基于Android的手機遠程控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

楊珺婷 徐建華 馮佳 程建金

摘要：人工智能時代已經(jīng)來臨，智能手機全面普及。針對教師在課堂上對學(xué)生玩手機難以有效管理的問題，該文采用Socket線程池、多線程、跨平臺和多端同收同發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計并開發(fā)了基于Android的手機遠程控制系統(tǒng)。測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)可以遠程對學(xué)生手機進行鎖屏，同時協(xié)助教師對學(xué)生自動完成考勤，提高了課堂管理效率，有效避免了學(xué)生在課堂上玩手機。

關(guān)鍵詞：Android;手機管理;Socket;線程池;鎖屏;考勤

中圖分類號：TP391 ? 文獻標(biāo)識碼： A

文章編號：1009-3044（2021）32-0061-02

1 引言

人工智能時代，智能手機已經(jīng)普及。通過智能手機，人們可以實現(xiàn)移動支付、玩游戲、觀看視頻、聽音樂等等。在課堂上，學(xué)生因玩手機影響聽課的情況也越來越普遍。針對這一情況，老師們通過要求關(guān)閉或上交手機等手段管理學(xué)生，但這些管理手段效果不明顯。為了解決目前普遍出現(xiàn)的這一問題，本文開放一款能夠結(jié)合課堂管理，合理約束手機，并且需要擁有良好的結(jié)構(gòu)體系、具備擴展性、維護成本較低的手機遠程管理系統(tǒng)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

本手機遠程控制系統(tǒng)是采用基于Socket實現(xiàn)即時通信交互，并綜合使用多線程、Socket線程池、跨平臺、多端同收同發(fā)技術(shù)。在此本手機遠程控制系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)進行闡述。

2.1 Socket通信技術(shù)

Socket是在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的應(yīng)用層和傳輸層之間的一個抽象層，它把復(fù)雜的操作抽象為幾個簡單接口，供應(yīng)用層調(diào)用，實現(xiàn)進程在網(wǎng)絡(luò)中的通信。Socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件的思想下，進程間通信就被冠名為文件描述符，Socket是一種“打開——讀/寫——關(guān)閉”模式的實現(xiàn)，服務(wù)器和客戶端各自維護一個“文件”，在建立連接打開后，可以向文件寫入內(nèi)容供對方讀取或者讀取對方內(nèi)容，通訊結(jié)束時關(guān)閉文件。

2.2 Socket線程池

使用concurrent包下的ExecutorService類設(shè)定線程池，并對每一個連接創(chuàng)建一個專用的Socket實體。

2.3 跨平臺

本手機遠程控制系統(tǒng)是基于Java開發(fā)，而Java本身就具有良好的跨平臺性，使用jar包封裝服務(wù)端，可將服務(wù)器部署在多平臺上，包括但不限于：UNIX、Windows和Android。

2.4 多端同收同發(fā)

因為上課的學(xué)生有多個，因此本手機遠程控制系統(tǒng)需要對多終端進行同收同發(fā)，為此引入令牌實現(xiàn)對每一個連接的身份識別，并通過多線程進行邊聽邊發(fā)，避免出現(xiàn)死鎖。

2.5 鎖定屏幕技術(shù)

本手機遠程控制系統(tǒng)是裝有Android系統(tǒng)的智能手機進行鎖屏，具體是調(diào)用WindowManager類來實現(xiàn)。

3 手機遠程控制系統(tǒng)總體設(shè)計

本手機遠程控制系統(tǒng)分為兩部分：一個是基于Android的客戶端，即學(xué)生端;另一個是基于Android的服務(wù)端，即教師端。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

4 手機遠程控制系統(tǒng)功能設(shè)計

4.1 服務(wù)端

服務(wù)端（教師端）是基于Android開發(fā)的，教師可以通過智能手機對學(xué)生客戶端進行管理與控制。服務(wù)端具有登錄、發(fā)起簽到、鎖定和登出等主要功能。

