基于Android 的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用框架方案*

黃佳星. 王晶, 沈奇威

（1 北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國家重點實驗室，北京 100876; 2 東信北郵信息技術(shù)有限公司，北京 100191）

移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展是當(dāng)今科技領(lǐng)域不可忽視的潮流，移動互聯(lián)網(wǎng)是移動和互聯(lián)網(wǎng)融合的產(chǎn)物，繼承了移動隨時、隨地、隨身和互聯(lián)網(wǎng)分享、開放、互動的優(yōu)勢，是整合二者優(yōu)勢的“升級版本”[1]。從個人的通信行為規(guī)律來講，移動通信和固定通信類似[2]。移動互聯(lián)網(wǎng)給用戶帶來的全新的體驗，代表了移動增值業(yè)務(wù)未來的發(fā)展方向[3]。智能終端應(yīng)用作為廣大用戶使用移動互聯(lián)網(wǎng)的重要途徑，無論在推動移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新上，還是在滿足廣大用戶的需求上，都扮演著越來越重要的角色。

Android是當(dāng)前使用范圍最廣的智能終端平臺。由于Android 平臺在智能終端平臺市場份額上的領(lǐng)先地位，基于Android的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具有大量的需求。在Android平臺上更加高效率地開發(fā)應(yīng)用，并且保證良好的軟件結(jié)構(gòu)，是所有Android研發(fā)企業(yè)和個人面臨的挑戰(zhàn)。如果能很好地解決這一問題，將能夠幫助個人開發(fā)者和企業(yè)更好地適應(yīng)移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的節(jié)奏，創(chuàng)造更大的價值。

1 Android應(yīng)用開發(fā)現(xiàn)狀和應(yīng)用框架需求分析

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前的應(yīng)用開發(fā)現(xiàn)狀：通常要從零開始，逐一開發(fā)應(yīng)用所涉及的各項功能，當(dāng)需要使用平臺基礎(chǔ)能力時，例如網(wǎng)絡(luò)、存儲等基礎(chǔ)能力時，必須針對功能的特性，定義并實現(xiàn)相應(yīng)的基礎(chǔ)能力，再進一步完成功能的開發(fā)。這種開發(fā)模式存在的問題是開發(fā)時間成本高，軟件之間的代碼復(fù)用度低，軟件結(jié)構(gòu)不合理。

應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)支持方面，個人或企業(yè)開發(fā)者隨著項目開發(fā)的積累，能夠提煉出可復(fù)用的功能模塊。然而作為應(yīng)用開發(fā)過程中的支撐，這些模塊通用性較差，完整性不足，不能夠從本質(zhì)上提高代碼的復(fù)用度，對于開發(fā)效率的提升也不夠明顯。

1.2 需求分析

為了解決當(dāng)前應(yīng)用開發(fā)方式存在的問題，本文提出基于Android的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用框架方案。該框架的目標(biāo)是滿足移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的快速發(fā)展的背景之下，個人和企業(yè)開發(fā)者高效率開發(fā)并保證項目質(zhì)量的期望。

應(yīng)用框架的核心需求是對于網(wǎng)絡(luò)、存儲等基礎(chǔ)組件的定義與實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，通過對于已實現(xiàn)基礎(chǔ)組件的組合，提供實用的服務(wù)，并對應(yīng)用開發(fā)提供友好的調(diào)用接口。

應(yīng)用框架的作用是減少應(yīng)用開發(fā)周期，節(jié)約人力、時間成本。開發(fā)團隊在應(yīng)用框架的幫助下，可以從平臺數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)訪問和結(jié)果解析等基礎(chǔ)能力的實現(xiàn)細(xì)節(jié)中解放出來，專注于應(yīng)用功能的設(shè)計與實現(xiàn)。

2 框架設(shè)計

2.1 框架結(jié)構(gòu)圖

框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。應(yīng)用框架位于安卓4層結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用層與應(yīng)用框架層之間。分為基礎(chǔ)能力框架與UI 框架兩個部分。

2.1.1 基礎(chǔ)能力框架

基礎(chǔ)能力框架的作用是提供移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要的基礎(chǔ)能力和服務(wù)，包含底層的能力組件和上層的服務(wù)兩個部分。

能力組件包含“數(shù)據(jù)存儲”、“網(wǎng)絡(luò)訪問與結(jié)果解析”、“日志”三大組件?！皵?shù)據(jù)存儲”組件提供數(shù)據(jù)存儲方面的支持；“網(wǎng)絡(luò)訪問與結(jié)果解析”提供訪問互聯(lián)網(wǎng)并且解析響應(yīng)數(shù)據(jù)的能力；“日志”組件優(yōu)化調(diào)試過程的信息輸出與對運行時的信息進行記錄。

