基于MongoDB的移動(dòng)信息分享平臺(tái)①

王振鐸,王振輝,王紅剛,陳綏陽(yáng),(西安思源學(xué)院 電子信息工程學(xué)院,西安 700)(西安翻譯學(xué)院 工程技術(shù)學(xué)院,西安 700)(西安交通大學(xué) 信息科學(xué)系,西安 7004)

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基于MongoDB的移動(dòng)信息分享平臺(tái)①

王振鐸1,王振輝2,王紅剛1,陳綏陽(yáng)1,3
1(西安思源學(xué)院 電子信息工程學(xué)院,西安 710032)
2(西安翻譯學(xué)院 工程技術(shù)學(xué)院,西安 710021)
3(西安交通大學(xué) 信息科學(xué)系,西安 710043)

摘 要:目前應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)由PC轉(zhuǎn)移到移動(dòng)設(shè)備上,高校正處于建設(shè)智慧校園的高峰期.急需構(gòu)建基于移動(dòng)設(shè)備的信息分享平臺(tái).在數(shù)據(jù)庫(kù)選擇上選擇NoSql數(shù)據(jù)庫(kù)中的Mongodb作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù),根據(jù)高校的特點(diǎn),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)信息分享平臺(tái).實(shí)際應(yīng)用表明,該平臺(tái)操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定,方便了師生的使用.

關(guān)鍵詞:信息分享; MongoDB; Andriod; 移動(dòng)

隨著微信、微博等一系列移動(dòng)應(yīng)用的推廣,人們對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)有了更深入的認(rèn)識(shí).手機(jī)不再是一個(gè)傳統(tǒng)單一的打電話、發(fā)短信的工具.它可以解決工作和生活中的任何問(wèn)題.人們的工作、生活、娛樂(lè)正在從PC互聯(lián)網(wǎng)向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)過(guò)度.大多數(shù)高校都加快了智慧校園的建設(shè)工作.這一舉措無(wú)疑加快了高校網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電腦等設(shè)備的更新?lián)Q代.為師生提供了良好的硬件設(shè)施.但其上運(yùn)行的是大多是教學(xué)和行政辦公系統(tǒng),缺乏具有高校特色的應(yīng)用.筆者查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),還沒(méi)有基于移動(dòng)設(shè)備的高校信息分享平臺(tái).為此,在我校智慧校園建設(shè)的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了該平臺(tái).

1　系統(tǒng)概述

系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是為全校人員提供了一個(gè)交流的平臺(tái),學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)、各職能部門、教師和學(xué)生,均可以利用此平臺(tái)發(fā)布消息、通知以及新聞.教師和學(xué)生可以隨時(shí)掌握學(xué)校、班級(jí)的各種信息、以及學(xué)校周邊的生活環(huán)境.系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示.

(1)登錄注冊(cè): 為了方便系統(tǒng)的維護(hù)和管理,系統(tǒng)有注冊(cè)和登錄的功能.

(2)發(fā)布新聞: 系統(tǒng)中的用戶可以隨時(shí)、隨地發(fā)布自己的所見(jiàn)所聞,平臺(tái)上的用戶隨時(shí)可以查閱.

(3)發(fā)表評(píng)論: 新聞信息發(fā)布后,其他閱讀者可以發(fā)表自己的見(jiàn)解和想法.

(4)添加好友: 平臺(tái)針對(duì)高校,應(yīng)體現(xiàn)信息共享的優(yōu)勢(shì),所以,在新聞發(fā)布的過(guò)程中,可以隨時(shí)將朋友加入到平臺(tái)中.

(5)直接撥號(hào)功能: 根據(jù)用戶注冊(cè)時(shí)提供的電話,系統(tǒng)提供直接撥號(hào)通話功能.

(6)即時(shí)聊天功能: 文字交流功能,類似聊天工具.

