JAVA中即時(shí)通訊內(nèi)容擴(kuò)展研究

徐曙民++張偉??

摘 要：針對(duì)目前市場(chǎng)中即時(shí)通信軟件不能提供矢量圖形、圖表、公式等信息編輯功能的問題，闡述了以插件方式在即時(shí)通信軟件聊天框中嵌入Word的優(yōu)點(diǎn)，研究了嵌入及自動(dòng)化操作方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款基于聊天軟件Spark的擴(kuò)展插件。該擴(kuò)展插件能夠在不影響通信系統(tǒng)基本功能的前提下，為即時(shí)通信軟件Spark提供特殊信息的即時(shí)編輯修改功能。

關(guān)鍵詞：JAVA；即時(shí)通信；嵌入；自動(dòng)化；插件

DOIDOI：10.11907/rjdk.1511055

中圖分類號(hào)：TP303

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2015）012000104

基金項(xiàng)目基金項(xiàng)目：中鐵四局遠(yuǎn)程教育平臺(tái)項(xiàng)目（20140912）

作者簡(jiǎn)介作者簡(jiǎn)介：徐曙民（1990-），男，湖南長(zhǎng)沙人，中南大學(xué)軟件學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)榧磿r(shí)通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；張偉（1972-），男，黑龍江哈爾濱人，博士，中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院講師、碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)檐浖こ?、大?shù)據(jù)及知識(shí)工程、模式識(shí)別。

0 引言

當(dāng)前市場(chǎng)中騰訊QQ、MSN等即時(shí)聊天軟件以其良好的交互界面、客戶體驗(yàn)和不斷完善、創(chuàng)新、增強(qiáng)的服務(wù)功能備受廣大用戶歡迎。此類聊天軟件的設(shè)計(jì)初衷是為普通用戶提供日常通訊需求，通信軟件中的魔法表情、視頻通信、語音通信等功能，豐富了用戶的通信方式。

然而，隨著信息時(shí)代專業(yè)分工日趨深化，此類即時(shí)通訊軟件卻不能提供專業(yè)化數(shù)據(jù)即時(shí)輸入和修改功能。例如，許多大型企業(yè)在資金核算或人事調(diào)整時(shí)，需要很多圖形、圖表數(shù)據(jù)描述企業(yè)實(shí)時(shí)資金或人事狀況，而現(xiàn)時(shí)卻只能以圖片的形式發(fā)送此類信息。

隨著高等院校教學(xué)科研工作的深入開展，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等教學(xué)科研活動(dòng)中需要用到的信息也日趨復(fù)雜，目前的即時(shí)通訊軟件很難滿足此類信息的即時(shí)修改和輸入功能。例如，數(shù)學(xué)公式、化學(xué)公式、物理公式作為描述事物內(nèi)部和外部關(guān)系的一種表達(dá)方法，在現(xiàn)代科技中具有不可替代的作用，但此類信息卻不能即時(shí)修改和輸入。

本文提出一種將Word嵌入即時(shí)通信軟件聊天框的方式，在即時(shí)通信過程中將圖形、圖表等信息以XML的形式發(fā)送和顯示，使用戶可以在聊天框中即時(shí)編輯以上內(nèi)容?？紤]到市場(chǎng)中絕大多數(shù)開源即時(shí)通信軟件使用JAVA語言的因素，文中采用SWT圖形庫(kù)與ActiveX控件結(jié)合的方法，開發(fā)人員可以在不影響即時(shí)通信軟件基本功能的前提下以插件的方式嵌入到該軟件中。

1 聊天信息顯示容器

市場(chǎng)中對(duì)于二維矢量圖形、數(shù)學(xué)符號(hào)和公式這些復(fù)雜的信息內(nèi)容，一般采用SVG（Scalable Vector Graphics）、MathML（Mathematical Markup Language）這些基于XML標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展標(biāo)記語言描述[12]。由于擴(kuò)展語言的標(biāo)準(zhǔn)不同，所以這些信息的容器僅支持單一類型信息的顯示與編輯，例如MathType、MathMagic等編輯器僅支持MathML描述的公式顯示與編輯， Cairo、Graphviz等編輯器僅支持SVG描述的矢量圖形修改。

2007 Microsoft Office system中采用的Office Open XML格式，使用ZIP和壓縮技術(shù)來存儲(chǔ)文檔，支持多種XML標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展標(biāo)記語言，為SVG、MathML等語言描述的信息提供了一個(gè)良好的顯示和修改容器，所以僅需將Office應(yīng)用程序嵌入即時(shí)通信軟件聊天框，即可實(shí)現(xiàn)顯示和修改此類信息的需求。

