（信号与信息处理专业论文）基于j2me平台的移动图书增殖系统的设计与研究.pdf

摘要 随着电子技术的不断发展，数码产品越来越贴近人们的生活。同时手机的 c p u 速度不断加快，内存容量扩大，输入法更加便捷、操作系统性能提高，手 机的性能和功能越来越接近于个人电脑。特别是近几年国内手机市场的蓬勃发 展，使得国内手机得以普及化，现在手机不仅仅作为一种通信工具出现在人们 的眼前，朝多功能整合性产品发展已成趋势。 随之而来的是人们不断追求更多的便捷享受，更多娱乐气氛。特别是手机 硬件平台的发展和3 g 网络的运营，使得以前局限于移动设备运行速度慢、内存 小、电池有限的问题而无法实现的设想，现在已经变成了可能。手机游戏、手 机阅读、手机视频等多样化的应用局面已经打开。近年来，手机电子书市场蓬 勃发展，已经成为了电子消费市场的一个新亮点。 但是现有的手机移动阅读的运营模式都存在着一定的缺陷。鉴于j 2 m e 是一 种主要针对消费类电子设备的跨平台的开发系统，本文提出了基于j 2 e e 和j 2 m e 的图书业务增殖业务系统解决方案，并对系统的系统需求、软件体系结构设计 等方面进行了深入探讨，采用了框架式、模块化的设计思想设计、实现了相应 的原型系统。 本文首先分析了国内外手机阅读的发展与局限，并根据需求分析提出了系 统的总体设计，通过s t r u t s 2 、s p r i n g 、h i b e m a t e 的结合搭建了一个“低耦高聚”的 稳定服务器。在此基础上利用j 2 m e 技术的平台无关性的特性，开发出一个适用 大部分手机的手机阅读客户端，可以满足读者和作者随时随地阅读、上传图书 信息的需求。采用了h t t p + x m l 的通信方案来解决客户端与服务器之间的通信 问题，利用x m l 安全机制构建移动应用安全系统，加强移动设备数据安全性能， 并使用g z i p 压缩来减少由于x m l 数据冗余比较大的问题。最后指出了系统存在 的不足和进一步完善的设想。 关键词：手机阅读，j 2 m e ，x m l ，h t t p 通信，j 2 e e 框架 a b s t r a c t a st h ec o n t i n u o u sd e v e l o p m e n to fe l e c t r o n i ct e c h n o l o g y , d i 百t a lp r o d u c t sa re m o r ea n dm o r ec l o s i n gt o p e o p l e sl i f e a l o n gw i t ht h ea c c e l e r a t i o no fc p u c o m p u t a t i o ns p e e d ，e x p a n s i o no fp h o n em e m o r yc a p a c i t y , c o n v e n i e n to ft h ei n p u t m e t h o d ，a n di m p r o v eo ft h eo p e r a t i n gs y s t e mp e r f o r m a n c e ，m o b i l ep h o n e sc a p a b i l i t y p e r f o r m a n c ea n df u n c t i o na r eg e t t i n gc l o s e rt ot h ep e r s o n a lc o m p u t e r e s p e c i a l l ya s t h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ed o m e s t i cm o b i l ep h o n em a r k e ti nr e c e n ty e a r s ，t h e d o m e s t i cm o b i l ep h o n ei sh i g h l yp o p u l a r i z e d n o wm o b i l ep h o n e sa r en o to n l ya c o m m u n i c a t i o nt o o li n p e o p l e se y e s ，i t sd e v e l o p m e n tt o w a r d sm u l t i f u n c t i o n a l i n t e g r a t e dp r o d u c th a sb e c o m et h em a r k e tt r e n d f o l l o w e db yt h ec o n s t a n tp u r s u i to fp e o p l ee n j o ym o r ec o n v e n i e n ta n dm o r e e n t e r t a i n i n g p a r t i c u l a r l yi n t h ed e v e l o p m e n to fm o