通過對3項能力的整合，支持上層的服務(wù)。例如云端一鍵備份與數(shù)據(jù)還原服務(wù)、LBS服務(wù)等。

2.1.2 UI框架

UI框架的作用是提升用戶交互編程的效率。包括基于Tab的UI模板和UI控件庫兩個部分。

基于Tab 的UI模板面向包含多個并列子功能的應(yīng)用；UI控件庫封裝和優(yōu)化了與用戶交互相關(guān)控件，使得這些控件更易于使用。

2.2 框架各模塊功能具體分析

2.2.1 數(shù)據(jù)存儲組件

Android手機應(yīng)用中數(shù)據(jù)存儲的3種主要方式是SQLite數(shù)據(jù)庫、Preference存儲、文件存儲。應(yīng)用框架通過對這3種方式的支持與優(yōu)化提高開發(fā)數(shù)據(jù)存儲相關(guān)功能時的效率和質(zhì)量。

2.2.1.1 SQLite數(shù)據(jù)庫

Android中通過SQLite數(shù)據(jù)庫引擎來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲[4]。Android在運行時集成了SQLite，所以每個Android應(yīng)用程序都可以使用SQLite數(shù)據(jù)庫[5]。

應(yīng)用框架通過以下方式提高SQLite數(shù)據(jù)庫相關(guān)開發(fā)的效率和質(zhì)量：對底層數(shù)據(jù)庫操作API進行封裝，保證調(diào)用方法的統(tǒng)一性和通用性，又對數(shù)據(jù)庫操作的靈活性不造成太大的影響；通過SQL語句的優(yōu)化，實現(xiàn)高效率的數(shù)據(jù)庫操作；幫助了解數(shù)據(jù)庫基本原理的應(yīng)用開發(fā)者，不用過分關(guān)注數(shù)據(jù)操作的細(xì)節(jié)，更好地通過SQLite實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲。

2.2.1.2 Preference存儲

Preference 提供了一種輕量級的數(shù)據(jù)存儲方法，應(yīng)用場合主要是數(shù)據(jù)比較少的配置信息。它以“鍵-值”對的方式將數(shù)據(jù)保存在一個XML配置文件中[4]。相對于數(shù)據(jù)庫存儲而言，Preference 存儲在操作上更加簡潔，適用于小數(shù)據(jù)量、零散的、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存儲。

應(yīng)用框架通過對于這種存儲方式的封裝，做到統(tǒng)一管理、簡化開發(fā)過程中對于Preference存儲的使用。應(yīng)用框架簡化基于“鍵-值”對的數(shù)據(jù)存儲過程，并且提供便捷的同時存儲多組“鍵-值”對數(shù)據(jù)的方法。

2.2.1.3 文件存儲

除了SQLite數(shù)據(jù)庫和Preference存儲這兩種方式存儲之外，文件存儲也是Android平臺重要的存儲方式。文件存儲方式適用于文本文件、PDF文件、音視頻文件和圖片等。Android提供了文件讀寫的方法。

應(yīng)用框架對基于流的文件讀寫進行封裝，對上層提供簡潔、具有通用性的文件讀寫接口。

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)訪問與結(jié)果解析組件

HTTP是應(yīng)用層協(xié)議，用于分布式協(xié)作超媒體信息系統(tǒng)，是一個客戶端和服務(wù)器端請求和應(yīng)答的標(biāo)準(zhǔn)。超文本傳輸協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。所有的WWW文件都必須遵守這個標(biāo)準(zhǔn)[7]。

HTTP被廣泛地運用于移動終端與服務(wù)器端的交互，它是一個基于“請求-響應(yīng)”模式的協(xié)議，一個客戶機與服務(wù)器建立連接后，發(fā)送一個請求給服務(wù)器。服務(wù)器接到請求后，給予相應(yīng)的響應(yīng)信息[8]。

框架的“網(wǎng)絡(luò)訪問與結(jié)果解析”組件分為兩個部分：

HTTP請求發(fā)起模塊，幫助開發(fā)者更加便捷地向服務(wù)器端發(fā)起請求，請求的方式包括GET和POST兩種模式。

HTTP結(jié)果解析模塊，當(dāng)前最為流行的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸格式是XML，而JSON格式是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式[9]，載荷高、易于通過編碼進行解析的特點使其非常適合移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用框架支持XML、JSON兩種數(shù)據(jù)格式的解析，并通過良好的設(shè)計做到解析方法的通用性。

2.2.3 日志組件

在程序開發(fā)過程中，日志（Log）是廣泛使用的用來記錄程序執(zhí)行過程的機制，它既可以用于程序調(diào)試，也可以用于產(chǎn)品運營中的事件記錄。在Android系統(tǒng)中，通過工具類android.util.Log提供了日志機制。

