基于Android的閱讀回執(zhí)即時(shí)通訊系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)

王玉明，陳鈞

（南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，南京 211167）

0 引言

Android系統(tǒng)占有市場(chǎng)超過(guò)80%的份額，占有更大的用戶基數(shù)，世界很多智能手機(jī)廠家?guī)缀醵技尤肓薃n?droid陣營(yíng)，并推出了一系列的Android智能機(jī)。終端越多，其市場(chǎng)潛力就越大。從程序的移植和安裝這一角度來(lái)說(shuō)，Android應(yīng)用商店最大的優(yōu)勢(shì)是，不對(duì)An?droid應(yīng)用程序的來(lái)源或者提供商進(jìn)行嚴(yán)格的把控。在這一點(diǎn)上優(yōu)于蘋(píng)果。從Android系統(tǒng)自身的而更深層面來(lái)說(shuō)，Android平臺(tái)是基于Linux內(nèi)核，具有更佳的可靠和安全，新的Linux內(nèi)核是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，An?droid開(kāi)發(fā)更是未來(lái)趨勢(shì)[1]。

本項(xiàng)目的主要任務(wù)是完成在Android平臺(tái)上開(kāi)發(fā)以XMPP協(xié)議為通信協(xié)議的即時(shí)通信應(yīng)用。在項(xiàng)目的研究開(kāi)始階段，首先要求的是Android模擬器上模擬客戶端應(yīng)用程序的運(yùn)行，搭設(shè)Tomcat或者Java程序作為主要通信的服務(wù)器。在項(xiàng)目的后期，豐富功能后，添加設(shè)計(jì)Socket服務(wù)器作為輔助進(jìn)行通信。同時(shí)在設(shè)計(jì)該保證節(jié)約成本，優(yōu)化存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，使用客戶端和服務(wù)器一同進(jìn)行存儲(chǔ)，避免相同數(shù)據(jù)的冗余和堆積現(xiàn)象。重要的是，對(duì)于聊天信息的閱讀狀況的正確及時(shí)的反饋。

1 系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

1.1 Android的相關(guān)組件

Android開(kāi)發(fā)四大組件分別是：活動(dòng)（Activity）：用于提供功能模塊的實(shí)現(xiàn)以及可視化的表現(xiàn)。服務(wù)（Ser?vice）：后臺(tái)運(yùn)行服務(wù)，對(duì)用戶隱藏，不對(duì)用戶可見(jiàn)，不會(huì)和應(yīng)用組件進(jìn)行交互。廣播接收器（Broadcast Re?ceiver）：用于接收廣播，異步接受Intent，一類主要是完全異步的接收正常廣播，另外一種是傳播有序廣播。內(nèi)容提供商（Content Provider）：主要功能是存儲(chǔ)和傳遞數(shù)據(jù)，另一個(gè)重要的功能是對(duì)外數(shù)據(jù)共享。

1.2 Android的UI的優(yōu)勢(shì)

Android平臺(tái)兼容多種的媒體格式，并提供相關(guān)插件和版本控制。在部分的按鍵和Viewer上，提供全息樣式和3D的立體圖標(biāo)，并且自帶圖片編輯器利用相關(guān)的數(shù)值參數(shù)控制斜度和紋理等特點(diǎn)。另外，Android的UI設(shè)計(jì)采用的是單線程的模型，拒絕在子線程中對(duì)于UI進(jìn)行操作，所以另外提供了Handler的機(jī)制來(lái)進(jìn)行協(xié)調(diào)通信。Handler機(jī)制中的主要對(duì)象是Looper，每一個(gè)線程中只會(huì)存在一個(gè)Looper對(duì)象，與ThreadLocal的思路一致，解決多線程的并發(fā)問(wèn)題。

2 XMPP協(xié)議

XMPP協(xié)議是一個(gè)開(kāi)放源碼的，以XML為基礎(chǔ)的可擴(kuò)展的即時(shí)通信協(xié)議，其繼承了XML的靈活的可擴(kuò)展性，以XML數(shù)據(jù)流為載體進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其前身是Jabber協(xié)議，在2002年，XMPP工作組開(kāi)發(fā)和改編協(xié)議以適應(yīng)IETF組織的消息和出席技術(shù)后有了目前的XMPP協(xié)議可以說(shuō)協(xié)議是Jabber協(xié)議的核心。XMPP盡管不局限網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是通信時(shí)必須采用TCP協(xié)議，在協(xié)議結(jié)構(gòu)上使用的是結(jié)構(gòu)模型，由支持該協(xié)議的服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)用戶，完成此類通訊[3]。

3 創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)點(diǎn)

3.1 消息回執(zhí)的實(shí)現(xiàn)

在聊天的過(guò)程中，如果消息的接收方在已經(jīng)查看了信息的情況下，應(yīng)該對(duì)于該條的信息的發(fā)送方，給出一個(gè)問(wèn)題的反饋，從而使得發(fā)送方得知，這條消息已經(jīng)被閱讀，從一定程度上，能夠解決問(wèn)題推諉的問(wèn)題。