b i l eh a r d w a r ep l a t f o r m sa n d3 g n e t w o r k so p e r a t i n g ，m a k i n gp r e v i o u s l yv i s i o nr e s t r i c t e dt ot h es l o wm o b i l ed e v i c e s ， s m a l lm e m o r y , b a t t e r yp r o b l e m sn o wb e c o m ep o s s i b l e m o b i l ep h o n eg a m e s ，c e l l p h o n er e a d i n g ，v a r i e t yo fa p p l i c a t i o n ss u c ha sm o b i l ev i d e os i t u a t i o ni sa l r e a d yo p e n i nr e c e n ty e a r s ，t h er a p i dd e v e l o p m e n to fm o b i l ee - b o o k sh a sb e c o m ean e wb r i g h t s p o ti nc o n s u m e re l e c t r o n i c sm a r k e t h o w e v e r , t h ee x i s t i n go p e r a t i n gm o d eo fm o b i l ep h o n er e a d i n gs u b s i s ts o m e d e f e c t s a sj 2 m ei sac r o s s p l a t f o r md e v e l o p m e n ts y s t e md i r e c t e dt ot h em a i n c o n s u m e re l e c t r o n i cd e v i c e s ，t h i sp a p e rp r e s e n t sab u s i n e s ss y s t e m ss o l u t i o nb a s e do n j 2 e ea n dj 2 m ep r o l i f e r a t i o n d oad e p t hs t u d yo nt h es y s t e mr e q u i r e m e n t sa n d s y s t e m ss o f t w a r e a r c h i t e c t u r ed e s i g n u s eaf l a m e , m o d u l a rc o n c e p td e s i g n i m p l e m e n tt h ep r o t o t y p es y s t e m t h i sp a p e rf i r s t l ya n a l y z e st h ed e v e l o p m e n ta n dl i m i t a t i o no ft h em o b i l er e a d i n g a th o m ea n da b r o a d ，a n dp u tf o r w a r dt h ed e s i g no ft h ew h o l es y s t e ma c c o r d i n gt ot h e d e m a n da n a l y s i s t h r o u g ht h ec o m b i n a t i o no fs t r u t s 2 ，s p r i n ga n dh i b e r n a t e ，b u i l ta s t a b i l i t ys e r v e ro f ”l o wc o u p l i n gh i g h - p o l y ”o nt h eb a s i so fj 2 m et e c h n o l o g , a p l a t f o r m i n d e p e n d e n tp r o p e r t i e s ，e x p l o d e ram o b i l ep h o n ec l i e n tf o rm o s to ft h e c l i e n t st or e a d ，t om e e tr e a d e r sa n dw r i t e r sr e a d i n ga t a n yt i m e ，u p l o a db o o k i n f o r m a t i o nn e e d s u s et h ec o m m u n i c a t i o np e r c e p to fh t t pa n dx m l t os o l u t et h e i l c o 蛐n u n i c a t i 。