基于Android的天气预报系统的设计与实现

第一章绪论1.1课题的背景天气预报为人们了解天气状况和出行计划带来了便利。然而，大多数天气预报软件都是基于PC端的，所以查询起来并不方便。目前，手机的功能不仅仅是打电话和发短信，还为我们的生活和生产提供便利。过去，很难通过移动互联网获取实时信息。例如，在过去，人们通过观看或收听电视节目接收天气报告，但现在智能手机能够更快、更方便地通过互联网获取天气信息[1]。随着智能手机的普及，天气调查可以在手机上进行。因此，在手机上实现天气预报系统是一种现实需求。该系统是一款带有天气预报功能的手机应用程序，旨在方便人们出行[2]。基于Android的天气预报系统具有界面友好、功能强、实用性强、可扩展性好、稳定性强等优点。它可以让用户实时了解当地的天气状况，方便出行和调节生产[3]。本文在简要介绍开发工具的基础上，首先确定了系统的需求，对系统进行了分析和设计，然后介绍了基本功能的实现。最后对系统进行了总结和展望。1.2研究意义实时天气预报为人们的生活和工作提供了极大的便利。智能电子产品的普及为实时天气预报系统提供了更方便、更有效的平台。目前，Android已经成为一个重要的移动软件系统，基于Android平台的应用越来越多。基于Android平台的移动天气预报系统可以为大多数手机用户带来好处。设计开发了基于Android平台的天气预报软件，可以实时查询不同城市的天气信息，更新落后信息。使用模式具有操作简单、功能丰富、用户界面友好等优点，可以提供有关天气和生活亲密度的详细信息。1.3研究方法本文主要研究基于Android的天气预报系统的开发方法。为了减少网络中数据传输的负载，软件使用JSON格式交换数据，以实现网络中的数据传输[4]。JSON是一种轻量级数据交换格式，易于读写、机器分析和生成。JSON可以将JavaScript对象表示的一组数据转换为字符串，然后在网络或程序之间轻松传输字符串，如果需要，还可以将其转换为不同编程语言（如PHP和JSON）支持的数据格式。可以恢复到集合或基本对象。1.4研究现状和发展趋势在全球变暖的背景下，极端天气和气候事件在世界各地日益普遍，异常天气现象和破坏性天气灾害日益严重，引起了人们的关注[5]。气象科学技术的竞争日趋激烈，应对气候变化和支持国际谈判的基础性作用日益增强。虽然我国气象服务的生产能力尚未充分披露，但气象服务市场的发展仍存在一些问题，但气象服务发展经济，提高人民生活质量，进一步发展气象技术，扩大气象服务规模，完善气象服务体系，以适应市场经济和气象服务市场的发展，航空业将有更大的发展空间。在不久的将来，高德地图将显示15分钟内一公里的天气状况，以及某条街道24小时前会有一股强劲的西北风。当你在暴风雨中开车时，高德地图会提醒你前方道路被洪水淹没，你的汽车可能被洪水淹没。综上所述，气象部门依靠各种天气预报软件来呈现一片欣欣向荣景象。

第二章相关技术概述2.1系统开发环境（1）设计语言：Java（2）平台系统：Windows10（3）开发工具：Android（4）数据库：SQLite（5）Gradle版本：7.0.2（6）jdk版本：1.8.02.2Android的介绍Android是一种基于Linux的自由及开放源代码的操作系统，主要使用于移动设备，如智能手机和平板电脑，由Google

公司和开放手机联盟领导及开发。随后

Google以Apache开源许可证的授权方式，发布了Android的源代码[6]。Android采用了软件堆层的架构，低层以Linux内核工作为基础，只提供基本功能，其他的应用软件则由各公司自行开发。Android系统有如下的几大特性：（1）应用程序框架，支持组件的重用与替换；（2）Dalvik虚拟机，专门为移动设备做了优化；（3）内部集成浏览器，该浏览器基于开源的WebKit引擎；（4）优化的图形库，包括2D和3D图形库；（5）SQLite，用作结构化的数据存储；（6）多媒体支持，包括常见的音频、视频和静态印象文件格式：（7）丰富的开发环境，包括设备模拟器，调试工具，内存及性能分析图表和