其實(shí)現(xiàn)主要是對(duì)于消息包的監(jiān)控。在檢測(cè)到包的相關(guān)內(nèi)部檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有了改變的話，通過(guò)成員方法獲得到消息的相關(guān)信息，然后交給服務(wù)端，反饋信息給發(fā)送者。

3.2 長(zhǎng)鏈接的實(shí)現(xiàn)

用戶所在客戶端需要不斷地從網(wǎng)絡(luò)上獲取信息，那么就需要解決兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是判斷當(dāng)前是否鏈接到網(wǎng)絡(luò)，另一則就是是否有新的信息需要接受。那么就需要一個(gè)長(zhǎng)鏈接模塊。

長(zhǎng)鏈接線程會(huì)先檢查網(wǎng)絡(luò)連接的狀態(tài)，由內(nèi)部的循環(huán)判斷是否建立過(guò)連接，是否來(lái)連接網(wǎng)絡(luò)，連接是否超時(shí)，一次來(lái)確定是否連接到網(wǎng)絡(luò)/。建立長(zhǎng)鏈接的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是客戶端向服務(wù)器發(fā)送連接請(qǐng)求，請(qǐng)求服務(wù)器通過(guò)此鏈接向客戶端發(fā)送消息，客戶端維持一個(gè)消息分發(fā)線程，消息調(diào)用不同的處理過(guò)程

另外，如果想保持websocket連接的穩(wěn)定性，建議加上心跳包。可以每隔一段時(shí)間就發(fā)個(gè)簡(jiǎn)單的字符串給后臺(tái)，讓后臺(tái)知道用戶在線，可以調(diào)用timetask以及CountDownTimer來(lái)完成。

4 系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)總體框架的實(shí)現(xiàn)

參照MVC（Model View Controller，模型—視圖—控制器）的架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，可以達(dá)到將業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)、界面顯示分離的結(jié)構(gòu)形式?？梢园堰@個(gè)系統(tǒng)分為如下的幾個(gè)功能層次：數(shù)據(jù)庫(kù)層（Model層），表現(xiàn)層（View層），業(yè)務(wù)處理層（Controller層），網(wǎng)絡(luò)通信層（網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的處理層）。根據(jù)不同的業(yè)務(wù)要求，每一個(gè)層次同樣具有不同的模塊，每個(gè)模塊都具備各自的功能。

注意點(diǎn)主要集中在，需要固定層與層之間的通信接口，能夠清楚明白的描述層次和功能。有專業(yè)的要求盡量做到“高內(nèi)聚，低耦合”，在層次的內(nèi)部應(yīng)該模塊化，盡可能的降低模塊與模塊之間的聯(lián)系。同時(shí)要保證，接口的調(diào)用清晰明了。

4.2 客戶端的功能模塊與設(shè)計(jì)

針對(duì)此次對(duì)于通訊軟件的設(shè)計(jì)要求，盡量將軟件的使用的模塊簡(jiǎn)化，大致包括以下的模塊：登錄注冊(cè)模塊、主界面顯示模塊、好友管理模塊、群組管理模塊、聊天模塊、個(gè)性化設(shè)置模塊等。每個(gè)模塊負(fù)責(zé)具體的不同的功能。

（1）用戶注冊(cè)界面：在新用戶要求注冊(cè)時(shí)，提供界面要求用戶對(duì)于昵稱、密碼、email信息進(jìn)行填寫(xiě)，并且在提交之前進(jìn)行檢驗(yàn)，滿足全部要求的才能注冊(cè)到服務(wù)器中保存。保存剛注冊(cè)的賬號(hào)和密碼，方便及時(shí)登錄。

（2）用戶登錄界面：在用戶登錄時(shí)，檢測(cè)賬號(hào)、密碼是否正確進(jìn)行匹配，判斷賬號(hào)是否的格式、內(nèi)容輸入有誤，判斷該賬號(hào)有沒(méi)有存在共同登錄或者異地登錄的情況。

（3）好友管理模塊：進(jìn)行好友的管理，功能要求要能夠進(jìn)行添加好友、刪除好友、修改好友備注和分組等的操作，在這些操作之后，需要將修改的內(nèi)容存儲(chǔ)到本地或者是遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫(kù)。

（4）群組管理模塊：進(jìn)行群組的管理，功能要求要能夠進(jìn)行創(chuàng)建群組、刪除群組、邀請(qǐng)好友、修改群組信息等。同時(shí)這些信息要注意管理員與普通用戶之間的權(quán)限的不同。

（5）主界面模塊：負(fù)責(zé)多個(gè)功能之間的切換。通過(guò)左劃、右劃以及對(duì)提供的工具欄的操作方式實(shí)現(xiàn)。以此來(lái)完成多個(gè)不同的模塊的功能的集合。同時(shí)要能夠顯示用戶的頭像，個(gè)性簽名，呈現(xiàn)狀態(tài)以及最近的聊天界面等狀態(tài)。但是同樣這些功能有的是平行的功能，有的是作為承載在主界面是上面的應(yīng)用。如聊天管理界面圖1。