nb e t w e 锄t h ec l i e n ta n dt h es e l n e l b u i l dt h e c o m m u n i c a t i 。ns e c 嘶t y s y s t 咖w i t hx m l m e c h a n i s m s t r e n g t h e nt h es e c u r i t ys y s t e r n 。fm o b i l ea p p l i c a t i 。n s m o b i l ed e v i c e sa n ds a f e t yp e r f o r m a n c ed a t ag z i pc o m p r e s s i o nt o r e d u c et h ed a t a 剧u n d a n c yb i gp r o b l e md u et ox m l f i n a l l yp o i n t e d 。u tt h es h 。n c o m i n g s 。ft h e s y s t e ma n dp e r f e c t i n gt h ei m p r o v ei d e a k e y w o r d s ：c e l lp h o n er e a d i n g ，j 2 m e ，x m l ，h t t p c o m m u n i c a t i o n ， j 2 e ef r a m e w o r k 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 签名：丛2 莹日期：2 竺! ! ：三：! 三 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生 ( 签名) ：善竺监l 导师 ( 签名) ：址日期：出、f 。i3 武汉理+ 1 ：人学硕士学位论文 1 1 研究背景与意义 第1 章绪论 进入2 l 世纪后，随着小型移动设备硬件平台的高速发展，今天的手机己经 脱离了通讯工具的局限，它和互联网相连，体积小型化、屏幕扩大化、功能复 杂化已经成为这种移动设备的发展趋势，更由于它的精巧便利，易于手持，在 人们的生活和工作中占据着越来越重要的地位。而移动通信与互联网的结合， 造就了一种全新的网络环境移动互联网。移动互联网的发展、手机多媒体 应用，在移动运营商、手机厂商、手机应用软件丌发公司、s p 等众多企业参与 下，使得手机的角色正发生着重大的转变，人们不再仅仅满足于打电话、发短 信这种通信工具的基本功能。手机游戏、手机阅读、手机视频等多样化的扩展 应用局面已经打开。最近几年，手机电子书市场蓬勃发展，已经成为了电子消 费市场的一个新亮点。 2 0 0 9 年7 月l o 同消息，r 本市场调查公司i m p r e s sr & d 公布的最新数据显 示，2 0 0 8 年度同本国内电子书市场规模为4 6 4 亿r 元，同比增长三成。虽然比 不上0 6 年到0 7 年的增长幅度，但仍向预期的方向稳定增长。与此同时i m p r e s s r & d 表示，自2 0 0 6 年以来，手机电子书一直都是电子书市场发展的引擎，带动 着整个市场的发展【l 】。在此之前，个人电脑电子书的市场规模远远大于手机电子 书市场，而自2 0 0 6 年后，这种比对已经发生了逆转。手机电子书市场扩大的主 要原因包括，从2 0 0 7 年之后各出版社开始积极致力于书籍内容的电子化，通过 完善代理服务使流通顺畅、通过增加题目数量、充实内容等手段来推动电子图 书的发展。随着电子图书市场的蓬勃发展，而与之相反的是2 0 0 8 年个人电脑电 子书的市场规模比2 0 0 7 年减少了1 4 。这表明手机电子书的发展速度尤为迅猛， 已经成为电子图书市场不可或缺的一部分。 就国内市场而言，随着近年来国内手机的高普及率以及大屏幕化，手机电 子书市场正在稳步地扩大，并且国内各大出版商也在积极寻求书籍电子化方案， 他们的努力使得电子图书的数量不断增加、种类不断增多、内容也更加充实。 与此同时电子书运营商所开发的阅读程序与付费机制也不断的推陈出新。由此 可见国内手机电子书市场从内容提供到服务运营都已经成熟，越来越多的消费 武汉理工人学硕士学何论文 者成为手机电子书的忠实用户。 不过由于国内无线终端设备的生产厂商众多，技术标准不统一等诸多因素， 导致了手机终端的操作系统版本多样、内存容量不同，屏幕大小不一、终端设 备和服务器连接方式不一、数据传输过程安全性得不到保障等问题。这些问题 都是无线增殖图书系统的研究与开发过程中必须要面对并解决的。面对无线终 端操作系统众多的问题，将j a v a 和手机客户端联系起来成为一种很自然的想法。 j a v a 的跨平台特性对于种类繁多的手机说无疑是一种是极佳的解决方案，因此， 本文提出了一种基于j 2 m e 平台的图书增殖业务系统的开发方法，来满足各种不 同移动终端的需求。 1 2 国内外现状 1 9 4 5 年，尼瓦尔布什在大西洋月刊上指出，他希望有一种设备，能供 个人存储书、记录和通信信息，设备同时具有快速运转和灵活性等性能，并将 此设备命名为“麦麦克斯 。