Eclipse集成开发环境插件。2.3SQLite的介绍SQLite

是一款嵌入式的轻型数据库，它只占用很少的资源，有时只需几百K。它支持

Windows/Linux/Unix等操作系统，它能跟Java、C#等程序设计语言相结合，还有ODBC接口[7]。它处理数据的速度比Mysql、PostgreSQL等数据库都快。Android作为目前主流的移动操作系统，完全符合SQLite占用资源少的优势，故在Android平台上，集成了一个嵌入式关系型数据库——SQLite[8]。本数据库支持功能如下：（1）自动建表，支持属性来自继承类：可根据注解自动完成建表，并且对于继承类中的注解字段也支持自动建表。（2）自动支持增删改，增改支持对象化操作：增删改是数据库操作的最基本单元，不用重复写这些增删改的代码，并且添加和更新支持类似于hibernate中的对象化操作。（3）查询方式灵活：支持android框架提供的方式，也支持原生sql方式。（4）查询结果对象化：对于查询结果可自动包装为实体对象，类似于hibernate框架。2.4Java语言的介绍Java语言是面向对象的程序设计语言。Java语言吸收了Smalltalk语言和C++语言的优势，并增加了其他特性，如支持并发程序设计、网络通信和多媒体数据控制。所以Java语言有两个特点:强大易用。Java语言作为静态目标编程语言的代表，很好的实现了目标理论，让程序员以优雅的思维方式进行复杂的编程。Java具有简单性、面向对象、分布式、健壮性、安全性、平台独立与可移植性、多线程、动态性等特点。Java可以编写桌面应用程序、Web应用程序、分布式系统和嵌入式系统应用程序等。2.5JSON的介绍JSON是一种轻量级的数据交换语言，以文字为基础，且易于让人阅读。尽管JSON是在Javascript的一个子集，但JSON是独立于语言的文本格式，并且采用了类似于C语言家族的一些习惯[9]。它主要用于跟服务器进行交换数据。跟XML相类似，它独立语言，在跨平台数据传输上有很大的优势。JSON建构有两种结构：（1）“名称/值”对的集合。不同的语言中，它被理解为对象，记录，结构，字典，哈希表，有键列表，或者关联数组。（2）值的有序列表。在大部分语言中，它被理解为数组。JSON是JavaScript

原生格式，所以JavaScript

中处理JSON数据不需要任何特殊的

API

或工具包。在处理JSON格式的数据时，不需要遵守的预定义的约束。所以，在同样的数据结构中，可以改变表示数据的方式，甚至可以以不同方式表示同一事物。

第三章系统需求分析3.1系统可行性分析可行性研究的目的是探索解决问题的必要性和可行性。可行性研究的目的是确定能否以最短的时间和最低的成本解决问题。为了避免盲目的软件开发，员工应该对具体的软件项目进行可行性研究，评估产品在资金条件和技术约束下是否能够解决现有问题，达到预期的效果和价值。可行性分析体系主要包括经济可行性、技术可行性、操作可行性和法律可行性。（1）经济可行性发展目标体系的经济需求相对较低。此外，它拥有成熟的安卓平台和非常受欢迎的移动设备，因此其在软件和硬件方面的努力有限。此外，目标体系不太复杂，开发周期短，人力资源成本有限。最重要的一点是，通过系统开发，我们可以更好地理解软件开发的过程，为软件开发打下良好的基础。考虑到长期利益，该系统在经济上是可行的。（2）技术可行性该系统采用安卓技术开发。到目前为止，Android被认为是一个成熟的平台。越来越多的公司和技术人员将其用作开发平台。Android开发平台是谷歌与开放移动联盟合作开发的一个自由开放的移动终端平台。它由操作系统、中间件和应用软件组成。该平台配备了完善的程序开发环境，包括模拟器、调试工具、程序执行所消耗的内存、性能评估等功能。由于这个系统的开发平台比较完善，除了培训基地上有大量的安卓项目外，我在开发此类项目方面有更多的经验。因此，该系统符合技术可行性。（3）操作可行性系统用户只要有安卓手机就可以使用。操作系统是用户熟悉的复选框或按钮。所有操作都可以通过手机完成。用户不需要培训，只需要一个小小的提醒。因此，该系统符合实际操作的可行性。（4）法律可行性由于该制度是根据相关法律法规实施的，因此不存在法律问题。该系统符合法律可行性。考虑到经济、技术、运营和法律因素，我们可以开始开发天气预报软件。3.2软件需求分析