2 顯示容器嵌入

Office本身不支持作為即插即用對(duì)象嵌入其它應(yīng)用程序，需要采用系統(tǒng)原生外殼包裹。SWT（Standard Widget Toolkit）作為IBM開發(fā)的一套用于Java的圖形用戶界面系統(tǒng)[3]，采用如下思想創(chuàng)建組件：在系統(tǒng)組件存在的情況下，采用系統(tǒng)原生組件，在系統(tǒng)組件不存在的情況下，創(chuàng)建模擬組件。

如圖1所示，系統(tǒng)提供原生組件包裹Word，SWT在原生組件上覆蓋了一層JNI映射，所有操作系統(tǒng)的API調(diào)用將會(huì)映射到這個(gè)JNI調(diào)用上，JNI 封裝部分SWT的C代碼部分， JNI Wrapper部分只是各平臺(tái)GUI API的JNI簡(jiǎn)單映射，SWT通過Java Peer填平了各平臺(tái)差異，從而給Application提供統(tǒng)一的SWT API接口。例如本文中，Application采用SWT API提供的OleFrame作為OLE嵌入的頂層框架，OleClientSite作為包裹Word和Activex的容器。

圖1 SWT底層結(jié)構(gòu)

3 客戶端中自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用

在客戶端接收與發(fā)送消息時(shí)，需要將后臺(tái)中的信息在嵌入了Word的聊天框中顯示出來，此時(shí)通過自動(dòng)化技術(shù)，在程序與COM組件之間建立一個(gè)連接，實(shí)現(xiàn)組件間的直接調(diào)用與數(shù)據(jù)交換。在此過程中，自動(dòng)化程序作為一種實(shí)現(xiàn)了IDispatch接口的COM組件，響應(yīng)應(yīng)用程序請(qǐng)求，承擔(dān)類似自動(dòng)化服務(wù)器的功能[4]。

3.1 JACOB與dom4j

JACOB編寫了操作COM組件的Java類[5]，并利用JNI技術(shù)將自動(dòng)化接口相關(guān)的函數(shù)調(diào)用聲明為本地的方法。利用C++實(shí)現(xiàn)了與WIN32平臺(tái)下COM組件的溝通。將C++編寫的程序編譯為“Jacob.dll”庫(kù)文件，與Java類包整合起來，完成了Java程序與COM組件的連接通路。雖然JACOB完成了Java與COM組件的橋接，但卻無法獲得SWT中Word的IDispatch值，無法對(duì)嵌入后的Word進(jìn)一步操作。

dom4j是一個(gè)用來讀寫XML文件的Java API。由于2007 Microsoft Office system中采用Office Open XML格式來存儲(chǔ)信息，所以利用dom4j對(duì)Word進(jìn)行操作也是一種可行的方式。但是Java語言的平臺(tái)無關(guān)性使它與本機(jī)的內(nèi)部聯(lián)系很少，尤其是在軟件復(fù)用方面。在dom4j中表現(xiàn)為需要將Word關(guān)閉后方能對(duì)其操作，采用此種方法對(duì)Word操作時(shí)會(huì)造成聊天顯示框短暫性關(guān)閉，用戶體驗(yàn)不好。

3.2 ActiveX in SWT

由于SWT采用原生組件的特性，使得SWT在Windows中對(duì)ActiveX調(diào)用有一定優(yōu)勢(shì)。同時(shí)SWT封裝了Windows內(nèi)大部分的Win32 API，所以在Word嵌入SWT后，可以將ProgramID值Word.Document傳給OleClientSite并掛載到指定的composite引用上。OLE Automation通過構(gòu)造函數(shù)獲取OleClientSite中Word原生對(duì)象引用指針[6]。通過OLE Automation提供的函數(shù)getIDsOfNames獲得Office 的Application、Documents對(duì)象或EndKey、Unit等相對(duì)于IDispatch接口的ID值，將執(zhí)行指令所需參數(shù)和屬性通過通用類型包裝器Variant轉(zhuǎn)換為Variant類型，最后通過invoke函數(shù)執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)通過Java語言對(duì)Word的自動(dòng)化操作。

