基于Android和Web Service的掌上校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 亮 ，王 超 ，張宏彬 ，2

（1.揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣信息工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127；2.揚(yáng)州大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225127）

近年來，各種信息服務(wù)系統(tǒng)在高校已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，各高校紛紛建成了如教務(wù)查詢系統(tǒng)、圖書查詢系統(tǒng)、校園一卡通系統(tǒng)等信息系統(tǒng)，為師生校園生活帶來了很大便利。由于這些系統(tǒng)普遍建設(shè)較早，基本都采用傳統(tǒng)的B/S或C/S架構(gòu)，只能在計(jì)算機(jī)上通過瀏覽器或?qū)Ｓ每蛻舳藖硎褂?，?duì)于使用的時(shí)間和地點(diǎn)有極大的局限性。另外，大部分高校原有的各個(gè)信息服務(wù)系統(tǒng)不能互聯(lián)互通、共享數(shù)據(jù)，形成了一個(gè)個(gè)信息孤島，導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)，資源浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了學(xué)校的信息化建設(shè)和日常管理工作。目前在高校中，智能手機(jī)的普及率非常高，通過智能手機(jī)上網(wǎng)已經(jīng)成為廣大師生的普遍行為，而現(xiàn)有信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)大都未考慮到在智能手機(jī)平臺(tái)上運(yùn)行的兼容性，致使這些系統(tǒng)在智能手機(jī)上要么無法打開，要么即使能夠打開，但版式設(shè)計(jì)無法和手機(jī)平臺(tái)完全兼容，從而可用性極低。因此，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)及移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)，設(shè)計(jì)一個(gè)基于智能手機(jī)平臺(tái)的掌上校園系統(tǒng)，將原有各種信息資源和應(yīng)用服務(wù)進(jìn)行整合、挖掘和展現(xiàn)，為管理人員、教職工、學(xué)生、學(xué)生家長和公眾提供便捷的移動(dòng)信息服務(wù)，有著極大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 智能手機(jī)平臺(tái)選擇

目前，智能手機(jī)平臺(tái)主流系統(tǒng)有蘋果的IOS系統(tǒng)、Google的Android系統(tǒng)、微軟的WP系統(tǒng)和諾基亞的塞班系統(tǒng)，其中微軟的WP系統(tǒng)和諾基亞的塞班系統(tǒng)由于市場占有率太小，實(shí)際上已經(jīng)退出了一線競爭行列，市場基本處于蘋果和Google兩強(qiáng)爭霸的局面[1]。經(jīng)過科研服務(wù)團(tuán)隊(duì)前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，蘋果手機(jī)由于定位高端，價(jià)格昂貴，在校園人群中占有率不高，而Android手機(jī)國產(chǎn)品牌眾多，價(jià)格低廉，且校內(nèi)電信運(yùn)營商推廣強(qiáng)勢(shì)，因此為廣大師生所青睞，占有率高達(dá)90%以上。同時(shí)，Android操作系統(tǒng)是開源系統(tǒng)，所有編程接口全部對(duì)外開放，開發(fā)程序也十分便利，因此科研服務(wù)團(tuán)隊(duì)考慮首先在Android系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)掌上校園系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

和傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)一樣，基于移動(dòng)平臺(tái)的掌上校園系統(tǒng)的核心仍然是客戶端和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的通信?？蛻舳薃pp用戶通過軟件界面選擇查詢內(nèi)容，軟件編碼后通過特定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將查詢內(nèi)容傳輸給服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫查詢后，將信息返回給客戶端，客戶端解碼后在界面上顯示結(jié)果。然而，與傳統(tǒng)C/S架構(gòu)及B/S架構(gòu)不一樣的是，Android系統(tǒng)無法安全高效地與遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫服務(wù)器直接進(jìn)行通信，如微軟SQL Server官方驅(qū)動(dòng)就不支持Android平臺(tái)，而第三方驅(qū)動(dòng)無論功能和安全性都得不到保證。另外，在客戶端App中調(diào)用SQL語句直接向數(shù)據(jù)庫發(fā)起查詢也不是一個(gè)好的做法，這樣做無論安全性和效率都存在嚴(yán)重的問題。因此，目前Android客戶端連接遠(yuǎn)端SQL數(shù)據(jù)庫，主流的做法是在中間加層，即通過Web Service等技術(shù)來間接訪問數(shù)據(jù)庫，形成Android App+Web Service+Database的連接訪問方式[2]。Web Service接收來自Android客戶端的各種查詢請(qǐng)求，然后轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢，對(duì)查詢所返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、抽取并通過合適的協(xié)議和數(shù)據(jù)格式將所需的數(shù)據(jù)傳回給Android客戶端程序。這樣，很多操作實(shí)際由Web Service來完成，Android客戶端的工作量將大大減少，從而大幅度降低對(duì)電池和網(wǎng)絡(luò)流量的消耗，而這又恰恰是移動(dòng)開發(fā)的關(guān)鍵。具體來說，本系統(tǒng)分為服務(wù)器端程序和客戶端程序兩部分，服務(wù)器端程序主要包含數(shù)據(jù)庫和Web service程序。其中，數(shù)據(jù)庫用來存放學(xué)院各職能部門提供的數(shù)據(jù)，如學(xué)生成績、一卡通消費(fèi)記錄等；Web service程序則負(fù)責(zé)接收客戶端發(fā)來的查詢請(qǐng)求并對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢，最后將查詢到的結(jié)果返回給客戶端。客戶端程序以Android系統(tǒng)apk安裝包的形式發(fā)布，在Android手機(jī)安裝后，可以查詢相應(yīng)學(xué)生的課程成績、圖書借閱、學(xué)費(fèi)繳納、一卡通消費(fèi)記錄等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)

由于學(xué)校原有的各大信息系統(tǒng)都是各部門獨(dú)立開發(fā)或采購的，因此采用的數(shù)據(jù)庫類型不盡相同，如教務(wù)處自主開發(fā)教務(wù)系統(tǒng)采用SQL Server數(shù)據(jù)庫，而圖書館采購的匯文圖書系統(tǒng)則使用Oracle數(shù)據(jù)庫。在一個(gè)Web Service中對(duì)多種不同的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作難度非常大，同時(shí)各個(gè)部門出于安全性的考慮，大都也不愿意將自己的數(shù)據(jù)庫開放給外部程序來訪問。因此，本系統(tǒng)Web service程序并沒有直接對(duì)各部門數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，而是采取了每周定期從各部門導(dǎo)出相關(guān)數(shù)據(jù)，生成excel文件，然后匯總到本地，利用SQL Server的導(dǎo)入向?qū)Чδ軐xcel文件導(dǎo)入本地SQL Server數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行查詢的方式。這種方式在查詢的實(shí)時(shí)性方面要稍遜一籌，但降低了編程難度，確保了原有系統(tǒng)的安全，易于為各職能部門接受，降低了系統(tǒng)推廣的難度。在目前的1.0系統(tǒng)版本中，數(shù)據(jù)導(dǎo)出和導(dǎo)入由本系統(tǒng)管理員手動(dòng)完成，預(yù)期在下一個(gè)版本中，加入數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入接口，使各部門的數(shù)據(jù)庫管理員可以定期向本系統(tǒng)導(dǎo)入其部門數(shù)據(jù)，以減輕本系統(tǒng)管理員的工作量。

3.2 Web Service實(shí)現(xiàn)

目前，實(shí)現(xiàn)Web Service可選的兩大技術(shù)平臺(tái)分別為java平臺(tái)和.Net平臺(tái)，這兩種平臺(tái)技術(shù)可以說是各有千秋，但本項(xiàng)目已經(jīng)選擇了微軟SQL Server數(shù)據(jù)庫，在這種情況下，顯然選擇.Net平臺(tái)開發(fā)相應(yīng)的Web Service更能保證兼容性。因此本系統(tǒng)Web service采用C#語言編寫，運(yùn)行在.Net 2.0環(huán)境下，Web服務(wù)器為IIS，采用了常規(guī)的ADO.net技術(shù)對(duì)SQL Server數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，技術(shù)細(xì)節(jié)在此不在贅述。