随着智能手机和移动互联网的发展，人们可以每天一小时甚至实时获取天气预报。利用手机上的移动网络随时获取天气预报可以让人们做好出行的准备。用户可以在天气界面直观快速地查看本市的天气情况，也可以根据实际情况搜索其他城市，显示本市的天气情况，包括日期、降水量、最高气温和最低气温四个气象数据。你还可以查看全国各地的地震和台风信息。系统的开发需要友好的界面。方便直观。用户可以一目了然地了解天气的变化。该软件界面美观，系统运行稳定，具有良好的使用价值。

本章利用模块图对基于Android的天气预报系统的设计与开发进行了详细的阐述与研究，包括四个模块：账号界面模块，主界面模块，生活指数及灾害预警模块和定位界面模块。3.2.1功能需求分析1、注册登录模块因为系统不能残留用户的任何的隐私信息，以免泄露。所以当用户第一次使用系统时，下载APP后，需要先注册，注册成功后再进行登录操作。后续每次登录系统也需要进行登录才可以使用。2、账号界面模块为了以免用户忘记自己的密码，所以在账户界面处设置了修改密码的功能，允许用户可以修改密码，同时也显示了系统当前使用的账户。图3-1账号界面模块流程图3、主界面模块主界面共分为三个部分，最上面显示城市的当前温度，天气情况，最高、最低温度，体感温度，湿度，风力和可见度信息。为了实现数据的准确性，在这个模块里设置了刷新按钮，用户可以随时点击，可以自动更新城市的天气信息。中间板块显示的是当前城市的二十四小时的天气情况。最下面的板块显示的是城市的七天内天气的情况。图3-2主界面模块流程图4、生活指数及灾害预警模块为了用户更好的使用系统，可以提供建设性意见，软件设置了生活指数及灾害预警模块，可以显示系统的运动指数、洗车指数、穿衣指数、钓鱼指数、紫外线指数、舒适度指数、感冒指数、防晒指数、空气质量等信息，以及台风和地震的历史图3-3生活指数及灾害预警模块流程图5、定位界面模块为了方便用户操作，系统设置了定位功能，可以定位到当前所在城市，同时支持搜索查询其余城市。3.2.2非功能需求分析为了保证软件能够长期、安全、稳定、可靠、高效地在Android设备上运行，本系统应该满足以下原则。准确性本软件的核心技术是通过与互联网上提供的接口进行交互，保证了信息的准确性。2、安全可靠性本软件是基于手机设备使用的，不会残留用户的任何的隐私信息。3、可扩展性与可维护性系统设计尽可能模块化、组件化。有一个较好的应用平台——Android设备，能容易地安装和卸载。4、易用性本软件平易近人，不需要额外学习，每个界面都会有不同含义的图标进行提示下一步操作，保证用户使用时不会感到迷惑。

第四章系统概要设计4.1系统设计目标随着计算机应用的普及和深入，随时随地了解今天和明天的天气是一种趋势。该项目的目标是开发一个基于Android的天气预报软件系统。随着现代城市的快速发展，电视天气预报变得越来越现实。因此，有必要建立一个综合气象咨询服务功能的综合信息系统，节省时间，还可以实现个性化服务，减少不必要的等待和信息冗余。该系统的目的是建立一个基于Android平台的天气预报系统，以满足用户获取最新天气信息的需求。用户界面友好，操作简单。操作的每一步都经过精心设计。复杂的统计运算隐藏在简单的运算中。系统的设计可以减少培训、执行和维护的使用。合理先进的网络设计和软硬件优化保证了系统的可靠性和容错性。系统的目标是满足用户的需求，其原则是方便用户。天气软件的开发让更多的人了解天气，这样每个人都可以轻松出行。在天气条件下，该软件可以根据天气情况为用户提供准确的天气信息。4.2设计思路为了让智能手机更容易显示天气信息，基于Android平台设计并实现了一个天气客户端，包括JSON天气文件的收集和分析，以及基于Android平台的天气信息显示，全国城市气象信息用户查询及未来气象基础信息[10]。开发一个适合安装在Android系统上的天气预报软件，该软件可以执行定位，同时气象信息通过在线数据接口直接通过JSON分析数据，以获取当前所需的详细气象信息。本文重点研究了移动手机端的主要功能模块和api的设计与实现。系统运行时，实时天气界面将显示城市列表和中国城市名称。用户可以选择城市来查看城市、温度和气候。同时，它可以简单地描述未来几天的天气状况，包括日期、降雨量、最高和最低温度、体温、湿度、风力和能见度，天气随时间变化[11]。4.3系统界面设计1、创建工程在程序开发阶段，首先确定“天气预报系统”的工程名称为“Weather”，然后根据程序模块设计的内容，建立Weather工程，工程文件结构如下所示：图4-1工程文件界面2、界面设计一些基本的Android

