RESTful服務(wù)及跨平臺(tái)移動(dòng)應(yīng)用

胡天云　林慶

摘要摘要：目前，智能移動(dòng)平臺(tái)呈現(xiàn)出多樣化特征，其應(yīng)用軟件之間互不兼容，造成移動(dòng)應(yīng)用跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)成本高、周期長(zhǎng)等問(wèn)題。在分析REST架構(gòu)風(fēng)格及當(dāng)前Hybrid移動(dòng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提出了適合瀏覽器交互的REST式服務(wù)，以及基于Ajax應(yīng)用和PhoneGap框架開(kāi)發(fā)客戶端的移動(dòng)應(yīng)用跨平臺(tái)解決方案，為快速構(gòu)建移動(dòng)信息化平臺(tái)提供了一種思路。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：Hybrid；REST；Ajax；跨平臺(tái)移動(dòng)應(yīng)用；PhoneGap

DOIDOI：10.11907/rjdk.1431044

中圖分類號(hào)：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2015）004008703

0引言

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及智能設(shè)備終端的逐漸普及，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)商也越來(lái)越重視軟件產(chǎn)品向移動(dòng)設(shè)備的轉(zhuǎn)移。然而，智能設(shè)備終端操作系統(tǒng)的多樣化，以及智能設(shè)備的碎片化，造成各平臺(tái)設(shè)備的軟件之間互不兼容。移動(dòng)智能終端使用較多的操作系統(tǒng)有Android、IOS、Windows Phone、BlackBerry等，但它們之間的應(yīng)用軟件并不兼容。并且，Android設(shè)備的型號(hào)、品牌、版本和屏幕尺寸呈現(xiàn)出嚴(yán)重的碎片化。原生移動(dòng)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、測(cè)試周期長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)成本高，而且跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)使得這一問(wèn)題更為突出。移動(dòng)平臺(tái)軟件的快速開(kāi)發(fā)需求與移動(dòng)平臺(tái)的多樣化特征構(gòu)成了矛盾。

針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)的時(shí)間、成本及可擴(kuò)展性等問(wèn)題，本文提出采用REST架構(gòu)風(fēng)格的Web Service作為服務(wù)器，Ajax應(yīng)用+PhoneGap[1]框架開(kāi)發(fā)移動(dòng)客戶端的跨平臺(tái)移動(dòng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)方案。服務(wù)器使用可伸縮、簡(jiǎn)單普適的RESTful Web服務(wù)，回避了客戶端的平臺(tái)相關(guān)性；移動(dòng)客戶端利用適合REST風(fēng)格及ROA原則的Ajax框架，整合Hybrid模式開(kāi)發(fā)框架PhoneGap，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)軟件的跨平臺(tái)快速開(kāi)發(fā)。

1REST式Web服務(wù)概述

REST是Roy Fielding博士在2000年提出的一種分布式應(yīng)用架構(gòu)，與以往DO（分布式對(duì)象）、RPC（遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用）等分布式架構(gòu)相比，它符合一組通用的ROA設(shè)計(jì)原則：可尋址性、無(wú)狀態(tài)性、連通性和統(tǒng)一接口。隨著Ajax、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等的興起，這種分布式的、輕量級(jí)的、可擴(kuò)展的、與平臺(tái)和編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)的、具普適性的Web服務(wù)體系架構(gòu)，受到越來(lái)越多的關(guān)注。

REST架構(gòu)風(fēng)格是HTTP1.1協(xié)議的設(shè)計(jì)原則[2]。與傳統(tǒng)Web Services（SOAP）相比，REST更適合作為移動(dòng)混合應(yīng)用服務(wù)器，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：

（1）輕量級(jí)、高效性。無(wú)需引入SOAP/WSDL，更適合基于瀏覽器的交互，能更高效地使用HTTP協(xié)議。

（2）靈活易用性。無(wú)需通過(guò)復(fù)雜的SOAP信封通信，只需請(qǐng)求資源的網(wǎng)址和請(qǐng)求數(shù)據(jù)就可輕松使用REST服務(wù)?？梢栽诰幊陶Z(yǔ)言中輕易實(shí)現(xiàn)，尤其是JavaScript瀏覽器語(yǔ)言。