(7)周邊信息查詢: 為入學(xué)新生提供學(xué)校周邊信息查詢的功能,使他們盡快熟悉學(xué)校周邊的各種信息.

(8)照片上傳: 發(fā)布信息可以上傳照片,使系統(tǒng)的功能更加擴(kuò)展.

圖1　系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)的軟件環(huán)境是,如表1所示.

表1　系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境

2　系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了充分發(fā)揮客戶端的處理能力、增強(qiáng)用戶體驗(yàn),系統(tǒng)采用C/S架構(gòu),這中結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是很多工作可以由客戶端處理后再提交給服務(wù)器.本系統(tǒng)的客戶端安裝在Android智能手機(jī)中,負(fù)責(zé)與用戶交互,用戶有什么請(qǐng)求,可以通過(guò)操作客戶端程序來(lái)實(shí)現(xiàn),程序會(huì)根據(jù)用戶的操作來(lái)判斷用戶的請(qǐng)求,判斷完成后會(huì)自動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求.當(dāng)服務(wù)器收到客戶端的請(qǐng)求后,首先判斷用戶的請(qǐng)求類型,再做相應(yīng)處理,將處理結(jié)果返回給客戶端,客戶端在將服務(wù)器返回的結(jié)果顯示給用戶.

2.1客戶端(Android端)架構(gòu)設(shè)計(jì)

客戶端發(fā)送請(qǐng)求,服務(wù)器收到請(qǐng)求之后,將數(shù)據(jù)封裝到響應(yīng)對(duì)象中,接收請(qǐng)求數(shù)據(jù).

在Android技術(shù)中適合這項(xiàng)工作的有兩個(gè)技術(shù):一個(gè)是在Activity中開(kāi)辟一個(gè)子線程,通過(guò)子線程來(lái)發(fā)送請(qǐng)求,但是這種方式的不足之處在于,此時(shí)的子線程必須要一個(gè)開(kāi)辟它的Activity對(duì)象才可以.而當(dāng)界面不存在的時(shí)候,Activity對(duì)象也將出棧,也就是說(shuō)Activity對(duì)象不存在,若發(fā)生這種情況,就無(wú)法接收網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求數(shù)據(jù)了.在這種情況下,就必須采用Android組件Service來(lái)完成這項(xiàng)工作.Service不依賴任何對(duì)象,它是完全獨(dú)立存在的,就算Activity對(duì)象不存在,它也可以照常工作.

但Android中Service組件是獨(dú)立存在的,如何才能把Activity和Service聯(lián)系起來(lái)呢？Android提供了另一種機(jī)制,Broadcast,利用Broadcast就可以在Activity和Service之間傳遞數(shù)據(jù),這樣一來(lái)就可以將用戶在Activity上的操作類型傳遞到Service中,在通過(guò)服務(wù)向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求,此時(shí)就可以將服務(wù)器傳回來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)廣播帶到Activity中并顯示的客戶端界面上.客戶端架構(gòu)如圖2所示.

圖2　Android總體架構(gòu)

2.2服務(wù)器端架構(gòu)設(shè)計(jì)

服務(wù)器端的開(kāi)發(fā)采用分層的思想[1].服務(wù)器端的核心是控制層,客戶端發(fā)送的Request請(qǐng)求,由Servlet攔截,控制層通過(guò)調(diào)用后臺(tái)處理模塊,實(shí)現(xiàn)請(qǐng)求所需的業(yè)務(wù)功能,然后將Response響應(yīng)結(jié)果返回給客戶端.服務(wù)端的總體結(jié)構(gòu)后有以下層次組成: 控制層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)庫(kù)層.其中,控制層,控制頁(yè)面數(shù)據(jù)的流向,用Servlet實(shí)現(xiàn).業(yè)務(wù)層,實(shí)體層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層,用JavaBean實(shí)現(xiàn).數(shù)據(jù)庫(kù)層,是永久保存數(shù)據(jù)的地方,用MongoDB實(shí)現(xiàn).服務(wù)器端架構(gòu)如圖3所示.

