使用 Android 實現聯網

　　簡介

　　本文建立在 “使用 Eclipse 開發 Android 應用程序” 一文的基礎之上，探究了 Android 的網絡功能。了解如何利用 Android 的網絡選項來實現有趣、有用的東西。Android 平台非常適合 Java™ 開發人員：他們可以使用已有的技能將網絡連接帶到一個移動或 “嵌入式” 平台中。

　　在本文中，了解用於 Android 應用程序的網絡選項以及基本的 Android 聯網技巧。本文研究一個真實的應用程序，它在結合使用環境監視系統時需要具備聯網功能。這類系統為什麼如此重要？原因之一是：如果您的朋友需要外出幾個星期，在他離開後，他打電話給我，讓我從他家裡找到某樣東西並郵寄給他。我來到他的家裡，發現供暖設備已經被切斷並且水管已經凍裂 — 場面非常混亂。如果備有一個溫度監控系統，那麼就可以避免出現這類事故。本文將探查 Android 在這類監控系統中扮演的角色。

　　Android 聯網功能

　　Android 基於 Linux® 內核，包含一組優秀的聯網功能。如果尚未安裝 Android SDK，那麼需要 下載 它才能實踐本文的示例。

　　表 1 展示了 Android SDK 中一些與網絡有關的包。

　　表 1. Android SDK 網絡包

包描述java.net提供與聯網有關的類，包括流和數據包（datagram）sockets、Internet 協議和常見 HTTP 處理。該包是一個多功能網絡資源。有經驗的 Java 開發人員可以立即使用這個熟悉的包創建應用程序。java.io雖然沒有提供顯式的聯網功能，但是仍然非常重要。該包中的類由其他 Java 包中提供的 socket 和連接使用。它們還用於與本地文件（在與網絡進行交互時會經常出現）的交互。java.nio包含表示特定數據類型的緩沖區的類。適合用於兩個基於 Java 語言的端點之間的通信。org.apache.*表示許多為 HTTP 通信提供精確控制和功能的包。可以將 Apache 視為流行的開源 Web 服務器。android.net除核心 java.net.* 類以外，包含額外的網絡訪問 socket。該包包括 URI 類，後者頻繁用於 Android 應用程序開發，而不僅僅是傳統的聯網方面。android.net.http包含處理 SSL 證書的類。android.net.wifi包含在 Android 平台上管理有關 WiFi（802.11 無線 Ethernet）所有方面的類。並不是所有設備都配備了 WiFi 功能，特別是 Android 在 Motorola 和 LG 等手機制造商的 “翻蓋手機” 領域獲得了成功。android.telephony.gsm包含用於管理和發送 SMS（文本）消息的類。一段時間後，可能會引入額外的包來來為非 GSM 網絡提供類似的功能，比如 CDMA 或 android.telephony.cdma 等網絡。

　　上表並沒有列出所有包，但是可以讓您清楚地意識到該平台的強大功能。下一小節將介紹一些簡單的網絡示例。

　　簡單的網絡示例

　　為了演示將 Android 連接到一個網絡有多麼簡單，這個示例將展示如何從 Web 頁面發送文本。可以 下載 本例的源代碼。圖 1 展示了應用程序的實際使用。

　　圖 1. 從 Web 頁面獲取文本

　　本節提供了構建示例應用程序所需的代碼。我們將首先查看 UI 部分，然後介紹與網絡有關的代碼。

　　共有三個 UI 元素：

　　EditText 讓用戶能夠進入一個 Web 頁面（圖 1 和 清單 2 所示的 http://developer.android.com）。

　　使用一個按鈕告訴程序取回 Web 頁面文本。

　　檢索回數據後，它將顯示在 TextView 中。

　　清單 1 展示了 main.xml 文件，這是該應用程序的完整 UI 布局。

　　清單 1. main.xml

<?xml　version="1.0"　encoding="utf-8"?>
<LinearLayout　xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
　　android:orientation="vertical"
　　android:layout_width="fill_parent"
　　android:layout_height="fill_parent"
　　>
<EditText　
android:layout_height="wrap_content"
android:id="@+id/address"
android:layout_width="fill_parent"
android:text="http://google.com"
>
</EditText>
<Button
　android:id="@+id/ButtonGo"　
　android:layout_width="wrap_content"　
　android:layout_height="wrap_content"
　android:text="go!"
　>
</Button>
<TextView　
　　android:layout_width="fill_parent"　
　　android:layout_height="fill_parent"　
　　android:background="#ffffff"
　　android:textColor="#000000"