（3）平臺(tái)無(wú)關(guān)性。編程語(yǔ)言只要支持HTTP協(xié)議就可以應(yīng)用REST服務(wù)，降低服務(wù)器與客戶端的耦合性。這種特性適合客戶端主要編程語(yǔ)言JavaScript。

（4）無(wú)狀態(tài)性與可擴(kuò)展性。每個(gè)資源都有自己的URI，服務(wù)器的可能狀態(tài)也是資源，各HTTP請(qǐng)求都是獨(dú)立的，這種模式可提高服務(wù)的可擴(kuò)展性。

（5）緩存支持。通過(guò)標(biāo)記響應(yīng)中的數(shù)據(jù)賦予客戶端數(shù)據(jù)緩存功能，減少帶寬使用，提高數(shù)據(jù)響應(yīng)速度，更適合移動(dòng)應(yīng)用。

這種服務(wù)器具有與客戶端低耦合、簡(jiǎn)單普適等特性，適合軟硬件環(huán)境復(fù)雜的移動(dòng)設(shè)備軟件跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)，促進(jìn)了移動(dòng)客戶端跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)的實(shí)現(xiàn)。

2PhoneGap與Ajax跨平臺(tái)應(yīng)用

作為Web服務(wù)客戶端，PhoneGap應(yīng)用主要使用Web技術(shù)。JavaScript腳本語(yǔ)言是重要的瀏覽器編程語(yǔ)言，而Ajax是JavaScript的典型應(yīng)用。

2.1跨平臺(tái)框架PhoneGap原理與應(yīng)用

Hybrid App（混合應(yīng)用）是目前移動(dòng)應(yīng)用的一種應(yīng)用模式，主要開(kāi)發(fā)框架有PhoneGap、Titanium、Sencha Touch、AppCan等。PhoneGap是Hybrid App的一種開(kāi)源開(kāi)發(fā)框架。程序編碼使用原生程序語(yǔ)言和網(wǎng)頁(yè)語(yǔ)言，應(yīng)用中同時(shí)有原生視圖和Web視圖。它擁有Web App的特點(diǎn)：開(kāi)發(fā)成本低、實(shí)時(shí)更新、可集成和擴(kuò)展等，而且使用方式也和Native App一致。

中間件提供應(yīng)用與平臺(tái)之間的通信服務(wù)，這些服務(wù)有標(biāo)準(zhǔn)的接口和協(xié)議，并根據(jù)不同的操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)有各自的實(shí)現(xiàn)方式[3]。PhoneGap是第二代移動(dòng)中間件，支持Hybrid開(kāi)發(fā)模式和自定義插件擴(kuò)展，使用移動(dòng)設(shè)備自帶瀏覽器引擎，以HTML5為主要應(yīng)用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。

圖1所示為PhoneGap開(kāi)發(fā)框架原理。PhoneGap應(yīng)用基于HTML、JS、CSS等Web技術(shù)，將一些系統(tǒng)底層接口封裝為統(tǒng)一的JavaScript API，供應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者通過(guò)JS調(diào)用。使用這些系統(tǒng)級(jí)的API，開(kāi)發(fā)者能像原生應(yīng)用一樣調(diào)用GPS、網(wǎng)絡(luò)、攝像頭、重力感應(yīng)等智能設(shè)備的核心功能。為了豐富移動(dòng)應(yīng)用功能，開(kāi)發(fā)者還可以開(kāi)發(fā)插件或使用已有插件。PhoneGap擴(kuò)展和封裝了不同平臺(tái)的WebView組件，從而通過(guò)手機(jī)瀏覽器就可訪問(wèn)本地接口。使用PhoneGap編寫的程序會(huì)被打包并安裝到手機(jī)上，在應(yīng)用運(yùn)行時(shí)載入到設(shè)備內(nèi)置瀏覽器中解析執(zhí)行。

