基于Android平臺(tái)的即時(shí)通信系統(tǒng)客戶端設(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)客戶端提供即時(shí)通信服務(wù)系統(tǒng)的客戶端解決方案。
 

　　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   客戶端設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)客戶端主要實(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)的客戶端基于Jabber 協(xié)議[ 4] , 可以實(shí)現(xiàn)用戶注冊(cè)和登錄、即時(shí)消息處理、好友的分組管理、在線狀態(tài)的監(jiān)視等功能。

　　2. 1   客戶端設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)客戶端， 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)用戶界面， 在數(shù)據(jù)模型層提供了Co ntent Pr ovider類來(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  客戶端MVC 結(jié)構(gòu)圖

2. 2   應(yīng)用模塊框架

　　Android 中用戶界面允許采用定義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)客戶端的用戶界面。Android 應(yīng)用程序與用戶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)客戶端主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

　　（ 1） 注冊(cè)用戶： 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） 用戶設(shè)置： 對(duì)用戶基本信息和一些Jabber 選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置；

　?。?4） 登錄和注銷： 選擇相應(yīng)的服務(wù)， 輸入用戶名和密碼， 登錄即時(shí)通信系統(tǒng)， 或注銷用戶， 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， 信息暫存于服務(wù)器中， 待其上線后接收；

　?。?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)話時(shí)通過(guò)TLS 協(xié)商。

　?。?3） 即時(shí)通信模塊?？蛻舳送ㄟ^(guò)GPRS 無(wú)線網(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)客戶端與客戶端之間即時(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)程中采取了多線程的方式， 使用3 個(gè)線程， 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類包實(shí)現(xiàn)， 這個(gè)類包提供了如畫(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)客戶端的開(kāi)發(fā)， 具有較大的發(fā)展、應(yīng)用空間。