手機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)的方法探討

摘要：分析了手機(jī)應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境的特點(diǎn)，并針對(duì)這些特點(diǎn)提出相應(yīng)的對(duì)策；同時(shí)，針對(duì)手機(jī)中應(yīng)用程序顯示區(qū)域小，CPU處理速度和內(nèi)存容量限制，應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)性要求和開發(fā)環(huán)境的封閉性等特點(diǎn)，提出了一些設(shè)計(jì)策略和解決方案。

關(guān)鍵詞：手機(jī)；應(yīng)用軟件；設(shè)計(jì)；對(duì)策

0 引言

用戶在使用手機(jī)中無時(shí)無刻不在和手機(jī)上的應(yīng)用程序打交道，手機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)得好壞直接影響用戶對(duì)該款手機(jī)的感受。手機(jī)的應(yīng)用程序的好壞決定了一款手機(jī)的內(nèi)在品質(zhì)，從而在很大程序上決定了一款手機(jī)在市場(chǎng)上的命運(yùn)。本文結(jié)合筆者開發(fā)手機(jī)應(yīng)用程序的經(jīng)驗(yàn)，探討手機(jī)上應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā)方法。

1 手機(jī)應(yīng)用軟件的特點(diǎn)分析

目前市場(chǎng)上的手機(jī)分兩類：功能手機(jī)(Feature Phone)和智能手機(jī)(Smart Phone)。雖然這兩類手機(jī)還沒有一個(gè)明確的界線，但是手機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用程序都有如下特點(diǎn)：

顯示區(qū)域小為了方便攜帶和按鍵，大屏的像素點(diǎn)為128x160、160x24、240x320等。

CPU處理速度和內(nèi)存容量比段小基于成本的考慮，手機(jī)上的處理器(MCU)的頻率較低，一般只有幾十M，智能手機(jī)稍高，一般200—400M。內(nèi)存(RAM和FLASH)一般為8M，16M，智能手機(jī)一般32M，64M。

和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的交互密切，實(shí)時(shí)性強(qiáng)能與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地通信，交換語音和數(shù)據(jù)信息。對(duì)于來自移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的來電，短消息，彩信，推消息(Push message)等，應(yīng)用程序必須能及時(shí)提示用戶，并能讓用戶方便地處理這些信息。這一點(diǎn)也是手機(jī)產(chǎn)品和其他的PDA，PMP等產(chǎn)品的最大區(qū)別，同時(shí)對(duì)這些信息的處理也是手機(jī)軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。

軟件的開發(fā)環(huán)境千差萬別，因而手機(jī)應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境相差甚遠(yuǎn)現(xiàn)在市場(chǎng)上的手機(jī)的開發(fā)環(huán)境要么是手機(jī)的芯片開發(fā)商提供，要么是獨(dú)立的軟件公司提供，還沒有一個(gè)統(tǒng)一的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)平臺(tái)的軟硬件環(huán)境差別很大，在一個(gè)平臺(tái)上的應(yīng)用程序根本不能在另外一個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行。手機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)和平臺(tái)緊緊地綁定在一起，軟件的可移植性極差。

2 手機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)的對(duì)策

針對(duì)上述手機(jī)應(yīng)用軟件的特點(diǎn)，在進(jìn)行手機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)的時(shí)候必須有清醒的認(rèn)識(shí)，并預(yù)先有相應(yīng)的解決方案，在項(xiàng)目進(jìn)行到中間或者最后才發(fā)現(xiàn)或者考慮這些問題為時(shí)太晚。下面是筆者認(rèn)為在手機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)上總體需要把握好的關(guān)鍵點(diǎn)。

2．1怎樣應(yīng)對(duì)應(yīng)用程序顯示區(qū)域小

應(yīng)用程序的界面風(fēng)格應(yīng)一致。好的做法是設(shè)計(jì)一個(gè)共用的應(yīng)用程序的基類(接口)，所有的應(yīng)用程序都從這個(gè)基類(接口)繼承；設(shè)計(jì)一組公共的顯示控件，這些控件的顯示風(fēng)格可以通過配置文件進(jìn)行設(shè)置。這樣可以很方便地達(dá)到“換膚”的功能，從而滿足用戶界面上個(gè)性化的需求。