PhoneGap作為一種重要的跨平臺(tái)開(kāi)源開(kāi)發(fā)框架，以其良好的兼容性、標(biāo)準(zhǔn)化、多平臺(tái)和無(wú)限擴(kuò)展功能的豐富插件，解決了跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)成本高、周期長(zhǎng)等問(wèn)題，成為主流移動(dòng)混合應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架。

2.2Ajax應(yīng)用

Ajax應(yīng)用是運(yùn)行在Web瀏覽器中，并發(fā)送Web服務(wù)請(qǐng)求的Web服務(wù)客戶端，而Web瀏覽器更適合采用REST。因此，Ajax是REST式Web服務(wù)的客戶端。Ajax在頁(yè)面后臺(tái)按需請(qǐng)求數(shù)據(jù)，無(wú)須刷新整個(gè)頁(yè)面，使得Web應(yīng)用既保留了B/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，又具有C/S結(jié)構(gòu)應(yīng)用的強(qiáng)大功能和用戶感受[4]。

為了取消各瀏覽器之間的差異，許多JavaScript庫(kù)都提供了Ajax的封裝庫(kù)，用來(lái)發(fā)送HTTP請(qǐng)求。JQuery Mobile作為移動(dòng)UI框架，封裝了Ajax函數(shù)，核心是XMLHttpRequest。XMLHttpRequest是瀏覽器為JavaScript實(shí)現(xiàn)的HTTP客戶端庫(kù)。

3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)功能

C語(yǔ)言學(xué)習(xí)交流圈App是面向移動(dòng)用戶的移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，具有高便攜性、高可用性及微型化特征。用戶能夠隨時(shí)隨地使用數(shù)字媒體學(xué)習(xí)資源，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)和課程教學(xué)相比，具有學(xué)習(xí)時(shí)間短、知識(shí)傳遞效率高等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)主要功能模塊有在線學(xué)習(xí)、在線交流、在線測(cè)試。

（1） 在線學(xué)習(xí)。該模塊主要功能是提供C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)資源，包括專家課程、教案、專題、知識(shí)點(diǎn)及課后作業(yè)等。資源類型有文本、圖像、音頻、視頻等，以適合移動(dòng)學(xué)習(xí)的簡(jiǎn)短化、多樣化形式。

（2） 在線交流。發(fā)布C語(yǔ)言的最新資訊、通知公告等，能組建話題討論組，學(xué)生可以通過(guò)提出問(wèn)題供大家討論，或發(fā)送私信給其他用戶等方式進(jìn)行交流。

（3） 在線測(cè)試。系統(tǒng)有階段性小測(cè)試，用戶答題并提交，系統(tǒng)自動(dòng)給出成績(jī)及試題答案。

3.2REST設(shè)計(jì)

URI是資源的名稱和地址，同一URI對(duì)應(yīng)同一種資源。URIs設(shè)計(jì)應(yīng)具有描述性意義和良好結(jié)構(gòu)。由于系統(tǒng)需要展示的資源較多，同時(shí)為了降低耦合性，可采用URI模板和超媒體驅(qū)動(dòng)（HATEOAS）。

URIs設(shè)計(jì)采用模板為：主機(jī)名/應(yīng)用名/路徑變量/版本號(hào)命名規(guī)則，路徑名采用名稱/集合/個(gè)體的方式。

沒(méi)有哪種格式能夠滿足所有類型的資源和數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用多種數(shù)據(jù)表述格式，通過(guò)HTTP的content_type，即mediatype或MIME來(lái)描述媒體類型。系統(tǒng)參考IANA媒體類型登記處，在選用表述格式時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)和知名的媒體類型。系統(tǒng)使用的媒體表述格式有JSON、XML和Atom等可擴(kuò)展格式，為視頻、音頻等媒體類型提供一個(gè)指向資源的鏈接。JSON格式專門為JavaScript而設(shè)計(jì)，使用JSON格式獲取某章節(jié)課程資源如下：