應(yīng)用框架的日志組件主要涉及兩方面內(nèi)容：調(diào)試輔助以及運行事件記錄。

日志組件對工具類的API進行封裝，統(tǒng)一管理應(yīng)用的調(diào)試信息輸出，使得開發(fā)者在應(yīng)用開發(fā)的調(diào)試過程中更簡單、便捷地使用日志。另一方面，日志組件需要結(jié)合文件或數(shù)據(jù)庫存儲組件，實現(xiàn)關(guān)鍵日志的存儲，完成重要運行事件的記錄，以備分析。

2.2.4 云端一鍵備份與還原服務(wù)

移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，用戶在使用應(yīng)用的過程中會生成個人數(shù)據(jù)。為了使用戶能夠更好地享受應(yīng)用服務(wù)，在應(yīng)用個人數(shù)據(jù)存儲上，需要解決以下問題：個人用戶多終端數(shù)據(jù)同步，即當(dāng)用戶更換手機或同時使用多臺智能終端時，終端之間的數(shù)據(jù)遷移應(yīng)當(dāng)是簡單易行的。當(dāng)用戶手機丟失或因為應(yīng)用重置，丟失本地數(shù)據(jù)存儲時，能夠恢復(fù)最新版本的數(shù)據(jù)。

云端一鍵備份與還原服務(wù)是解決上述問題的有效途徑。該服務(wù)通過整合“數(shù)據(jù)存儲”、“網(wǎng)絡(luò)交互”、“日志”三大組件能力 ，提供了用戶數(shù)據(jù)的備份和還原能力。

實現(xiàn)該服務(wù)的思路是采用配置的方式對需要備份數(shù)據(jù)進行聲明，根據(jù)配置生成網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，接收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過解析，提取數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫。

備份與還原在流程和原理上是一致的，流程圖如圖2所示。在使用該流程進行數(shù)據(jù)維護時，備份與還原的區(qū)別在于，備份時數(shù)據(jù)源是客戶端，還原時數(shù)據(jù)源是服務(wù)器端。

圖2 備份和還原服務(wù)流程圖

2.2.5 UI框架

2.2.5.1 基于Tab的UI模板

通過對當(dāng)前熱門應(yīng)用客戶端的觀察和分析，發(fā)現(xiàn)基于Tab的UI結(jié)構(gòu)是一種常見的UI結(jié)構(gòu)。當(dāng)應(yīng)用內(nèi)包含多個并列的子功能時，基于Tab的UI結(jié)構(gòu)能夠很好解決手機終端有限屏幕上排列多項子功能的需求，并能夠快速地進行切換。UI框架包含一個易用的、可擴展的基于Tab的UI模板，對包含并列的子功能的應(yīng)用提供支持。

2.2.5.2 UI控件庫

移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在完成與用戶的交互過程中，需要使用眾多能夠?qū)崟r顯示信息、允許用戶操控的UI控件。系統(tǒng)自帶控件在使用過程中，易用性不同，某些控件的調(diào)用方法較為繁瑣。UI控件庫的設(shè)計與實現(xiàn)目標(biāo)是讓用戶交互相關(guān)控件更易于使用，提高用戶交互方面的開發(fā)效率。

3 結(jié)束語

基于Android的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用框架順應(yīng)了蓬勃發(fā)展的移動互聯(lián)網(wǎng)需要高效開發(fā)應(yīng)用的趨勢，幫助企業(yè)和個人開發(fā)者減輕工作量，高效率地開發(fā)應(yīng)用，保證良好的軟件結(jié)構(gòu)，并且提高了代碼的復(fù)用率。該應(yīng)用框架的設(shè)計與實現(xiàn)在移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)方法的創(chuàng)新上具有重要的科研價值，在實際的產(chǎn)業(yè)開發(fā)過程中，具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] http://www.hudong.com/wiki/移動互聯(lián)網(wǎng).

[2] 呂新榮，廖建新，朱曉民，武家春. 無差別移動性管理網(wǎng)絡(luò)[J].通信學(xué)報，2007，7(28):5-7.

[3] 徐童，廖建新. 移動互聯(lián)網(wǎng)與移動智能網(wǎng)的互通研究[J]，計算機工程與應(yīng)用，2005，20(1):9-12.

[4] 郭宏志. Android應(yīng)用開發(fā)詳解[M]. 北京：電子工業(yè)出版社.2010:195,190.

[5] http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-sqlite/

[6] Network Working Group. HTTP methods: USA, Internet RFC 2616,(2004-09-01) http://www.w3.org/Protocols/rfc2616/rfc2616.html.

[7] http://www.hudong.com/wiki/HTTP協(xié)議.

[8] Balachander Krishnamurthy、Jennifer Rexford. Web協(xié)議與實踐[M].北京：科學(xué)出版社. 2003:120.

[9] Introducing JSON[EB/OL], http://www.json.org/