由此也是所有的activity中布局最為復(fù)雜的一種，通過(guò)添加TextView,Button,ProgressBar等常用控件來(lái)編寫(xiě)程序界面。主界面下需要防止多個(gè)聊天的窗口。主要的監(jiān)控就要交給后臺(tái)功能。Service不能自己運(yùn)行，只能后臺(tái)運(yùn)行，并且可以和其他組件進(jìn)行交互。但是主界面一定存在相當(dāng)?shù)暮臅r(shí)操作，像需要發(fā)送網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的時(shí)候，服務(wù)器未必會(huì)立刻的給出回復(fù)，如果不交給子線程，會(huì)導(dǎo)致主線程被阻塞，從而程序和用戶體驗(yàn)。

聊天模塊：負(fù)責(zé)對(duì)于聊天的支持，對(duì)聊天的內(nèi)容進(jìn)行處理。能群聊、單聊，能添加表情等。聊天記錄一樣能夠在本地端進(jìn)行存儲(chǔ)，并且全部都以聊天窗口的形式顯示出來(lái)。主要的個(gè)人聊天界面，如圖2。

圖1 聊天管理界面

圖2 個(gè)人聊天界面

功能設(shè)置模塊：主要對(duì)應(yīng)用進(jìn)行功能性設(shè)置，包括個(gè)人設(shè)置和系統(tǒng)設(shè)置。此類的系統(tǒng)配置屬于用戶對(duì)于Android的個(gè)性化配置，可以使用Android的Shared?Preferences功能，它是一個(gè)輕量級(jí)的存儲(chǔ)類，所以很適合用于保存軟件配置參數(shù)。通過(guò)XML文件存放數(shù)據(jù)，文件存放在本地安裝目錄下的/data/data//shared_prefs目錄下。

4.3 系統(tǒng)的用例分析

依據(jù)上面一個(gè)模塊對(duì)于功能模塊的分析結(jié)果，下面給出相關(guān)的用例圖，圖3。

從圖中可以看出，用戶需要先行注冊(cè)成為用戶，將其注冊(cè)的相關(guān)信息包括密碼賬號(hào)等，保存在數(shù)據(jù)庫(kù)，其次登錄客戶端，在這樣的情況下，用戶就可以查詢聊天記錄。查看發(fā)送的圖片或者文件等的操作，但是想進(jìn)行單人聊天，群聊天需要先連接到服務(wù)器。

圖3 功能模塊的用例分析圖

4.4 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)本課題系統(tǒng)時(shí)，需要考慮到數(shù)據(jù)的保存和可重復(fù)多次讀取的相關(guān)措施。Android本身有提供5中數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式。第一種是SharedPreferences主要是用于存儲(chǔ)一些簡(jiǎn)單的系統(tǒng)配置的信息，優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單快捷的讀取和寫(xiě)入方式。第二種是通過(guò)文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，利用和Java一致的文件輸入輸出流實(shí)現(xiàn)。第三種是網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方式，主要是解決Android網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的問(wèn)題。第四種就是組件之一的ContentProvider。第四種是利用開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite。

本課題系統(tǒng)的設(shè)計(jì)架構(gòu)是C/S架構(gòu)，為了降低數(shù)據(jù)的大量冗余，和堆積在服務(wù)器影響性能的問(wèn)題，需要在服務(wù)器和客戶端上面同事的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。服務(wù)器主要利用輕型的mysql數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行處理?？蛻舳藢⑸倭康南到y(tǒng)配置信息，例如用戶名和密碼，用戶的私人配置等信息保存在SharedPreferences中，主要還是通過(guò)SQLite進(jìn)行保存。

本項(xiàng)目主要的數(shù)據(jù)庫(kù)表有User用戶信息表、Con?tacts：聯(lián)系人列表、Single_session單人會(huì)話列表、Sin?gle_message單人聊天信息表、Group_session多人會(huì)話列表、Group_message多人聊天信息表。

以下是聊天系統(tǒng)的ER圖：

圖4 聊天系統(tǒng)ER圖

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)主要使用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，通過(guò)原型設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，已完成基本的閱讀回執(zhí)功能，即時(shí)反饋已讀動(dòng)態(tài)以及對(duì)重要的信息做出提醒，有一定的實(shí)用性。根據(jù)我們對(duì)于國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展水平的分析了解，本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本低廉，效率高，擴(kuò)展性好。

[1]呂留記.基于Android的即時(shí)通訊系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2016.

[2]王少蕾.安全通信軟件“密迅”的Android手機(jī)客戶端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京交通大學(xué),2014.

[3]高明鵬.基于XMPP協(xié)議的Android手機(jī)即時(shí)通信應(yīng)用研究與實(shí)現(xiàn)[D].南昌大學(xué),2012.

[4]郝秋影.基于Android的消息應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué),2013.