1 9 6 7 年，在i b m 的资助下，a n d f i e sv a nd a m 和来 自布朗大学的一个团队成功开发了世界上第一个“超文本文件编辑系统”，此系 统能使文本信息存储在电脑上并可以进行检索。2 0 0 6 年，索尼公司推出电子阅 读器s o n yr e a d e rd i g i t a lb o o k 系列产品，该系列阅读器采用e i n k ( 电子墨水) 显示屏技术，但该阅读器并没有取得良好的市场业绩i z j 。 人们的阅读方式由传统的纸质书籍到p c 电子书直至今天的手持终端电子书 进过了六十年的漫长发展历程。以全球手持终端电子书市场而言，最为成功的 莫过于日本的手机电子书市场，手机电子书之所以在日本得以盛行，其一，日 本3 g 普及率和手机普及率奇高，为手机电子书提供了平台；其二，日本人在上 下班耗在路上的时间较长，为阅读提供了时间；其三，日本年轻人习惯将手机 当作p c 使用。 中国手机用户在2 0 0 9 年已达到6 亿，手机在城市的普及率将达到9 5 ，而 且随着3 g 的普及，手机上网资费已经大幅下降，并且在中国城市化的过程中， 居住地离上班地点越来越远，这无疑为手机电子书提供了阅读时间。而国内年 轻人用户手机上网已经司空见惯，在艾瑞调研数据中显示，2 0 0 8 年手机网民手 机上网目的中，看新闻以6 8 3 的比例位居各项应用之首，看电子书以4 2 4 的 比例位居第五，超过了登录社区( 3 4 4 ) 、收发邮件( 1 8 4 ) 和看视频( 1 1 7 ) 。 因此，手机电子书阅读在中国发展的平台、用户、使用习惯等几个前提条件已 2 武汉理j ：人学硕十学位论文 经基本具型引。 通过分析国内外手机移动阅读现状我们可以发现现有的手机移动阅读运营 模式基本上可以概括为基于s m s 的移动阅读系统和基于w a p w m l 的移动阅读 系统以及通过电子书阅读软件三种类型： ( 1 ) 基于s m s 的手机移动阅读系统提供以短信为载体的图书信息服务， 因为短信信息容量的限制，它所能提供的图书信息过于贫乏，远远不能满足现 代人的需求。并且使用s m s 的阅读方式，用户与服务器间几乎没有交互，用户 体验效果不佳。 ( 2 ) 基于w a p w m l 的手机移动阅读系统是基于w a p 技术实现，可以为 用户提供w m l c 格式的电子书籍或其他特定格式的电子书。由于其易于实现性， 并且用户与服务器有着一定的交互性，已经发展成为当前发展最为完善、应用 最广泛的一种手机阅读运营模式。但是这种手机阅读系统要求手机客户端必须 支持w a p 服务。因此，这种运营模式对用户的手机硬件平台有着一定的局限性。 ( 3 ) 而电子书阅读软件由于功能强大、操作性好、相较于w a p 而言流量 可以得到比较好的控制，用户交互性也要更加强大，因此成为电子书阅读的发 展主流。 特别是几年来，对j a v a 标准及其技术的支持已经成为手机制造潮流和方向， j a v a 应用正成为手机移动应用的新宠f 4 】。以国内目前比较流行的几款手机电子书 阅读器( 掌上书院、百阅、v 8 书客、百播书客、3 g 书城、d 雷书吧、a n y v i e w ) 而言，用户比较多的a n y v i e w 与v 8 书客等都是基于j a v a 平台的阅读软件，集 浏览、阅读、评论、交流为一体，为用户提供一个全新模式的手机阅读的共享 平台，操作简单、用户体验好、流量费用少等优势。在w a p 标准以及w m l c 的电子书难以满足未来的移动阅读需求背景下，此类基于j a v a 技术的手机电子 书阅读软件已经成为了手机图书增殖业务的发展主流。 1 3 论文的主要内容 本课题的主要目的在于构建一个基于j 2 e e 和j 2 m e 平台的服务器一客户端 的图书增殖业务系统，可以脱离移动设备平台的局限，满足大部分用户的需求， 使得客户端的大多数用户无论是读者还是作者都可以随时随地地通过无线网络 阅读、更新图书信息。为了达成这一目的，本课题的主要研究的内容包括： ( 1 ) 研究j 2 m e 的层次体系结构，分析其原理和特点，掌握c l d c l 1 和 3 武汉理j ：人学硕七学位论文 m i d p 2 0 的相关a p i ，并熟悉j 2 m e 平台下的基本开发流程。 ( 2 ) 研究j 2 m e 平台下无线连接框架，了解其原理和机制。 ( 3 ) 用现有的j 2 e e 技术和框架技术构建服务器端。 ( 4 ) 基于以上的学习和研究结果，构建一个基于j 2 m e 平台的移动图书增 殖系统，并实现移动设备客户端通过无线网络与数据库交互数据并在设备端对 图书数据进行基本操作的相关组件。 本文中拟解决的关键问题包括： ( 1 ) 构建一个良好的开发设计模式。 ( 2 ) 移动客户端对图书信息操作，包括更新和浏览图书信息，对图书进行 章节更新，并上传到服务器端持久化保持。 ( 3 ) 规定移动客户端与服务器端的通信方式，维持两者间的会话信息。 ( 4 ) 移动客户端本地数据的存储。 