4 傳輸消息優(yōu)化

采用XMPP協(xié)議的即時(shí)通信系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，基本模式是先通過stream標(biāo)簽建立一個(gè)XML流，將需要傳輸?shù)男畔⑶度雖essage或者body等XML元素中，組成XML節(jié)，服務(wù)器再根據(jù)客戶端發(fā)送的信息以及程序邏輯發(fā)送XML節(jié)。由于XML命名空間提供避免元素命名沖突的特性，所以可在XMPP協(xié)議的基礎(chǔ)上通過定制化功能傳輸所需內(nèi)容。

待發(fā)送的信息可以通過兩種方式發(fā)送：docx文件格式、xml文件格式。Word 2007提供了一種新的文件格式——Microsoft Office Word XML，該格式由一個(gè)壓縮的ZIP包組成，稱為包[7]。Word將包的內(nèi)容分成許多邏輯部件，每個(gè)部件存儲(chǔ)一個(gè)特定的文檔。Document.xml作為主要的文檔信息存儲(chǔ)，是Word XML格式中唯一需要的部件。[Content_Types].xml作為描述出現(xiàn)在文件中的每個(gè)類型文件，與.rels描述文件關(guān)系的文件也是相當(dāng)重要的，所以在傳輸過程中僅提取這3種文件發(fā)送。接收方獲取后，通過ZIP工具將所有內(nèi)容重新按照模塊化結(jié)構(gòu)打包為ZIP文檔，最后保存為docx文件格式即可。此種傳輸方法可大大減小所需發(fā)送文件的尺寸，減少傳輸中的帶寬及時(shí)延。

5 軟件開發(fā)實(shí)例

中鐵四局遠(yuǎn)程教育平臺(tái)項(xiàng)目，使用Java作為應(yīng)用層的語言工具。其中，某個(gè)功能便是將Word以插件的形式嵌入即時(shí)通訊系統(tǒng)的聊天框中?，F(xiàn)在以此為例講解Java中即時(shí)通信軟件通過插件方式在聊天框中嵌入Word的方法。

5.1 通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

通信系統(tǒng)主要組件包括：實(shí)時(shí)服務(wù)器Openfire、XMPP協(xié)議及其實(shí)現(xiàn)類庫(kù)Smack、客戶端Spark及其擴(kuò)展插件SparkPlugin。Openfire 是遵從 GPL 協(xié)議的開源軟件，是用Java開發(fā)的實(shí)時(shí)協(xié)作服務(wù)器[8]。Smack是一個(gè)XMPP 可擴(kuò)展消息處理現(xiàn)場(chǎng)協(xié)議的Java 實(shí)現(xiàn)[9]，提供一套可擴(kuò)展的API。客戶端通過Smack與實(shí)時(shí)服務(wù)器Openfire通信，獲取用戶之間通信所需要的連接信息，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

5.2 插件的主要類及功能

插件入口類：繼承并實(shí)現(xiàn)了Spark API提供的Plugin接口， 該接口定義了插件的邏輯實(shí)體。在實(shí)例化靜態(tài)管理類SparkManager后通過重寫Plugin的initialize方法，將傳輸所需的JID、客戶端版本號(hào)等信息傳遞給消息收發(fā)類。

圖2 通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖形界面類：在該類中利用SWT提供的OleFrame作為頂層框架，OleClientSite作為Word容器，將Word嵌入聊天顯示框中。通過JAVA語言對(duì)Activex控件Word.Document的控制，實(shí)現(xiàn)Word的自動(dòng)化操作功能，使得消息能夠自動(dòng)顯示在嵌入了Word的聊天顯示框中。

消息收發(fā)類：此類為線程在插件入口類初始化時(shí)執(zhí)行，通過插件入口類中提供的連接信息connection初始化FileTransferManager等管理器類，在接收或發(fā)送文件請(qǐng)求時(shí)添加一個(gè)監(jiān)聽匿名內(nèi)部類，通過重寫該接口中request方法接收文件或者消息。

歷史消息管理類：利用Java7 NIO2文件系統(tǒng)的相關(guān)事件處理API，創(chuàng)建 WatchService 實(shí)例，同時(shí)為需要監(jiān)視的目錄創(chuàng)建一個(gè)Path類對(duì)象，調(diào)用Path對(duì)象的register（）方法。當(dāng)接收方接收消息包后，創(chuàng)建、修改歷史消息文件目錄。當(dāng)這類事件發(fā)生后會(huì)觸發(fā)WatchService返回相關(guān)類WatchKey，以此執(zhí)行一系列的WatchEvent，比如調(diào)用圖形界面類中的顯示方法，將接收消息顯示在聊天框中。