圖3　服務(wù)器端架構(gòu)

3　MongoDB選擇依據(jù)

MongoDB是一個(gè)高性能、開(kāi)源、模式自由(schema-free)的文檔型數(shù)據(jù)庫(kù),是云計(jì)算平臺(tái)中NoSql數(shù)據(jù)庫(kù)用的較多的一個(gè)[1].它在許多場(chǎng)景下可用于替代傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù),具有以下特性:

(1)跨平臺(tái): MongoDB服務(wù)端可運(yùn)行在Linux、Windows等平臺(tái)上,支持32位和64位應(yīng)用,默認(rèn)端口為27017.最好運(yùn)行在64位平臺(tái),因?yàn)镸ongoDB在32位模式運(yùn)行時(shí)支持的最大文件尺寸為2GB.

(2)高效的傳統(tǒng)存儲(chǔ)方式: 支持二進(jìn)制數(shù)據(jù)及大型對(duì)象(如照片或圖片).

(3)面向集合的存儲(chǔ): 適合存儲(chǔ)對(duì)象及JSON形式的數(shù)據(jù).

(4)支持豐富類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ).

以上三個(gè)特性,使其非常適合大數(shù)據(jù)的要求,具備網(wǎng)站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所需的復(fù)制及高度伸縮性[2].同時(shí),它可以非常適合存放大尺寸,非重要價(jià)值的數(shù)據(jù),非常適合互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)的存儲(chǔ).其它基于手機(jī)信息共享系統(tǒng)大多采用MySql關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng),筆者首次采用云計(jì)算環(huán)境下的MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)作為信息共享平臺(tái)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù).

4　數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

為了提高系統(tǒng)的性能,本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)由服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)和Android客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分構(gòu)成.其中服務(wù)器端采用MongoDB,客戶端采用SQLite數(shù)據(jù)庫(kù),以下是具體的設(shè)計(jì):

4.1服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)包括以下10張數(shù)據(jù)表:

(1)用戶表: (用戶編號(hào),昵稱,姓名,手機(jī)號(hào)碼,密碼,性別,年齡,頭像編號(hào),電子郵件,個(gè)性簽名,個(gè)人簡(jiǎn)介);

(2)頭像表: (頭像編號(hào),頭像狀態(tài),頭像地址);

(3)好友關(guān)系表: (甲用戶編號(hào),乙用戶編號(hào),);

(4)新聞信息表: (新聞編號(hào),用戶編號(hào),新聞文字信息,發(fā)布時(shí)間,點(diǎn)贊次數(shù),經(jīng)度,信息,緯度信息,發(fā)布時(shí)所在地址信息);

(5)新聞評(píng)論表: (評(píng)論編號(hào),新聞編號(hào),用戶編號(hào),評(píng)論的文字信息,評(píng)論時(shí)間,點(diǎn)贊次數(shù));

(6)圖片表: (圖片編號(hào),新聞編號(hào),商品編號(hào),商品評(píng)論編號(hào),圖片地址);

(7)餐廳信息表: (餐廳編號(hào),餐廳名稱,餐廳簡(jiǎn)介,頭像編號(hào),聯(lián)系電話,聯(lián)系人姓名,餐廳地址,經(jīng)度信息,緯度信息);

(8)商品表: (商品編號(hào),餐廳編號(hào),商品名稱,商品原價(jià),商品現(xiàn)價(jià),商品總數(shù),評(píng)分,添加時(shí)間);

(9)訂單表: (訂單編號(hào),商品編號(hào),用戶編號(hào),餐廳編號(hào),價(jià)格,完成狀態(tài),下單時(shí)間);

(10)商品評(píng)論表: (商品評(píng)論編號(hào),用戶編號(hào),評(píng)論文字,評(píng)分,評(píng)論時(shí)間)

4.2Android客戶端數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

Android端的數(shù)據(jù)庫(kù)與服務(wù)端的數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別在于,服務(wù)端存儲(chǔ)的是所有的數(shù)據(jù),而Android本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)(SQLite)[3],只保存用戶的個(gè)人數(shù)據(jù).