1 4 论文的组织结构 本课题从移动图书增殖业务系统需求分析入手，针对移动终端设备硬件平 台所特有的局限，在充分考虑了手机芯片处理能力弱、存储空间及屏幕、操作 键有限之类的问题，在现行技术基础上实现了图书增殖业务系统的设计，具体 从以下几方面展开： 第l 章研究背景与目的，分析了手机电子书的广阔发展前景以及其独特的 优势，指出了现行技术的缺陷与不足以及本课题的研究意义所在。 第2 章对系统进行了需求的分析研究并提出了系统模块化设计方案。详细 进行了系统的组成部分、设计思想、通信方式等方面的需求分析，比较了若干 现行技术解决方案，提出一些方案作为本系统的开发方案。 第3 章阐述了系统服务器端的设计与开发，选取了服务器开发工具，并完 成了开发平台的搭建，设计了服务器端的数据库，对其主要功能模块进行了具 体的设计与开发实现描述。 第4 章完成了客户端的设计与实现，首先分析选取了开发平台，对其主要 的功能模块进行了具体的设计与实现的阐述，着重描述了对移动设备的数据记 录库的操作、h t t p 通信和x m l 解析等技术的实现。 第5 章对整个系统的研究与设计进行总结总结本文所作的工作，提出有待 改进之处，对未来研究方向进行了展望。 4 武汉理工人学硕十学位论文 第2 章系统需求分析与总体设计 需求分析是介于系统分析和软件设计阶段之间的桥梁。一方面，需求分析 以系统规格说明和项目规划作为分析活动的基本出发点，并从软件角度对它们 进行检查与调整；另一方面，需求规格说明又是软件设计、实现、测试直至维 护的主要基础。良好的分析活动有助于避免或尽早剔除早期错误，从而提高软 件生产率，降低开发成本，改进软件质量【5 】。它直接关系到系统开发的成败，因 此首先对系统的需求作全面、准确的分析是我们开发之前的一个重要环节。本 文主要研究移动设备与服务器进行通行，获取需要的信息以及上传自己的数据 入库。鉴于移动设备及系统的特殊性与局限性，其数据流程也与一般的i n t e r n e t 数据交换系统有所不同，故需要对其进行分析设计。 2 1 系统功能性需求分析 2 1 1 客户端组件功能分析 系统客户端需要实现功能性需求及一些非功能性需求。 ( 1 ) 客户端功能性需求 根据本课题的要求，客户使用手机上的客户端，可以通过无线网络如g p r s 、 w i f i 、3 g 等接入i n t e r n e t 网络进而与服务器进行通信，对用户所需要查看的图 书信息进行更新，并根据用户的权限来限定图书的章节添加、上传功能的使用。 因此客户端应该可以实现以下功能：用户的登录、注册操作；用户对需要的图 书信息进行更新；用户可以通过客户端对需要的图书进行分章节阅读；特殊用 户在客户端对目标图书进行章节添加，并上传至服务器对数据库数据进行更新。 ( 2 ) 客户端非功能性需求 同时移动客户端硬件条件和网络环境不同于桌面设备，有着稳定的电源、 运算功能强大处理器以及几乎相同的硬件平台。移动客户端由于各种不同的手 机厂商开发方案不同，受到包括处理器运算能力低下、内存大小不一、无线网 络接入方式不同在内的各种因素的影响。因此，在满足基本功能要求的前提下， 客户端的丌发必须要考虑跨平台性，程序的响应速度，以及客户端与服务器的 武汉理r 大学硕士学位论文 通信，对硬件资源的占用和用户界面的美观性。 2 1 2 服务器组件功能分析 系统服务器端需要实现功能性需求及一些非功能性需求。 ( 1 ) 服务器的功能性需求 服务器需要完成的功能主要有：响应客户端的请求，并将需要的数据反馈 给客户端，同时应维持与客户端的通信和数据交换，持久化保存用户和资源的 数据，系统的管理和资源的管理。 ( 2 ) 服务器的非功能性需求 服务器除了完成上述的功能之外，还要对系统的界面进行美观，人性化； 对系统的可操作性及人机交互功能进行优化。 2 2 组件的开发模式 2 2 1 系统总体设计思想 系统主要是实现在j 2 m e 和j 2 e e 平台上搭建一个可以随时随地查看图书内 容、更新图书内容的b s 、c s 混合架构的图书业务增殖系统，而要实现这样的 一个系统，不仅仅是功能的实现，而是通过一个个分散的组件模块来搭建成一 个系统平台来实现系统的各种功能，并能进一步的对这些组件进行复用和扩展， 以实现更多的功能。 为了达成组件的模块化，需要一个好的程序设计模式的支持，以能够使各 个组件的设计达到以下的要求： ( 1 ) 代码复用率高。 ( 2 ) 各个组件或功能模块之间具有较低的耦合。 ( 3 ) 方便同后程序的开发、扩展及维护。 2 2 2 客户端的设计模式 本课题所需要的客户端是运行在手机、p d a 之类的小型设备上，由于这些 小型设备的硬件平台受着电力有限、处理速度有限、界面展示手段单一、平台 操作系统多样性的限制。鉴于这些限制，本课题的客户端采用j 2 m e 平台来进行 开发，j 2 m e ( j a v a2m i c r oe d i t i o n ) 是由s u n 公司在1 9 9 9 年6 月推出专门为那 6 武汉理t 入学硕士学位论文 些无法得到稳定电源、较高运算能力处理器、不受限网络连接的设备开发的， 适合消费电子和嵌入式设备之类小型设备程序丌发的。