UI元素在Android程序设计中经常会用到。通过使用View、ViewGroup和layout便可以为Activity创建一些不但具有功能性而且富有直观力的UI[12]。通常是使用Android

SDK中提供的一一些控件，进行布局扩展和定制这些控件，并使用ViewGroup去组合Views，创建由相互作用的子控件组成的原子的、重复利用的UI元素。也可以创建自己的Views，来实现显示数据和与用户交互的新途径;或者是使用一些继承从ViewGroup继承来的Layout管理器来编排Android

UI中的单个元素到屏幕上。图4-2布局文件3、界面需求美观的界面可以让用户轻松舒适地使用。如果它太复杂，用户将不会有耐心去使用它。因此，界面设计必须满足以下要求:

（1）界面不应过于复杂，而是简单和方便的，以便用户能够正确操作以及当用户做出错误选择时，可以给出提示。（2）表面的结构应轻量化，并满足用户的需求。（3）在视觉上，它给用户一种简单实用的感觉。4.4系统总体结构描述本文结合国内外研究现状和用户需求，描述了整个系统的设计阶段。本次项目通过利用现有的网络开源API提供的服务快速获取天气信息并显示到手机终端上，该app所需要实现的功能点：其次进行天气预报客户端设计,进行系统功能的整体规划。（1）显示当前城市当日二十四小时天气情况，以及当日的最高温度、最低温度、体感温度、湿度、风力、能见度等信息；（2）显示当前城市未来七天天气：（3）显示感冒指数、防晒指数、空气质量、台风和地震等信息；（4）通过城市列表管理城市；（5）可以修改密码。系统设计应尽可能模块化，并基于组件。具有良好的应用平台，易于安装和卸载。同时，该软件基于移动设备，不会留下用户隐私信息。软件的关键技术是与互联网上可用的接口进行交互，以确保无需额外的软件学习就可以访问准确的信息。每个界面都有不同的含义，需要下一个动作的图标，所以用户在使用时不应该混淆它们。