android:id="@+id/pagetext"
　　/>
</LinearLayout>

　　清單 2 展示了本示例使用的 Java 代碼。

　　清單 2. GetWebPage.java

package　com.msi.getwebpage;

import　android.app.Activity;
import　android.os.Bundle;
//　used　for　interacting　with　user　interface
import　android.widget.Button;
import　android.widget.TextView;
import　android.widget.EditText;
import　android.view.View;
//　used　for　passing　data　
import　android.os.Handler;
import　android.os.Message;
//　used　for　connectivity
import　java.io.BufferedReader;
import　java.io.InputStreamReader;
import　java.net.URL;
import　java.net.URLConnection;


public　class　GetWebPage　extends　Activity　{
　　/**　Called　when　the　activity　is　first　created.　*/

　　Handler　h;


@Override
　　public　void　onCreate(Bundle　savedInstanceState)　{
　　　　super.onCreate(savedInstanceState);
　　　　setContentView(R.layout.main);
　　　　
　　　　final　EditText　eText　=　(EditText)　findViewById(R.id.address);
　　　　final　TextView　tView　=　(TextView)　findViewById(R.id.pagetext);
　　　　
　　　　this.h　=　new　Handler()　{

　　　　　　@Override
　　　　　　public　void　handleMessage(Message　msg)　{
　　　　　　　　//　process　incoming　messages　here
　　　　　　　　switch　(msg.what)　{
　　　　　　　　　　case　0:
　　　　　　　　　　
tView.append((String)　msg.obj);
　　　　　　　　　　
break;
　　　　　　　　}
　　　　　　　　super.handleMessage(msg);
　　　　　　}
　　　　};
　　　　final　Button　button　=　(Button)　findViewById(R.id.ButtonGo);
　　　　button.setOnClickListener(new　Button.OnClickListener()　{
　　　　　　public　void　onClick(View　v)　{
　　　　　　
try
{
　　　　　　
tView.setText("");
　　　　　　　　//　Perform　action　on　click
　　　　　　　　
URL　url　=　new　URL(eText.getText().toString());
　　　　　　　　　　URLConnection　conn　=　url.openConnection();
　　　　　　　　　　//　Get　the　response
　　　　　　　　　　BufferedReader　rd　=　new　BufferedReader(new　
InputStreamReader(conn.getInputStream()));
　　　　　　　　　　String　line　=　"";
　　　　　　　　　　while　((line　=　rd.readLine())　!=　null)　{
　　　　　　　　
Message　lmsg;
　　　　　　　　　　　　lmsg　=　new　Message();
　　　　　　　　　　　　lmsg.obj　=　line;
　　　　　　　　　　　　lmsg.what　=　0;
　　　　　　　　　　　　GetWebPage.this.h.sendMessage(lmsg);
　　　　　　　　　　}
　　　　　　
}
　　　　　　
catch　(Exception　e)
{
　　　　　　
}
　　　　　　}
　　　　});　　　　
　　}
}

　　這些代碼可以分解成一些常見的部分。這裡使用一些重要（必需）的導入語句來恰當地引用 UI、數據傳遞以及應用程序中使用的與網絡有關的類。所有與網絡相關的代碼出現在 OnClickListener 的 OnClick 方法中。在選擇 圖 1 所示的標簽為 go! 的按鈕之後調用這些代碼。

　　URL 和 URLConnection 類共同提供與用戶所選的 Web 站點的連接。BufferedReader 的一個實例負責從 Web 站點連接中讀取傳入的數據。每讀取一行代碼，文本就被附加到一個 TextView。數據並沒有直接指定給 TextView（但是在本例中可以）。我們引入了一種設計模式，即創建一個消息對象並將該對象發送到一個處理程序的實例。這是更新 UI 的一種比較可取的方法，對可能需要同時運行多個線程的應用程序而言尤其如此。