j 2 m e 在结构上分为c d c ( c o n n e c td e v i c ec o n f i g u r a t i o n ) 以及c l d c ( c o n n e c tl i m i t e d d e v i c e c o n f i g u r a t i o n ) ，而m i d p 则是基于c l d c 之上的一种应用广泛的规范【6 j 。是目 前使用最为广泛的一种规范，因此，本课题也采用这种规范来进行客户端的开 发，以满足大多数移动设备的平台。 m i d p 的英语全称为m o b i l ei n f o r m a t i o nd e v i c ep r o f i l e 即移动信息设备规范， 它详细规范了j 2 m e 适用的硬件和软件框架，并提供了其基本功能的实现及一 些标准接口。m i d p 定义了一系列的软件接口，包括了基本输入输出、g u i 、网 络、事件机制、文件系统、a m s 等【7 】。足以满足大多数程序开发的需求。 在客户端的开发中，本课题选择使用简化m v c 模型来进行开发，m v c 也 就是数据模型( m o d e l ) 、视图( v i e w ) 、控制器( c o n t r o l l e r ) ，即把一个应用系 统进行分离。模型、视图与控制器各司其职，使得系统程序结构更加清晰、层 次更加的分明、更加易于系统的修改与二次开发【s 】。模型、视图、控制器三者之 间的关系和各自的主要功能如图2 1 所示。 扛士太* d。模型( m o d e l ) 封装 1 八签e 叫 r 应用程序状态相廊状 + 状态已殳变 态台询应用程序功能 通知改变。“ 通知视图改变 ， 视图( v i e w ) 解释 视图选择 控制器( c o n t r o l l e r ) 模犁，模型更新请 定义舷用程序行为用 求发送用户输入给 户动作映射成模型史 控制器允许控制器 一用户请求 i t , 新选择相应的视图 选择视图 _ 方法调用 “卜 事件 图2 一lm v c 组件的关系和功能 由于本课题中客户端的事件处理不是特别复杂，所以使用了m v c 的简化 m v 模型，在这种模式中，我们将控制器( c o n t r o l l e r ) 部分简单地写成一个回调 函数，包含在程序的主程序中，用于控制手机界面的跳转。这样在系统的开发 中没有了单独的c o n t r o l l e r 部分，只剩部分m o d e l 和v i e w 了。界面的切换和数 据的处理都在各个界面的v i e w 中独立完成。这样使得类的数量极大地减少，程 7 武汉理：人学硕十学位论文 序执行效率有一定的提高，使得程序的体积缩小，可以获得最小的程序安装包【9 1 。 同时这种模式使得程序的耦合部分也大大增加，当程序改动时，可能需要对涉 及到改动部分的程序段都要进行修改，给程序的完善和扩展带来了不便。 2 2 3 服务器的设计模式 在本课题服务器端的丌发中，抛开了传统的m o d e l l 模式，而采用了m v c 开发模式。传统的m o d e l l 模式即采用纯j s p 或者j s p + j a v a b e a n 开发，这种模 式在j s p 页面中h t m l 、j a 、，a 、j a v a s c r i p t 都混合在一起，代码的开发和阅读存 在着很大的麻烦，查看运行效果必须要启动服务器，这样系统的开发过程变得 复杂和不可预测。并且系统的后期维护和后续扩展变得异常困难【l0 1 。因此，这 种模式只适合数据变动不大的小型系统的开发。 为了克服这些不足，本课题采用了m v c 的丌发模式。将程序分为了模型、 视图、控制三层，这三层中视图层是代表和用户交互的界面，仅仅负责数据的 采集和处理；模型层负担的责任最为核心，它接受视图层请求的数据，然后根 据程序进行相应的业务处理并返回最终的处理结果；控制层是协调视图层和模 型层之间的工作，起到中间枢纽的作用。这种分层使得程序的脉络分明，易于 阅读和调试。与传统的m o d e l l 模式相比较，它有着以下优点： ( 1 ) 各层各负其责，互不干涉。各自更新之后对其它层没有任何干扰； ( 2 ) m v c 开发模式有利于责任分工，让专门人员分别从事专门层的设计， 提高工作效率和质量； ( 3 ) 组件可以得到很好的重用，由于分工明确，各层的组件可以独立成一 个可以重用的组件。 正是由于m v c 模式具有以上的优点，符合本文中所强调的通用性和组件化 的原则，因此，本课题的系统开发使用了一种用于j 2 e e 的基于m v c 的程序设 计开发模式【l 。该模式不仅仅适用于本文中所研究的j 2 e e 组件开发，同样可用 于快速开发其他可扩展的j 2 e e 应用程序。 2 3 客户端与服务器的通信实现 2 3 1 客户端与服务器的数据传输方式 由于手机受自身资源、无线网络带宽的限制，无法采用j a v a i o 和j a v a n e t 武汉理一j ：人学硕十学位论文 包来接入i n t e m e t 进行数据交互，因此m i d p2 0 采用c l d c 规范中的通用连接 框架g c f ( g e n e r i cc o n n e c t i o nf r a m e 2 w o r k ) 来支持对网络的连接。