多用圖標(biāo)和簡(jiǎn)潔文字來表達(dá)界面的含義。由于顯示區(qū)域的限制，手機(jī)很難像PC那樣利用多重窗口，基本上是一個(gè)應(yīng)用程序占用整個(gè)窗口。采用統(tǒng)一的圖標(biāo)和簡(jiǎn)潔的文字能達(dá)到界面意義明確，表達(dá)意義形象的目的，這比冗長(zhǎng)的文字更能吸引人的注意，使人記憶深刻，從而給用戶良好的使用體驗(yàn)。如果能結(jié)合富有表現(xiàn)力的動(dòng)畫圖片更好。因此，必須設(shè)計(jì)的圖形控件有：應(yīng)用窗口類，圖片類，動(dòng)畫類，圖片標(biāo)簽類，進(jìn)度條類，單行列表類，多行列表類，單選列表類，多選列表。在手機(jī)應(yīng)用窗口中應(yīng)該充分利用這些類來設(shè)計(jì)有特色的用戶界面。

設(shè)計(jì)一個(gè)通用的合理的輸入法接口。輸入法的設(shè)計(jì)在手機(jī)應(yīng)用程序中有重要的地位。輸入法的設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候要考慮的實(shí)際問題有：

(1)怎么方便地切換各種輸入。例如，可以考慮用#，*鍵來切換各類文字的輸入。另外，標(biāo)點(diǎn)字符和數(shù)字等由于使用的頻率很高，可以考慮增加快捷菜單或者快捷鍵操作的輸入方法。

(2)待選字符的安排是否合理，操作是否方便。例如圖1所示界面是筆者設(shè)計(jì)的中文編輯界面。

圖1 中文編輯界面

說明：如果用戶輸入xyz所在的按鍵。則在區(qū)域1顯示所有的待選拼音／筆畫。在這個(gè)時(shí)候用戶可以按左右方向按鍵來選擇待選拼音／筆畫。用戶按OK鍵，在區(qū)域2，高亮(Highlight)顯示的是第一個(gè)待選漢字。這時(shí)按左右按鍵高亮光標(biāo)在待選漢字間移動(dòng)。如果漢字太多，可以按上下按鍵來在前一頁和后一頁漢字之間切換。按OK鍵，高亮選定的漢字將被輸入到編輯界面上。在區(qū)域3，是區(qū)域2高亮漢字的聯(lián)想詞組。用戶可以長(zhǎng)按1-9鍵將顯示的詞組直接輸入到編輯界面(不需要高光選擇)。短按一次取消鍵(C鍵)刪除編輯界面的一個(gè)漢字，快速短按兩次，刪除編輯界面的一行漢字，長(zhǎng)按取消鍵，全部刪除編輯界面的漢字。

上面舉的例子只是中文的輸入，實(shí)際情況是還需要英文字母，英文單詞，標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等字符的輸入。所以，輸入法的軟件設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)問題很多，各個(gè)應(yīng)用的需求千差萬別，需要我們?cè)陂_始設(shè)計(jì)軟件時(shí)充分考慮輸入法接口的可擴(kuò)展性和靈活性。

2．2怎樣應(yīng)對(duì)CPU處理速度和內(nèi)存容量的限制

設(shè)計(jì)或者選定一個(gè)合理而高效的系統(tǒng)架構(gòu)。好的應(yīng)用程序需要一個(gè)好的系統(tǒng)框架。針對(duì)手機(jī)的CPU和內(nèi)存的特點(diǎn)，手機(jī)的應(yīng)用程序的運(yùn)行環(huán)境和PC上的程序運(yùn)行環(huán)境有很大的不同，用表1總結(jié)如下：

通過上面的對(duì)比，可以看出，手機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)以當(dāng)前手機(jī)的硬件為基準(zhǔn)，采取適度超前的原則來定義系統(tǒng)架構(gòu)。整個(gè)架構(gòu)不必大而且全，要小而精，并盡量做到架構(gòu)中的各個(gè)部件具有很好的可裁減性。這樣的系統(tǒng)架構(gòu)才能滿足各種不同的硬件需要。

(2)精心設(shè)計(jì)架構(gòu)中的每一個(gè)部件，消除系統(tǒng)冗余的代碼；合理定義接口，系統(tǒng)的架構(gòu)才能清晰容易被人理解，并且系統(tǒng)的可靠性也高。只有這樣，整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的代碼占用的內(nèi)存少，應(yīng)用程序在運(yùn)行的時(shí)候占用的內(nèi)存和CPU資源少。