　　在示例中，Android 應用程序與 HTTP Web 服務器進行通信，比如 Apache 或 Internet Information Server（IIS 位於 Microsoft® 服務器上）。如果應用程序直接與 TCP socket 對話，那麼您將以不同的方式實現應用程序。清單 3 所示的代碼片段展示了另一種與遠程服務器交互的方式。這個清單被實現為一個單獨的線程。

　　清單 3. Daytime 客戶機

　　public　class　Requester　extends　Thread　{
　　　　Socket　requestSocket;
　　　　String　message;
　　　　StringBuilder　returnStringBuffer　=　new　StringBuilder();
　　　　Message　lmsg;
　　　　int　ch;
　　　　@Override
　　　　public　void　run()　{
　　　　　　try　{
　　　　　　　　this.requestSocket　=　new　Socket("remote.servername.com",　13);
　　　　　　　　InputStreamReader　isr　=　new　InputStreamReader(this.requestSocket.
getInputStream(),　"ISO-8859-1");
　　　　　　　　while　((this.ch　=　isr.read())　!=　-1)　{
　　　　　　　　　　this.returnStringBuffer.append((char)　this.ch);
　　　　　　　　}
　　　　　　　　this.message　=　this.returnStringBuffer.toString();
　　　　　　　　this.lmsg　=　new　Message();
　　　　　　　　this.lmsg.obj　=　this.message;
　　　　　　　　this.lmsg.what　=　0;
　　　　　　　　h.sendMessage(this.lmsg);
　　　　　　　　this.requestSocket.close();
　　　　　　}　catch　(Exception　ee)　{
　　　　　　　　Log.d("sample　application",　"failed　to　read　data"　+　ee.getMessage());
　　　　　　}
　　　　}
　　}

　　與前面的示例類似，上面的代碼使用消息和處理程序方法來將數據發送給調用者，調用者將更新 UI 並執行後續處理。與 清單 1 不同，這個例子並沒有與 HTTP 服務器通信，因此沒有使用 URLConnection 類。相反，使用了較低級的 Socket 類在端口 13 打開與遠程服務器的基於流的 socket 連接。端口 13 是典型的 “Daytime Server” 應用程序。

　　Daytime Server 接受傳入的 socket 連接並以文本的形式將日期和時間發送給調用 socket。一旦發送完數據，服務器將關閉 socket。示例也展示了 InputStreamReader 的使用和一個特定字符編碼。

　　發送文本消息是您需要使用 Android 完成的另一項任務。清單 4 展示了一個示例。

　　清單 4. 發送一條文本消息

void　sendMessage(String　recipient,String　myMessage)　{
　SmsManager　sm　=　SmsManager.getDefault();
　sm.sendTextMessage("destination　number",null,"hello　there",null,null);
}

　　發送文本消息非常簡單。首先，使用靜態方法 getDefault() 獲取對 SmsManager 的引用。然後調用 sendTextMessage 方法。參數為：

　　接收者的手機號 包括區號。 服務中心電話號碼 使用 null 值表示您同意使用默認服務中心來處理消息。除了非常特殊的應用程序外，幾乎所有應用程序都對這個參數使用 null 值。 消息的實際內容 將消息長度保持在 160 字節以內，除非您可以接受將數據分為多個消息發送。 未收到消息 intent 如果消息被發送或出現了錯誤，那麼將開始一個可選的 intent。如果不需要這類通知，那麼可以為此參數傳遞一個 null 值。（參見 參考資料 了解有關 intent 和 Android 基本原理的更多信息）。 收到消息 intent 當收到發送確認後，將開始一個可選的 Intent。如果發送通知不重要的話，那麼可以為這個參數傳遞一個 null 值。

　　不管是連接到 Web 頁面還是連接到定制 TCP 應用程序，Android 平台都可以立即反應並且能夠提供幫助。如 清單 4 所示，發送文本消息非常簡單。通過使用可選的 intent 參數，甚至可以在消息被發送並交付後采取操作。這是其他移動平台所不具備的強大特性。