并在原来接 口层次结构的基础上进行了扩展，提供了更多的网络连接接口1 1 2 】。m i d p 的j a v a x m i c r o e d i t i o n i o 包的接口层次结构如图2 2 所示。 匝互三习 图2 2m i d p 的j a v a x m i c r o e d i t i o n i o 包的接口层次结构 m i d p2 0 支持3 种通信协议分别为超文本传输协议( h y p e r t e x tt r a n s f e r p r o t o c o l ，h t t p ) 、用户数据报协议( u s e rd a t a g r a mp r o t o c o l ，u d p ) 和套接字 协议( s o c k e t ) t 1 3 l 。 在现在手机程序的开发中最常用的通信协议就是h t r p 协议，所有支持 m i d p 的手机平台对h t t p 协议都是支持的，无需使用第三方包来进行扩展。 h t t p 协议是以t c p l p 协议为基础，用于从互联网上传输超文本到本地浏览器。 在m i d p 的g c f 中，使用h t t pc o n n e c t i o n 接口实现基于h t t p 协议的网络通 信，该接口从c o n t e n tc o n n e c t i o n 中派生出来，封装了h t t p 协议的处理，通过 这个接口可以使用h 1 v r p 协议和w e b 服务器通信【1 4 】。 s o c k e t 协议是一种比较灵活方便的通信协议，采用服务器一客户端的请求一 应答模式。在m i d p2 0 编程接口中提供了s e r v e rs o c k e tc o n n e c t i o n 和s o c k e t c o n n e c t i o n 两个接1 3 ，分别用于进行s o c k e t 服务器端和客户端的开发【l5 1 。但 s o c k e t 协议不是m i d p 2 0 规范中所要求必须支持的。 9 武汉理j i ：人学硕+ 学位论文 u d p 协议则是一种无连接网络通信协议，通过u d p 协议传输数据时，整个 传出过程不像t c p 协议一样有一个建立连接的过程，也没有对连接进行保护， 因此，u d p 无法保证数据传递的安全性与完整性，但u d p 协议操作简单，占用 资源少，对带宽要求不高，在手机、p d a 等嵌入式设备的网络应用开发中有比 较大的优判1 6 】。在m i d p 编程接口中提供了u d pd a t a g r a mc o n n e c t i o n 接口，可 以用于进行u d p 服务器和u d p 客户端的开发。 由于所有m i d p 设备都必须提供的通信协议是简单的h t t p ，对其他协议的 支持则是平台相关的。为增加系统的可移植性，本课题中使用h t t p 进行网络 通信。 2 3 2 客户端与服务器的数据传输格式 由于在移动客户端和服务器端通信的过程中，客户端需要发送各种不同的 请求，这些请求都会带上各种各样的参数，服务器则根据这些参数，来完成不 同的任务并给与响应。因此，需要一个统一的数据格式以在服务器和客户端问 交换数据。 通常来说，可以采用自定义一种信息描述格式来描述数据，这样信息的交 换是根据预定义的格式解释并生成信息描述。既易于实现又能避免冗余信息的 解释和交换。但是，采用自定义的格式存在着显著的缺点： ( 1 ) 导致信息交换双方的紧耦合，给系统的扩展和维护带来了极大的不便。 ( 2 ) 自定义格式时不可能完全预见到信息的扩展，有可能对信息做出人为 的假设，而这种假设就导致了所定义格式的脆弱性。当新加入的信息违背所作 的假设时，将不得不大幅修改原先的信息描述格式。 由于在本课题中，用户需要与服务器端有着比较多的交互，不仅需要通过 客户端下载需要的图书信息，还要能够通过客户端将用户完成的图书章节信息 上传至服务器端。因此客户端与服务器端的数据交换数据量比较大，格式比较 复杂。本课题为了在设计过程中遵循组件化、通用化的原则，使用相同的组件 来完成不同数据格式的通信请求，而采用x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 作 为通信协议的格式标准【l7 1 。采用x m l 有以下几个优点： ( 1 ) x m l 语言是一种基于文本的标记语言，具有良好的可扩展性。 ( 2 ) x m l 语言是自描述语言，可以用人可读的方式来定义数据对象的名字、 属性和方法，使得x m l 所描述的数据含义十分明了。 1 0 武汉理：l ：人学硕十学位论文 ( 3 ) x m l 有一套完备的规范，与自定义数据的方式相比较，它完全可以用 标准化的x m l 解析接口来解释和生成x m l 。 本文中所采用的j 2 e e 和j 2 m e 技术，都有相关的x m l 解析工具包可以使 用。在移动客户端中，将采用k x m l 作为解析工具，而在服务器端则采用s a x a p i 来解析x m l 通信数据【l 引。 