接收客戶端指令：接收客戶端指令，包括：重啟服務(wù)器、喚醒服務(wù)器、檢查錯誤、緊急關(guān)閉服務(wù)器。

向指定連接發(fā)送指令：在服務(wù)器端對指定連接發(fā)送指令，包括：切斷連接、禁止此ip繼續(xù)連接、恢復(fù)此ip連接。

向全部連接發(fā)送指令：在服務(wù)端對所有連接發(fā)送指令，包括：立刻切斷未釋放連接、切斷所有連接、檢查連接穩(wěn)定性。

對服務(wù)器自身維護：在服務(wù)端對自身進行維護，包括：清理緩存、檢查文件完整性、重啟服務(wù)、關(guān)閉服務(wù)。

登錄：使用教職工賬號可轉(zhuǎn)到教師端界面，解鎖教師專用功能，隱藏不需要的學(xué)生端功能。

發(fā)送鎖定手機指令：可以設(shè)定鎖定時長并立刻鎖定所有已簽到學(xué)生端，或定時鎖定已簽到學(xué)生端，排除所有教師端。

接收學(xué)生鎖定反饋：學(xué)生端鎖定期間，教師端可在用戶名單中觀察鎖定狀態(tài)，可觀察到意外退出的學(xué)生端連接。

群發(fā)消息：教師可編輯信息群發(fā)至學(xué)生端，可發(fā)送教師想發(fā)送的內(nèi)容，例如題目、答案、通知等。

4.2 客戶端

客戶端（學(xué)生端）也是基于Android開發(fā)的，其主要是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與教師端進行通訊。Android所有的請求通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳送到教師端，教師端拿到數(shù)據(jù)后將其解析處理，處理后將結(jié)果返回到學(xué)生端。客戶端主要有登錄、簽到、接收鎖定、接收消息和登出等功能。

登錄：通過學(xué)生姓名、學(xué)號對應(yīng)登錄，數(shù)據(jù)由服務(wù)器提供。

簽到：通過向服務(wù)器發(fā)送簽到請求，服務(wù)器對情況校驗成功后返回簽到成功，并對所有客戶端反饋。

查看學(xué)生簽到情況：在每一次接收變更或定期心跳接收服務(wù)器反饋時，刷新用戶界面，對當(dāng)前用戶名單進行可視化同步，對當(dāng)前用戶情況直觀反饋。

接收鎖定：接收教師機發(fā)出的鎖定指令。

接收教師消息：接收教師消息。

登出：反饋給所有客戶端。在指定時間內(nèi)可再次登錄，并保留狀態(tài)。

5 手機遠程控制系統(tǒng)核心功能實現(xiàn)

5.1 鎖屏實現(xiàn)

手機遠程鎖定是本系統(tǒng)的核心功能，鎖定范圍是除了底部菜單欄與頂部導(dǎo)航欄以外的區(qū)域。WindowManager是鎖定屏幕實現(xiàn)的關(guān)鍵類，是Android中一個重要的服務(wù)。WindowManager 具有全局性和唯一性。它將用戶的操作，轉(zhuǎn)換成為指令，發(fā)送給呈現(xiàn)在系統(tǒng)界面上。Activity會將頂級的控件注冊到 Window Manager 中，當(dāng)用戶真實觸碰屏幕時，Window Manager就會通知到，而當(dāng)控件有一些請求產(chǎn)生，也會經(jīng)由ViewParent送回到Window Manager中。從而完成整個通信流程。系統(tǒng)鎖屏界面如圖2所示。

5.2 倒計時實現(xiàn)

在服務(wù)創(chuàng)建后，執(zhí)行重寫的onStartCommand（） 方法，對鎖屏進行倒計時。調(diào)用了AlarmManager類。AlarmManager是Android的全局定時器。就是在指定時間做一個事情（封裝在PendingIntent）。通過PendingIntent的getActivity（）、getService（）或getBroadcast（）來執(zhí)行。通過armManager可以做到喚醒手機。系統(tǒng)倒計時界面如圖3所示。

6 結(jié)束語

手機遠程控制系統(tǒng)分為兩個部分進行設(shè)計，分別為服務(wù)端和客戶端。服務(wù)端提供給教師使用，為學(xué)生端提供了服務(wù)接口，用于對學(xué)生手機實現(xiàn)遠程控制?？蛻舳酥饕桥c服務(wù)端進行通信。本系統(tǒng)初步解決了教師管理學(xué)生在課堂上玩手機的問題，同時實現(xiàn)了考勤的功能。今后將進一步完善功能，增強用戶體驗。

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【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2021-06-12

基金項目：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃2020年立項重點項目（202011122014）——基于Android的學(xué)生手機遠程控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

作者簡介：楊珺婷（1999—），女，甘肅蘭州人，軟件工程專業(yè)學(xué)生;徐建華（1979—），男，江蘇南通人，副教授，研究方向為計算機仿真技術(shù)、人工智能技術(shù);馮佳（2000—），男，浙江杭州人，軟件工程專業(yè)學(xué)生;程建金（1999—），男，甘肅武威人，軟件工程專業(yè)學(xué)生。