3.3 Android客戶端實(shí)現(xiàn)

掌上校園Android客戶端采用Java語言，在Eclipse和ADT環(huán)境下開發(fā)，兼容Android2.3版及以上系統(tǒng)，主要包括用戶登錄、個(gè)人信息查詢、成績查詢、圖書借閱查詢、學(xué)費(fèi)查詢、一卡通消費(fèi)查詢等模塊。圖2為客戶端登錄界面，用戶必須通過身份認(rèn)證后，才能進(jìn)行其他各項(xiàng)信息的查詢。在各個(gè)信息查詢模塊中，主要采用了listview控件在Activity界面顯示獲取到的信息。在開發(fā)的過程中碰到的最大技術(shù)難點(diǎn)在于Android客戶端和Web service如何進(jìn)行信息的交互。.Net平臺(tái)下的Web service采用SOAP協(xié)議進(jìn)行信息的交互，SOAP是基于XML的簡易協(xié)議，可使應(yīng)用程序在HTTP之上進(jìn)行信息交換[3]。遺憾的是，在Android官方SDK提供的編程接口中，并沒有處理SOAP協(xié)議的API，因此在編程時(shí)就有兩種選擇，一種是詳細(xì)學(xué)習(xí)SOAP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在代碼中手動(dòng)構(gòu)造SOAP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，并利用java sdk中提供的HttpURLConnection類進(jìn)行發(fā)送，在接收時(shí)也是手動(dòng)對(duì)XML數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提取出相關(guān)的數(shù)據(jù)。很顯然，這種方式難度較大，且編碼繁瑣，容易出錯(cuò)。另一種方法是選用第三方類庫來對(duì)SOAP協(xié)議進(jìn)行解析，在本項(xiàng)目中，開發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇了Ksoap2類庫來進(jìn)行開發(fā)[4]。

Ksoap2是一個(gè)開源項(xiàng)目，為Android平臺(tái)提供了一個(gè)輕量級(jí)的高效的SOAP庫，使用方便，其關(guān)鍵代碼如下：

SoapObjectrpc = newSoapObject（NameSpace，MethodName）;

rpc.addProperty（"id"，myid）;

AndroidHttpTransport ht=new AndroidHttpTransport（url）;

ht.debug=true;

SoapSerializationEnvelope envelope = new SoapSerializationEnvelope（SoapEnvelope.VER11）;

envelope.bodyOut=rpc;

envelope.dotNet=true;

envelope.setOutputSoapObject（rpc）;

ht.call（soapAction，envelope）;

SoapObject result=（SoapObject）envelope.bodyIn;

主要代碼流程為構(gòu)造SoapObject和SoapSerializationEnvelope對(duì)象，將相應(yīng)的查詢參數(shù)添加到對(duì)象中，并發(fā)送給Web Service API對(duì)應(yīng)的URL，然后再將返回的信息進(jìn)行解析。尤其需要注意的是，由于是和.Net平臺(tái)下的Web service網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行通信，envelope.dotNet=true這句代碼必不可少，否則將出現(xiàn)異常。圖3為成績查詢界面，其他模塊業(yè)務(wù)雖然不同，但代碼邏輯類似，都是通過Web Service從數(shù)據(jù)庫取得數(shù)據(jù)后，使用listview控件展示在界面上，由于篇幅所限，這里不在進(jìn)行闡述。

4 結(jié)論

揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院掌上校園系統(tǒng)研發(fā)成功后，已在校園網(wǎng)內(nèi)部進(jìn)行了初步測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，由于該系統(tǒng)兼容性好，安裝使用方便且流量消耗很小，深受廣大師生歡迎。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)正在優(yōu)化相關(guān)模塊功能，進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完善，并爭取能夠向同類院校推廣。

圖2 系統(tǒng)登錄界面

圖3 成績查詢界面

［1］王彥恩.2013-2014年中國手機(jī)市場研究年度報(bào)告［EB/OL］.（2014-01-29）［2014-11-08］.http：//zdc.zol.com.cn/431/4315148.html.

［2］馬杰克.基于WEBService的校園信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.電子科技大學(xué)，2013.

［3］隋菱歌，殷樹友，黃嵐.SOAP協(xié)議在XML數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用［J］.長春大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，16（4）：52-55.

［4］華建祥.基于Android平臺(tái)的校園信息查詢系統(tǒng)客戶端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.軟件導(dǎo)刊，2014，13（2）：101-103.