2 3 3 通信方案研究 基于上节中各方面因素的考虑，尤其是协议定义清晰易懂、扩展方便、服 务器及客户端协议解析的方便性和c m w a p 、c m n e t 网络环境下的一致性、手机终 端支持等应是的考虑，本课题采用了h t t p + x m l 的方案来进行数据交互，但是 采用h t t p + x m l 的方案存在着以下弱点： ( 1 ) x m l 数据的解析速度较慢，对手机之类小型移动设备的c p u 和内存 的占用相对比较高， ( 2 ) 对服务器端而言，x m l 数据格式相对来说解析速度也较慢，客户端获 得服务器端响应的时间也要相对长一些，在用户数量比较多、上传数据量比较 大的时候，对服务器的处理器要求很高。 ( 3 ) x m l 数据冗余信息较多，服务器客户端通信需要的带宽要求高。 对于以上三点，就x m l 的解析速度上来说，目前只能在协议设计、程序实 现上进行下一步的考虑，难以有比较好的效果。但相对于x m l 数据量庞大的这 个问题，可以在传输中采用数据压缩的方式来降低客户端与服务器端传输的数 据量。 对于x m l 数据来讲常用的压缩方案有很多种，在本课题中选用g z i p 来对 x m l 进行压缩，g z i p 的压缩、解压缩速度比较快，有成熟的第三方a p i 以及开 发包支持，在服务器端的实现也比较简单，可以直接通过配置a p a c h e 、t o m c a t 等来实现对g z i p 的支持。在客户端s y m b i a n 、w i n d o w sm o b i l e 、j 2 m e 等都提供 了对g z i p 的支持【l 9 1 。 2 4 系统结构框图 系统的总体组成结构框图如图2 - 3 所示。 武汉理一i ：大学硕士学位论文 据库 图2 3 系统组成框图 随着3 g 网络的发展，移动终端可以通过3 g 接入到因特网，并通过h t t p 协议连接w e b 应用服务器，w e b 应用服务器根据请求，连接w e b 服务器获得 w e b 服务或者连接数据库服务器共享数据，并实现相关的业务功能，然后将响 应返回给移动终端。 2 5 本章小结 本章主要对系统需要完成的功能进行了需求分析，并根据需求分析对程序 的开发方式做了一些比较分析，选择出最适合本系统开发的设计模式。由于系 统的丌发涉及到了移动小型设备与服务器端的通信，限于移动设备硬件的限制 与平台的支持性，同时对j 2 m e 平台的三种通行方式进行了一些比较，最终选取 了h t t p + x m l 的通信方式。设定了系统开发的主要技术与开发模式。 1 2 武汉理1 ：人学硕士学位论文 第3 章服务器端的设计与实现 3 1 开发平台的搭建 3 1 1 开发平台工具的选择 本课题服务器端的开发服务器系统用到了e c l i p s e 的集成开发环境、b o u n c y c a s t l e 轻量级密码术包以及x m l 轻量解析器k x m l 外，由于其基于j 2 e e 技术 平台，因此还用到了w e b 应用服务器与数据库。本系统采用t o m c a t6 0 作为 w e b 应用服务器和s q ls e r v e r2 0 0 0 作为数据库服务器。 ( 1 ) t o m c a t6 0 t o m c a t 服务器是由a p a c h e 、s u n 和其他一些公司及个人共同开发而成的一 个免费的开放源代码的w e b 应用服务器【2 0 1 。相对于其他的一些w e b 应用服务 器而言，t o m c a t 技术更为先进、性能更加稳定、操作更加简便，而且免费、开 源，因此本系统采用t o m c a t 作为服务器端的w e b 应用服务器。 ( 2 ) s q ls e r v e r2 0 0 0 s q ls e r v e r 是m i c r o s o f t 公司开发的大型关系数据库管理系统。由于其功能 强大、操作简便，深受广大数据库用户的欢迎，在数据库市场占据着越来越大 的市场份额( 2 。基于系统通用性的考虑，本系统采用此数据库。 3 1 2 开发平台的具体实现 随着现代系统管理的技术越来越多、越来越复杂，相应的系统的结构也越 来越复杂了。为了解决结构复杂带来的程序复杂度的提高，本课题采用了一些 开源框架来提供一种低成本、高效率、轻量级的解决方案。通过框架使得我们 可以在不同应用程序和项目问一致的方法来处理配置文件，消除各种自定义格 式的属性文件的需要，有效地减少系统的复杂度，甚至减少系统的代码量【2 2 1 。 本系统丌发平台的搭建使用了j a v a 开源框架s t r u t s 、s p r i n g 和h i b e r n a t e 结 合的完整应用框架方案来实现，通过s p r i n g 提供的功能将三者有机的结合起来， 形成一个完整的应用框架。使用s p r i n g 来组织系统的中间层，提高对象的独立 性，使得系统耦合性减小，利用s t r u t s 来控制系统的视图跳转，使用h i b e r n a t e 武汉理。i ：人学硕+ 学位论