第五章系统实现5.1系统总体模块的实现系统运行完成后会显示注册登录的按钮，先点击注册按钮，分别输入用户名，密码，点击确定按钮显示注册成功完成注册操作。输入您刚刚注册的用户名和密码，然后单击“登录”按钮登录系统。第一次使用系统时主界面会提示“还未选择城市，请选择城市！”，点击确定按钮后，会跳转到城市选择的界面，同时定位到当前城市，也可以选择查看其他城市，支持搜索操作。城市选择好后，回到主界面，分为三个板块。最上面显示的是城市的当前温度，天气情况，最高、最低温度，体感温度，湿度，风力和可见度信息。中间板块显示的是当前城市的二十四小时的天气情况。最下面的板块显示的是城市的七天内天气的情况，包括最高温度和最低温度。在主界面的第一个板块下面有一个更多按钮，点击后，系统可以根据具体情况显示运动指数、洗车指数、服装指数、钓鱼指数、紫外线指数、舒适指数、感冒指数、防晒指数、空气质量指数等信息。同时还会显示当前城市之前发生过的地震和台风信息。返回到主界面后，点击左上角的人物按钮，可以显示当前系统登录的账号，支持修改密码，也可以退出登录。图5-1系统流程图5.2注册登录模块的实现在首页面点击注册按钮后输入注册用户名和密码，再点击确定按钮完成系统的注册功能。注册完成后，返回登录界面，输入用户名和密码，然后点击登录按钮登录系统。publicvoidonClick(Viewv){if(binding.registerPassword1.getText().toString().equals("")||binding.registerPassword2.getText().toString().equals("")||binding.registerUsername.getText().toString().equals("")){Toast.makeText(context,"用户名和密码不可为空",Toast.LENGTH_SHORT).show();}else{Stringusername=binding.registerUsername.getText().toString();Stringpassword1=binding.registerPassword1.getText().toString();Stringpassword2=binding.registerPassword2.getText().toString();if(MyApplication.dao.checkUserExist(username)){Toast.makeText(context,"用户已存在",Toast.LENGTH_SHORT).show();}else{if(password1.equals(password2)){MyApplication.dao.insertUser(username,password1);Toast.makeText(MyApplication.context,"注册成功",Toast.LENGTH_SHORT).show();finish();}else{Toast.makeText(context,"两次输入的密码不一致",Toast.LENGTH_SHORT).show();}});}}图5-2注册界面图5-3登录界面5.2城市定位的实现在主界面点击设置按钮后，用户可以选择全国城市，也可以进行搜索，并自动定位到当前所在城市。publicvoidonLocationChanged(TencentLocationtencentLocation,inti,Strings){if(0==i){Stringcity=tencentLocation.getCity();binding.positionalCity.setText(city);binding.positionalCity.setOnClickListener(newView.OnClickListener(){@OverridepublicvoidonClick(Viewv){Intentintent=getIntent();intent.putExtra("city",city);setResult(Enum.RESULT_OK,intent);finish();}});}else{Toast.makeText(context,"定位失败！",Toast.LENGTH_SHORT).show();binding.positionalCity.setText("点击重新定位");binding.positionalCity.setOnClickListener(newView.OnClickListener(){@OverridepublicvoidonClick(Viewv){binding.positionalCity.setText("定位中...");locationManager.requestSingleFreshLocation(null,SearchActivity.this,Looper.getMainLooper());}});}}图5-4定位界面5.3天气显示的实现系统不仅可以查看当天二十四小时的天气情况，还可以查看七天内的天气情况。当前选择的按钮出现在屏幕顶部，用于更新城市和天气数据。用户可以根据需要更新数据。binding.hourWeatherList.setLayoutManager(linearLayoutManager);binding.hourWeatherList.setAdapter(hourWeatherAdapter);if(weatherNow.getNow().getText().contains("雨")){binding.weatherImage.setImageResource(R.drawable.rain);binding.getRoot().setBackgroundResource(R.drawable.rain_background);MyApplication.background=R.drawable.rain_background;}elseif(weatherNow.getNow().getText().contains("雪")){binding.weatherImage.setImageResource(R.drawable.snow);binding.getRoot().setBackgroundResource(R.drawable.snow_background);MyApplication.background=R.drawable.snow_background;}elseif(weatherNow.getNow().getText().contains("云")||weatherNow.getNow().getText().contains("阴")){binding.weatherImage.setImageResource(R.drawable.cloud);binding.getRoot().setBackgroundResource(R.drawable.cloud_background);图5-5二十四小时天气界面图5-6七天天气预报界面5.4生活质量功能实现它运行在主界面上，使用Android平台上的各种常用组件，包括Button、TextView、ImageView等等。