這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提高用戶體驗(yàn).試想上網(wǎng)速度不穩(wěn)定時(shí),當(dāng)啟動(dòng)程序,從遠(yuǎn)程的服務(wù)上讀取信息,可能是字符信息,也可能是二進(jìn)制信息,有時(shí)會(huì)等很久,服務(wù)器才有響應(yīng),在這種情況下,數(shù)據(jù)沒(méi)有回來(lái)之前,用戶是什么都看不到的,即界面上什么也沒(méi)有,為了避免這種情況,保證用戶在服務(wù)器有無(wú)響應(yīng)的情況下,用戶界面能夠正常顯示,我們?cè)O(shè)計(jì)了本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù),將上一次的數(shù)據(jù)先存儲(chǔ)到本地,在啟動(dòng)程序的時(shí)候,先從本地獲取數(shù)據(jù),這樣速度加快了,用戶幾乎感受不到延遲現(xiàn)象,當(dāng)遠(yuǎn)端服務(wù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳回之后,將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示的界面上,這樣效果就更好.

經(jīng)過(guò)分析,需要將以下信息保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù),分別是:

(1)新聞信息表: (序號(hào),新聞編號(hào),用戶編號(hào),新聞文字信息,發(fā)布時(shí)間,點(diǎn)贊次數(shù),經(jīng)度,信息,緯度信息,發(fā)布時(shí)所在地址信息);

(2)聯(lián)系人表: (序號(hào),用戶編號(hào),昵稱,姓名,手機(jī)號(hào)碼,密碼,性別,年齡,頭像編號(hào),電子郵件,個(gè)性簽名,個(gè)人簡(jiǎn)介);

(3)聊天記錄表(序號(hào),用戶1編號(hào),用戶2編號(hào),發(fā)送者編號(hào),文字內(nèi)容,圖片地址,時(shí)間).

5　關(guān)鍵技術(shù)

5.1Json格式數(shù)據(jù)的解析與封裝

JSON是一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式[4].它基于JavaScript的一個(gè)子集.JSON采用完全獨(dú)立于語(yǔ)言的文本格式,使用了類似于C語(yǔ)言家族的習(xí)慣.這些特性使JSON成為理想的數(shù)據(jù)交換語(yǔ)言.系統(tǒng)中MongoDB數(shù)據(jù)采用的是JSON格式存儲(chǔ),原因是JSON格式數(shù)據(jù)的傳輸性能好,而且有利于Android客戶端的接收和解析.以下給出解析和封裝的例子,以Java語(yǔ)言為例,假設(shè)Json格式如下:

說(shuō)明: 代碼中Gson是谷歌提供的一個(gè)類,Gson是 Google 提供的用來(lái)在 Java 對(duì)象和 JSON 數(shù)據(jù)之間進(jìn)行映射的 Java 類庫(kù)[5].可以將一個(gè) JSON 字符串轉(zhuǎn)成一個(gè) Java 對(duì)象,反之亦然.

5.2頭像的拍攝選取裁剪

本系統(tǒng)的登錄功能,允許用戶添加頭像標(biāo)志,在朋友圈中,大多使用自己的照片,但照片或用手機(jī)隨機(jī)拍攝的個(gè)人照太大,不能作為登錄的圖像標(biāo)志,這時(shí)就需要對(duì)照片進(jìn)行裁剪,使其滿足頭像的尺寸要求,故本系統(tǒng)中,筆者自行編寫了一個(gè)頭像選取裁剪程序,代碼如下:

5.3基于LBS的定位與反地址編碼

系統(tǒng)的周邊信息查詢功能,需要對(duì)地址進(jìn)行定位和反地址編碼[6],該功能實(shí)踐步驟如下:

1)申請(qǐng)密鑰

下面為申請(qǐng)密鑰的地址,在此就不在贅述.

http:.lbsyun.baidu.com/apiconsole/key

2)添加必備jar包,如下圖4所示.