(3)應(yīng)用程序可以在PC上模擬運(yùn)行。一般手機(jī)上調(diào)試應(yīng)用程序的過程比較復(fù)雜，如果一個(gè)很小的改動(dòng)都要到手機(jī)上去調(diào)試很浪費(fèi)時(shí)間，同時(shí)，在PC上調(diào)試程序也比在手機(jī)上調(diào)試程序方便得多。一個(gè)好的程序架構(gòu)的基本要求是絕大部分的應(yīng)用都可以在PC機(jī)上模擬開發(fā)完成。

精心設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。應(yīng)用程序的執(zhí)行效率和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)密切相關(guān)。對(duì)于手機(jī)上的應(yīng)用程序，不同的設(shè)計(jì)策略有不同的結(jié)果。例如：對(duì)于一個(gè)電話本的應(yīng)用程序，讀取所有電話記錄至少有兩種方法：一種是在一開機(jī)的時(shí)候就讀；另外一種是在電話本應(yīng)用打開的時(shí)候才讀。實(shí)際情況是前一種情況較好，因?yàn)?，這樣用戶每次進(jìn)入電話本的時(shí)候手機(jī)可以很快地顯示所有的電話記錄，后者則慢得多，在有些系統(tǒng)中可能是難以忍受，必須提前準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)。

在設(shè)計(jì)應(yīng)用程序中著重考慮的問題有：

(1)程序的處理效率是否高；

(2)程序的內(nèi)存占用和CPU是否太多；

(3)用戶的操作是否方便，應(yīng)用的響應(yīng)速度是否足夠快；

(4)界面的定義是否美觀，和系統(tǒng)的總體風(fēng)格相一致；

2．3怎樣應(yīng)對(duì)應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)性要求

手機(jī)最重要的功能是通話和通信。這些一般和無線網(wǎng)絡(luò)都有密切的關(guān)系。對(duì)于來自無線網(wǎng)絡(luò)的來電，短消息，推消息等，必須有一個(gè)應(yīng)用來統(tǒng)一調(diào)度和處理這些消息和信息。筆者稱之為待機(jī)管理應(yīng)用。待機(jī)管理應(yīng)用是底層軟件和其他應(yīng)用程序的調(diào)度員，同時(shí)它也負(fù)責(zé)待機(jī)界面下的界面顯示和其他應(yīng)用不方便處理的一些任務(wù)。如果用圖來表示，那么它在整個(gè)系統(tǒng)中的位置如圖2所示。

待機(jī)管理應(yīng)用的特點(diǎn)是：(1)一開機(jī)就首先運(yùn)行；(2)總是處于運(yùn)行或者待命狀態(tài)，不會(huì)退出。

因此，這個(gè)應(yīng)用的穩(wěn)定性要求就特別高。在軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候要特別注意功能劃分，如果某項(xiàng)功能能在其它的應(yīng)用中處理，該功能應(yīng)盡量分到別的應(yīng)用中去，以免待機(jī)管理過于復(fù)雜，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

待機(jī)管理應(yīng)用的功能一般如下：

(1)處理與充電器和電池有關(guān)的消息。例如：插入充電器，如果是在開機(jī)，則在待機(jī)下顯示充電動(dòng)畫；拔掉充電器，關(guān)閉充電動(dòng)畫的顯示等；

(2)處理開機(jī)動(dòng)畫或者問候語的顯示；

(3)如果底層協(xié)議報(bào)告SIM卡設(shè)置了PIN碼，啟動(dòng)SIM卡的PIN碼輸入界面；如果還設(shè)置了手機(jī)密碼，則啟動(dòng)手機(jī)的密碼輸入界面；

(4)顯示待機(jī)下面的各種狀態(tài)圖標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)的信息，時(shí)間和日期信息，各種應(yīng)用圖標(biāo)的排列；

(5)顯示屏幕保護(hù)的界面；

(6)處理用戶在待機(jī)狀態(tài)下的各種按鍵操作，例如：如果用戶短按了數(shù)字1所在的按鍵，則要啟動(dòng)號(hào)碼編輯應(yīng)用或者界面，如果用戶在應(yīng)用圖標(biāo)或者菜單中按或者點(diǎn)擊了某一個(gè)應(yīng)用，則要啟動(dòng)該應(yīng)用；