3.3Ajax+PhoneGap作為REST客戶端

PhoneGap框架實(shí)現(xiàn)移動(dòng)客戶端應(yīng)用，用戶界面使用Web語(yǔ)言編寫，也即HTML5文檔；數(shù)據(jù)請(qǐng)求與響應(yīng)等邏輯使用JavaScript語(yǔ)言[5]。

Web瀏覽器遵循的一條基本規(guī)則是，不允許來(lái)自一個(gè)域名的代碼向另一個(gè)域名發(fā)送HTTP請(qǐng)求。PhoneGap使用file：//協(xié)議，不存在跨域訪問(wèn)問(wèn)題，這避免了Ajax跨域訪問(wèn)限制[6]。出于安全考慮，還可以在PhoneGap的配置文件中將訪問(wèn)域加入白名單，例如：Android設(shè)置config.xml文件中的，即允許瀏覽器向http： //www.cmlearning.com/*域名發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求。

3.3.1接口實(shí)現(xiàn)

Ajax庫(kù)使用JQuery的ajax框架，簡(jiǎn)單易用的高層實(shí)現(xiàn)函數(shù)有$.get（options）、$.post（options）等，底層Ajax實(shí)現(xiàn)為$.ajax（options）[7]。所有options都可以通過(guò)$.ajaxSetup（）函數(shù)來(lái)進(jìn)行全局設(shè)置。例如請(qǐng)求獲取某章節(jié)課程的列表，使用$.ajax（options）：

3.3.2PhoneGap編譯打包

PhoneGap開(kāi)發(fā)工具有兩種編譯打包方式：云端編譯和本地編譯。云端編譯使用PhoneGap官網(wǎng)提供的PhoneGap Build服務(wù)，上傳編寫好的程序，下載目標(biāo)平臺(tái)的安裝包。關(guān)于本地編譯，PhoneGap 3.0之前的版本支持本地打包手動(dòng)配置，這種方式需要配置好目標(biāo)移動(dòng)平臺(tái)的原生開(kāi)發(fā)環(huán)境，新建項(xiàng)目并按照目標(biāo)平臺(tái)的配置步驟編譯打包、發(fā)布。3.0及之后版本需要配置目標(biāo)移動(dòng)平臺(tái)的編譯環(huán)境，安裝PhoneGap并在線生成目標(biāo)平臺(tái)軟件的項(xiàng)目，然后在本地編譯成應(yīng)用軟件，步驟如下：①npm install phonegapg （需要先安裝nodejs和npm）指令安裝PhoneGap；②phonegap create （位置 包名 項(xiàng)目名）創(chuàng)建項(xiàng)目；③phonegap build platform（在線創(chuàng)建目標(biāo)平臺(tái)項(xiàng)目）。

4結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)多項(xiàng)測(cè)試，該系統(tǒng)在Android平臺(tái)上運(yùn)行良好。同時(shí)，根據(jù)PhoneGap指令生成的IOS項(xiàng)目成功編譯并能很好地運(yùn)行。基于HTML5的Hybrid移動(dòng)應(yīng)用可以在未來(lái)轉(zhuǎn)化成HTML5移動(dòng)Web應(yīng)用，而且不需要重寫代碼。本系統(tǒng)采用瀏覽器降級(jí)的UI框架——JQuery Mobile，不僅可以利用PhoneGap開(kāi)發(fā)工具打包成移動(dòng)應(yīng)用，還可以發(fā)布為移動(dòng)Web網(wǎng)站。用戶訪問(wèn)時(shí)只需輸入網(wǎng)址，即可獲得如同本地應(yīng)用一樣的體驗(yàn)效果。本文提出的開(kāi)發(fā)模式為移動(dòng)Web App及混合移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了參考。

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責(zé)任編輯（責(zé)任編輯：孫娟）