系統(tǒng)的客戶(hù)端解決方案。
 

　　1   系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

　　Android 的應(yīng)用開(kāi)發(fā)使用Java 語(yǔ)言環(huán)境下Android 應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具和API 接口，包括支持各種分辨率的設(shè)備模擬器、調(diào)試工具、內(nèi)存及性能分析圖表和Eclipse 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境插件在內(nèi)的方便快捷的開(kāi)發(fā)環(huán)境。

　　2   客戶(hù)端設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)客戶(hù)端主要實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器端進(jìn)行通信， 向服務(wù)器發(fā)送和接收相應(yīng)的請(qǐng)求， 完成即時(shí)通信的過(guò)程。開(kāi)發(fā)的客戶(hù)端基于Jabber 協(xié)議[ 4] , 可以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)注冊(cè)和登錄、即時(shí)消息處理、好友的分組管理、在線(xiàn)狀態(tài)的監(jiān)視等功能。

　　2. 1   客戶(hù)端設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)客戶(hù)端， 采用MVC 模式來(lái)進(jìn)行構(gòu)建， MVC 模式中應(yīng)用系統(tǒng)被分成3 個(gè)部分： 模型（ Model） 、視圖（ View） 和控制器（ Contr oller）。View 向用戶(hù)展示模型的狀態(tài)以及控制信息， CONt roller 作為控制器， 負(fù)責(zé)View 和Model 之間的流程控制， 客戶(hù)端MVC 結(jié)構(gòu)如圖1 所示。采用MV C 模式架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以將視圖層與邏輯代碼以及數(shù)據(jù)模型層進(jìn)行分離， 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的松散耦合， 便于系統(tǒng)的維護(hù)和代碼的重用。同時(shí)， 在Android 中， 視圖層可以通過(guò)定義XML 文件的方式來(lái)設(shè)計(jì)用戶(hù)界面， 在數(shù)據(jù)模型層提供了Co ntent Pr ovider類(lèi)來(lái)屏蔽底層具體的存儲(chǔ)設(shè)備細(xì)節(jié)， 從而使應(yīng)用系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)遷移性。

圖1  客戶(hù)端MVC 結(jié)構(gòu)圖

2. 2   應(yīng)用模塊框架

　　Android 中用戶(hù)界面允許采用定義XML 文件或編寫(xiě)代碼建立。通過(guò)定義XML 文件來(lái)設(shè)計(jì)用戶(hù)界面便于代碼理解和重用， 效率較高。故系統(tǒng)選用定義XML文件來(lái)實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端的用戶(hù)界面。Android 應(yīng)用程序與用戶(hù)打交道的基本功能單位是活動(dòng)（ Activity ） , 它通過(guò)調(diào)用方法setContentView （ ） 加載視圖資源顯示。運(yùn)行于后臺(tái)的應(yīng)用程序可以通過(guò)Ser vice 來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 通過(guò)Binder 機(jī)制， 與相關(guān)的活動(dòng)綁定在一起， 系統(tǒng)應(yīng)用模塊架構(gòu)如圖2 所示。

圖2  應(yīng)用模塊框架圖[!--empirenews.page--]2. 3   數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

　　客戶(hù)端采用Andr oid 平臺(tái)自身所帶的SQLite 數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)信息以及即時(shí)通信聊天信息， 使用文件存儲(chǔ)設(shè)備SDear d 來(lái)存儲(chǔ)圖片和音樂(lè)。使用contentPr ov ider 將SQLite 資料庫(kù)系統(tǒng)封裝起來(lái)， 讓?xiě)?yīng)用程序直接使用能夠屏蔽數(shù)據(jù)庫(kù)差異性， 提供一致界面的contentPro vider 所提供的界面函數(shù)。

　　2. 4   實(shí)現(xiàn)主要功能

　　系統(tǒng)客戶(hù)端主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

　?。?1） 注冊(cè)用戶(hù)： 填寫(xiě)相關(guān)的個(gè)人信息進(jìn)行注冊(cè)， 向服務(wù)器提交后服務(wù)器返回相應(yīng)的信息；

　　（ 2） 系統(tǒng)設(shè)置： 對(duì)系統(tǒng)的一些選項(xiàng)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置；

　?。?3） 用戶(hù)設(shè)置： 對(duì)用戶(hù)基本信息和一些Jabber 選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置；

　?。?4） 登錄和注銷(xiāo)： 選擇相應(yīng)的服務(wù)， 輸入用戶(hù)名和密碼， 登錄即時(shí)通信系統(tǒng)， 或注銷(xiāo)用戶(hù)， 退出本系統(tǒng)；

　?。?5） 分組管理： 可以創(chuàng)建新的分組， 對(duì)分組信息進(jìn)行修改或刪除；

　?。?6） 好友管理： 可以添加好友至某個(gè)分組， 修改好友的備注信息， 刪除好友；

　?。?7） 好友信息： 登錄后， 可以按照分組查看所有好友的信息；

　　（ 8） 信息發(fā)送： 登錄后可給某位好友發(fā)送信息， 如果好友離線(xiàn)， 信息暫存于服務(wù)器中， 待其上線(xiàn)后接收；

　?。?9） 信息接收： 接收好友發(fā)送過(guò)來(lái)的信息， 并顯示；

　　（ 10） 查看聊天記錄： 可查看與某位好友的聊天記錄。

　　3   主要模塊設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的即時(shí)通信采用XMPP 協(xié)議， XMPP 是基于XML 的協(xié)議。在系統(tǒng)的即時(shí)通信過(guò)程中， 通信信息都是以XML 語(yǔ)句進(jìn)行傳輸?shù)模?而具體的消息內(nèi)容則嵌入在XML 元素中。系統(tǒng)主要包括解析、加密、即時(shí)通信、圖片傳輸、音樂(lè)播放、圖片瀏覽等模塊， 各模塊設(shè)計(jì)如下：