5.3 插件與Spark的無縫集成

Spark 作為一個(gè)開源的、 跨平臺(tái)的即時(shí)通訊客戶端軟件[10]，提出了一種很好的插件框架。

創(chuàng)建工程時(shí)，需將sparkplug解壓出來的builder、spark文件夾拷貝到項(xiàng)目目錄下，提供插件所需的庫(kù)文件和配置文件。同時(shí)需要通過builder中的插件描述文件plugin.xml描述自身的基本屬性，比如版本號(hào)、插件ID、作者、插件入口等信息。插件加載過程中，插件管理器會(huì)根據(jù)plugin.xml中描述的依賴關(guān)系選擇插件加載順序。插件開發(fā)完成后僅需通過Ant打包為JAR壓縮文件形式，拖放到Spark客戶端安裝插件目錄中，Spark啟動(dòng)時(shí)會(huì)加載共享的PluginFrameWork插件管理器，完成插件加載。

本項(xiàng)目通過ChatRoom對(duì)象獲取權(quán)限，在聊天框中嵌入包裹著Word的SWT組件，同時(shí)通過SparkManager靜態(tài)中控管理類，生成SessionManager、UserManger等管理器，賦予插件對(duì)于當(dāng)前會(huì)話信息、用戶信息的處理能力，使Word作為插件嵌入Spark聊天框后，獲得Spark發(fā)送和接收消息的能力。

5.4 插件工作流程

在通信過程中，用戶輸入消息并點(diǎn)擊發(fā)送按鈕時(shí)會(huì)觸發(fā)插件監(jiān)聽，將輸入信息打包為XML格式信息包或者docx格式文檔保存。通過SparkAPI提供的SessionManager獲取發(fā)送信息所需的XMPP全局標(biāo)示符JID，客戶端與實(shí)時(shí)服務(wù)器的連接引用connection以后發(fā)送消息。

接收方的歷史消息管理類監(jiān)聽到消息記錄文件夾中信息的改變，調(diào)用圖形界面類中的OLE automation方法，將接收到的信息自動(dòng)顯示在接收方界面，消息發(fā)送過程如圖3所示。

圖3 消息發(fā)送過程

當(dāng)發(fā)送方與多個(gè)好友進(jìn)行會(huì)話，若某個(gè)接收方?jīng)]有加載插件，發(fā)送方可以通過發(fā)送圖片的方式，將信息顯示在會(huì)話方界面，過程如圖4、圖5所示。

圖4 消息發(fā)送流程

5.5 插件效果分析

測(cè)試平臺(tái)由一臺(tái)服務(wù)器（Intel Core i5 1.90GHz 8.00GB Windows 8.1）和兩臺(tái)客戶機(jī)（Intel Core i5 1.90GHz 8.00GB Windows 8.1）組成。3臺(tái)測(cè)試機(jī)位于同一局域網(wǎng)內(nèi)不同網(wǎng)段，網(wǎng)絡(luò)帶寬為100Mbps。

在輸入框和顯示框，通過SWT嵌入了Word作為信息顯示容器，能夠很好地承擔(dān)圖表、公式、流程圖等信息的顯示和編輯工作。插件點(diǎn)擊發(fā)送按鈕或者接收到消息包之后，將觸發(fā)OLE自動(dòng)化操作，相對(duì)于利用dom4j等技術(shù)對(duì)Word的后臺(tái)操作，無需關(guān)閉Word，對(duì)信息的處理速度快，消息從接收到顯示處理時(shí)延為200ms左右，保證了插件使用時(shí)用戶的體驗(yàn)感。

圖5 消息接收流程

6 結(jié)語

針對(duì)企業(yè)和學(xué)校等機(jī)構(gòu)在生產(chǎn)設(shè)計(jì)、人事資金調(diào)整、

教學(xué)科研等活動(dòng)需要矢量圖形、圖表、公式等信息的即時(shí)通信需求，詳細(xì)闡述和分析了在聊天框中嵌入Word的方法，并配合Spark實(shí)例加以說明，突出顯示了以插件將Word嵌入聊天框的方式，可以在不影響即時(shí)通訊軟件基本功能的前提下，解決用戶間無法進(jìn)行專業(yè)化信息交流的問題，這也是本文的創(chuàng)新之處。

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（責(zé)任編輯：杜能鋼）