点击主界面上的多个按钮后，您可以查看运动指数、洗车指数、穿衣指数、台风和地震等信息。publicvoidrun(){Airair=NetworkUtils.getAir(location);WeatherWarningweatherWarning=NetworkUtils.getWeatherWarning(location);Feelingfeeling=NetworkUtils.getFeeling(location);List<EarthQuake>earthQuakeList=NetworkUtils.getQuake(cityName);List<Detail>warningDetails=WeatherWarning.changeToDetail(weatherWarning);DetailearthQuakeDetail;if(earthQuakeList.size()>0){EarthQuakeearthQuake=earthQuakeList.get(0);earthQuakeDetail=EarthQuake.earthQuakeToDetail(earthQuake);}else{List<String>l=newArrayList<>();l.add("暂无地震信息");earthQuakeDetail=newDetail(l,"地震预警","0",0,0);}//将各种指数转化为统一的Detail类if(feeling.getCode().equals("200")){detailList.addAll(Feeling.changeToDetail(feeling));}if(air.getCode().equals("200")){detailList.add(Air.changeToDetail(air));}//判断是否有台风预警，如果有就将预警添加至列表，如果没有则添加一个台风预警为空的至列表if(warningDetails.size()!=0){detailList.addAll(warningDetails);}else{List<String>strings=newArrayList<>();strings.add("暂无预警");detailList.add(newDetail(strings,"台风预警","0",0,0));}图5-7运动和洗车指数图5-8穿衣和钓鱼指数图5-9紫外线和舒适度指数图5-10感冒和防晒指数图5-11空气质量图5-12台风和地震信息5.5温度功能实现选择好需要查看的城市之后，回到主界面，可以查看到当前城市的最高温度、最低温度、体感温度、湿度、风力、能见度等信息。binding.temperature.setText(weatherNow.getNow().getTemp()+"℃");binding.city.setText(cityName);binding.bodyTemperature.setText("体感温度:"+weatherNow.getNow().getFeelsLike()+"℃");binding.humidity.setText("湿度:"+weatherNow.getNow().getHumidity()+"%");binding.highTemperature.setText("最高温度:"+sevenWeather.getDaily().get(0).getTempMax()+"℃");binding.lowTemperature.setText("最低温度:"+sevenWeather.getDaily().get(0).getTempMin()+"℃");//根据是否日落获取白天风向或夜晚风向if(date.getTime()<sunsetDate.getTime()){binding.wind.setText(sevenWeather.getDaily().get(0).getWindDirDay()+"/"+sevenWeather.getDaily().get(0).getWindScaleDay()+"级");}else{binding.wind.setText(sevenWeather.getDaily().get(0).getWindDirNight()+"/"+sevenWeather.getDaily().get(0).getWindScaleNight()+"级");}binding.visibility.setText("能见度:"+sevenWeather.getDaily().get(0).getVis()+"km");binding.weather.setText(weatherNow.getNow().getText());DailyAdapterdailyAdapter=newDailyAdapter(this,R.layout.seven_day_weather_item,MyApplication.dailyList);binding.dailyList.setAdapter(dailyAdapter);}图5-13温度、湿度、风力、可见度5.6密码修改的实现在主界面点击左边的小按钮可以进行修改密码操作。publicvoidonClick(DialogInterfacedialog,intwhich){if(MyApplication.dao.modifyPassword(MyApplication.user,editText.getText().toString())){Toast.makeText(context,"修改成功",Toast.LENGTH_SHORT).show();}else{Toast.makeText(context,"修改失败",Toast.LENGTH_SHORT).show();}}}).setNegativeButton("取消",newDialogInterface.OnClickListener(){@OverridepublicvoidonClick(DialogInterfacedialog,intwhich){}}).setTitle("修改密码").show();}});图5-14修改密码界面

第六章系统测试6.1测试的定义软件测试是软件开发过程的重要组成部分。其目的是检查软件产品，尽快发现软件产品中的问题。软件测试作为保证软件质量的重要手段，贯穿于软件生命周期的各个阶段，以保证软件产品的质量。6.2测试的重要性及目的软件开发的基本要求是及时发布高质量的软件产品，软件测试是保证软件质量的重要手段。软件，无论你从什么技术或方法开始，软件产品或多或少都会有错误和问题。使用先进的开发方法和改进的开发过程可以减少导入错误，但不能完全消除软件中需要检测的错误。在软件生命周期的每个阶段和每个时刻都有软件测试活动。软件测试伴随着软件开发，以确保每个阶段的结果满足规定的质量要求和目标，以便尽快发现错误并及时纠正。6.3测试的环境硬件环境：一台PC机、一台手机软件环境：windows10系统6.4测试的过程软件编写完成后，对其进行测试，准备好一台手机，并打开开发者选项模式，和笔记本相连接，模拟器那边会显示手机型号，选择它，点击运行按钮。图