　?。?1） 解析模塊。系統(tǒng)采用Android 平臺(tái)上提供的org . xmlpull. vl 解析包對(duì)XML 消息進(jìn)行解析。XMPP協(xié)議中的XML 語(yǔ)句是一種樹(shù)型結(jié)構(gòu)， 解析XMPP 協(xié)議的過(guò)程即對(duì)樹(shù)的遍歷， 節(jié)點(diǎn)的名字就是屬性的名字， 節(jié)點(diǎn)的值就是屬性的值。在解析中， 只對(duì)主要消息元素進(jìn)行解析， 主要解析XMPP 協(xié)議的3 個(gè)頂層元素< message/>  、< Presence/  >和< iq/  >所包含的內(nèi)容以及包含錯(cuò)誤信息的元素<erro r/ > 。解析完后， 封裝， 供應(yīng)用模塊進(jìn)行調(diào)用；

　?。?2） 加密模塊。加密模塊對(duì)發(fā)送和接收的消息進(jìn)行加解密， 以確保通訊數(shù)據(jù)的安全。該加密機(jī)制是分兩步完成的， 首先將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成BASE64 碼。在轉(zhuǎn)換成BASE64 碼之后， 再進(jìn)行加密， 加密算法由各網(wǎng)絡(luò)實(shí)體建立會(huì)話(huà)時(shí)通過(guò)TLS 協(xié)商。

　?。?3） 即時(shí)通信模塊?？蛻?hù)端通過(guò)GPRS 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)采用TCP 協(xié)議連接到Openfire 服務(wù)器， 通過(guò)服務(wù)器作為即時(shí)通信平臺(tái)， 實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端與客戶(hù)端之間即時(shí)通信。

　　為了解決T CP 在連接服務(wù)器的過(guò)程中， 等待服務(wù)器響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)， 易造成程序暫停， 系統(tǒng)假死現(xiàn)象。在與服務(wù)器的通信過(guò)程中采取了多線(xiàn)程的方式， 使用3 個(gè)線(xiàn)程， 分別負(fù)責(zé)消息發(fā)送、接收和心跳信息的發(fā)送。

　?。?4） 圖片傳輸。從文件系統(tǒng)中讀入圖片后， 將圖片轉(zhuǎn)換成". png"  的格式， 寫(xiě)入到字節(jié)輸出流中。由于圖片信息相對(duì)于通信文本信息要大很多， 因此采用分組傳輸?shù)姆绞剑?對(duì)字節(jié)數(shù)組進(jìn)行分組， 加密后， 分別嵌入到XML 語(yǔ)句中進(jìn)行傳輸。接收?qǐng)D片時(shí)， 將收到的各個(gè)子字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組并進(jìn)行解密， 最后進(jìn)行組合， 還原成原來(lái)的圖片， 供用戶(hù)瀏覽。

　?。?5） 音樂(lè)播放。音樂(lè)播放通過(guò)調(diào)用MediaPlayer實(shí)現(xiàn)的。Andro id 的Media Player 包含了Audio 和Video 的播放功能。MediaPlayer 在底層上是基于OpenCore（ PaeketVideo ） 的庫(kù)實(shí)現(xiàn)的， 為了構(gòu)建一個(gè)MediaPlay er 程序， 上層還包含基于Android 基本庫(kù)中的Binder 機(jī)制的進(jìn)程間通訊等內(nèi)容。

　?。?6） 圖片瀏覽。圖片瀏覽主要用android. Graphics類(lèi)包實(shí)現(xiàn)， 這個(gè)類(lèi)包提供了如畫(huà)布、點(diǎn)和矩形等底層圖形工具， 可直接的在屏幕上進(jìn)行繪制。從文件系統(tǒng)中把所需要的圖片讀入到內(nèi)存中， 轉(zhuǎn)化成" . png "的圖片格式， 然后在不同的用戶(hù)界面中， 使圖片以不同的形式顯示。

　　4   結(jié)語(yǔ)

　　近年來(lái)， Android 系統(tǒng)由于其開(kāi)源性、易開(kāi)發(fā)性得到廣泛的應(yīng)用。移動(dòng)通信的即時(shí)通信服務(wù)把手機(jī)的短信和手機(jī)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)完美地結(jié)合起來(lái)， 用戶(hù)通過(guò)移動(dòng)設(shè)備終端， 能便捷地與他人進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交流。利用本設(shè)計(jì)方案， 可以實(shí)現(xiàn)在Andr oid 操作系統(tǒng)上完成即時(shí)通信系統(tǒng)客戶(hù)端的開(kāi)發(fā)， 具有較大的發(fā)展、應(yīng)用空間。