　　下一節將快速浏覽一個真實的應用程序設計。

　　環境監控系統

　　在這個場景中，我們假設您是企業所在的若干辦公場所的資產管理員。管理資產與管理數據中心沒有太大的差別 — 一般情況下都很枯燥，只有出現緊急的情況下工作才會比較有意思。幾天前，一台使用了 10 年的熱水器突然漏水，滲到一個裝滿老式 PC 和培訓手冊的存儲櫃，您必須檢查一下清理情況。幸運的是，您當時沒有外出。如果您在旅途中的話，那麼情形將非常糟糕。此類災難性事故促使我們考慮使用 Android 來幫助監視資產的維護情況。圖 2 展示了此類系統的一個高級方框圖。

　　圖 2. 監控系統的高級方框圖

　　此架構是一種比較傳統的方法，使用一個微控制器與一些簡單場景進行交互以收集數據。數據隨後通過一個串行通信協議（比如 RS232 或 RS485）發送到控制器。控制器可以是一個 PC 或類似的機器。隨後可以穿過防火牆通過 Internet 訪問數據。Android 電話（比如 TMobile G1）之間使用的協議可以是 HTTP 或私有協定。

　　在控制器和配備 Android 的設備之間發送的數據將是表示以下內容的基本數據：

　　出現漏水

　　當前溫度

　　消耗的功率

　　可能包含一些通用的類似數據和數字值

　　為什麼需要關注消耗的功率？一個可能的原因就是有些人忘記關閉機器，因此電費單上的數字會一直增長。第二個理由有些復雜：假設您有一台非常大的冰箱，並且電源可能已被關閉。那麼情況就復雜了，而且處理起來也需要很高的代價。或者，空調設備的斷路器出現故障，因此機房無法保持恆定的溫度。

　　基本的設計看上去是可行的。如果使用的是 Android，那麼可以使用任何移動平台來替換 圖 2 中的 Android。但如果使用配備了 Android 的設備替換微控制器，那應該怎麼做呢？下一節將討論對這個應用程序的擴展以及通過使用 Android 而啟用的特性。

　　擴展應用程序

　　本文的第一個架構以一個微控制器為中心。微控制器可分為不同的外形和大小，從 Microchip 的 6 pin “10F” 到添加了外圍設備、pin 和代碼空間的 32 位大型微控制器。如果使用 Android 取代傳統的微控制器放到設備中，會怎麼樣？對於某些應用程序而言，在成本方面是不可取的，但是根據圖 3 的判斷，這種方法也是可行的。

　　圖 3. 在設備中使用 Android 的可能架構

　　使用嵌入式的方式部署 Android 為您提供了更加豐富的編程環境。您可以和以前一樣繼續監視濕度、溫度和功率消耗特征，同時還可以觀察到記錄音頻、視頻和振動。您將擁有一個微報警、訪問控制系統，以及一個環節監控工具。由於 Android 已經可以實現聯網，您不需要使用控制器 PC 就可以實現監控並與網絡直接對話。

　　這種方法還為現場更新軟件提供了額外的好處。假設您希望為監控軟件添加新的特性（或修復 bug）。如果使用傳統的微控制器方法，那麼任務執行起來將十分繁瑣並且代價昂貴，甚至根本不可能實現。而對於 Android 而言，您可以獲得更整潔的部署模型並擁有更好的靈活性。

　　Android 如今主要運行在移動手機中，但是它已經被移植到 NetBooks 和其他平台上。希望本文為您提供了一些好的思考內容。我現在該去運行我的系統了。您永遠也不會知道下一次熱水器漏水會在什麼時候發生。

　　結束語

　　在本文中，我們大體介紹了 Android 的聯網功能。您了解了一些自己可以創建的樣例應用程序，包括與 Web 服務器交互和發送文本消息。您看到了如何將 Android 連接到一個真實的環境監控系統。通過代碼示例，您了解到應該在什麼時候將 Android 擴展到一些特殊應用程序中，比如嵌入式控制器。

　　請繼續關注我的下一篇文章，它將介紹如何使用基於 Android 的電話構建一個嬰兒監控系統。

　　本文示例源代碼或素材下載

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