圖4　jar包圖

3)配置清單文件添加開(kāi)發(fā)秘鑰

同時(shí)需要添加所需權(quán)限,這里就不贅述了.

4)核心代碼

6　系統(tǒng)測(cè)試

為了保證系統(tǒng)的正常使用,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試,系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境如下:

(1)服務(wù)器環(huán)境:系統(tǒng):Windows 7硬件: 4G內(nèi)存、雙核CPU主頻2.2GHz、500G硬盤

(2)軟件環(huán)境:

Eclipse IDE for Java EE Developers、tomcat7.0、MongoDB2.6

(3)Android手機(jī):系統(tǒng): Android 4.4.2

硬件: 1G內(nèi)存、四核CPU、主頻1.3GHz、8GSDcard

同時(shí),經(jīng)過(guò)詳細(xì)的系統(tǒng)測(cè)試,各功能均能夠正常使用,界面響應(yīng)操作流暢,證明系統(tǒng)的可操作性、性能均達(dá)到了預(yù)期要求.

在測(cè)試過(guò)程中,我們關(guān)注了功能和性能兩個(gè)部分,二者中最重要、最關(guān)鍵的是系統(tǒng)的性能.這里我們用常用的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)Mysql和本系統(tǒng)采用的MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)以新聞表為例進(jìn)行了測(cè)試和比較.測(cè)試數(shù)據(jù)定為1億條,在插入數(shù)據(jù)時(shí),MongoDB執(zhí)行速度0.058秒,Mysql執(zhí)行速度0.153秒,效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù),而在查詢性能上,MongoDB的速度約為0.003秒,也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)3倍左右時(shí)間的.

該實(shí)驗(yàn)證明,此共享平臺(tái)選擇MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)以及采用的開(kāi)發(fā)技術(shù)是正確的.

7　結(jié)語(yǔ)

本文應(yīng)用多種新技術(shù)開(kāi)發(fā)一個(gè)基于Android的移動(dòng)信息分享平臺(tái),主要技術(shù)有Java、服務(wù)器技術(shù)、MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)、Http協(xié)議、Android開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù),以及基于百度的LBS定位和反編碼等.系統(tǒng)具有技術(shù)新、功能全面、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn),可以滿足移動(dòng)信息共享的需求,經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試,證明系統(tǒng)具有一定的先進(jìn)性,并具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值.但本系統(tǒng)仍有功能拓展的空間,同時(shí)數(shù)據(jù)的安全性在后期使用中,需要進(jìn)一步加強(qiáng)[6].

參考文獻(xiàn)

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Mobile Information Sharing Platform Based on MongoDB

WANG Zhen-Duo1,WANG Zhen-Hui2,WANG Hong-Gang1,CHEN Sui-Yang1,3
1(School of Electronic & information,College of Siyuan,Xi’an 710038,China)
2(School of Technology and Engineering,Xi’an Fanyi University,Xi’an 710105,China)3(School of Information and Science,Xi’an Jitong University,Xi’an 710049,China)

Abstract:At present,the application system has shifted from PC to mobile devices,and the university is in the peak period of building the wisdom of the campus.It is in urgent need of building information sharing platform based on mobile devices.At first,MongoDB is chose to store data.According to the characteristics of the University,an information sharing platform is designed and implemented.Practical application shows that the system has the advantages of simple operation,stable running,convenient using for the teachers and students.

Key words:information sharing; MongoDB; Andriod; mobile

基金項(xiàng)目:①陜西省教育廳自然科學(xué)研究課題(14JK2087)

收稿時(shí)間:2015-07-29;收到修改稿時(shí)間:2015-09-16