(7)顯示各種系統(tǒng)狀態(tài)，例如：未接來電和短消息的提示，電池電量不足的提示，鬧鐘的提示等；

(8)轉(zhuǎn)發(fā)底層的各種消息給相應(yīng)的應(yīng)用程序，為其他的上層應(yīng)用提供統(tǒng)一、簡(jiǎn)潔的接口。這樣做的原因是通過對(duì)底層消息的封裝和轉(zhuǎn)換，能簡(jiǎn)化其他應(yīng)用處理。并且使待機(jī)管理應(yīng)用能及時(shí)了解系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)，并及時(shí)通知給用戶。

2．4怎樣應(yīng)對(duì)應(yīng)用程序的開發(fā)環(huán)境的封閉性

正如上面提到的，現(xiàn)在市場(chǎng)上主流的手機(jī)開發(fā)平臺(tái)很多，并且還不斷有新的平臺(tái)涌現(xiàn)，怎樣開發(fā)能在各種不同的平臺(tái)上有很強(qiáng)移植性的應(yīng)用程序?qū)Τ绦蛟O(shè)計(jì)和開發(fā)人員是一個(gè)艱巨的任務(wù)。筆者結(jié)合自己的經(jīng)歷認(rèn)為可行的思路如下：

(1)應(yīng)用的用戶界面和實(shí)際的處理邏輯盡量分開，將一些可以共用的處理邏輯提煉成共用的函數(shù)接口。例如：日程應(yīng)用的陰陽歷轉(zhuǎn)換算法，電話本中的首字母查找算法等都可以放在一個(gè)單獨(dú)文件或者庫文件中，這樣的代碼可以很方便地移植到其他的平臺(tái)上。

(2)編寫代碼的時(shí)候，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和函數(shù)的處理要考慮不同硬件平臺(tái)的差別。一個(gè)好的做法是定義一個(gè)平臺(tái)上通用的數(shù)據(jù)類型定義，而不是直接使用設(shè)計(jì)語言里面原始定義的數(shù)據(jù)類型。例如：如果是在C／C++的開發(fā)平臺(tái)上，我們可以定義一個(gè)文件types．h，它里面包含如下通用類型的定義：

typedef char BOOLEAN；

typedef unsigned char BYTE；

typedef char CHAR；

typedef unsigned short WCHAR；

typedef char INT8；

typedef unsigned char UINT8；

typedef shOrt INTl6；

typedef unsigned short UINT16；

typedef long INT32；

typedef unsigned long UINT32；

typedef long LONG；

typedef unsigned long ULONG；

在程序中，所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)項(xiàng)，函數(shù)的參數(shù)和返回值，類的成員數(shù)據(jù)都用上面的這些通用類型，這樣編寫的軟件的可移植性就可以大大提高。

如果可能，多采用成熟的第三方軟件或者知名的開源代碼庫。

手機(jī)的應(yīng)用經(jīng)常碰到部分模塊是自己開發(fā)還是采用第三方軟件的問題。為了軟件的可移植性，加快軟件的開發(fā)速度，這些模塊應(yīng)該多采用專業(yè)公司開發(fā)的成熟軟件或者采用穩(wěn)定的開源軟件。這比自己重新開發(fā)好、快捷方便得多，開發(fā)成本也比較少。例如：現(xiàn)在很多手機(jī)都支持MP4播放，這樣就涉及音視頻編解碼的問題，如果可能，選擇一個(gè)經(jīng)過市場(chǎng)驗(yàn)證，可移植性強(qiáng)的第三方或者開源的音視頻編解碼庫比自己進(jìn)行開發(fā)要合算得多，這樣的應(yīng)用程序的可移植性比自己在特定平臺(tái)上全部由自己開發(fā)的應(yīng)用程序要好。

3 結(jié)束語

手機(jī)上的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境現(xiàn)在還是一個(gè)比較封閉，與應(yīng)用程序耦合比較緊密的系統(tǒng)；應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和開發(fā)相對(duì)復(fù)雜，對(duì)應(yīng)用的穩(wěn)定性，安全性，實(shí)時(shí)性要求也比較高。無論是對(duì)手機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)人員還是開發(fā)人員，只有在了解其特點(diǎn)的基礎(chǔ)上才能提出有針對(duì)性的方案。本文指出了這些特點(diǎn)并闡述了筆者的觀點(diǎn)，希望能起到拋磚引玉的作用。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。