一種基于云服務(wù)的即時(shí)通訊軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李　楊，胡騰宇，彭召意

(1. 湖南工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院，湖南 株洲　412007；(2. 智能信息感知及處理技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 株洲　412007)

一種基于云服務(wù)的即時(shí)通訊軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李楊1,2，胡騰宇1,2，彭召意1,2

(1. 湖南工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院，湖南 株洲412007；(2. 智能信息感知及處理技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 株洲412007)

為了適應(yīng)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，滿足人們即時(shí)通訊的要求，基于融云提供的即時(shí)通訊云服務(wù)，在IOS平臺上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種即時(shí)通訊軟件。軟件使用Objective-C語言和Xcode進(jìn)行開發(fā)，數(shù)據(jù)存儲使用融云提供的云服務(wù)，并使用Storyboard和Autolayout技術(shù)完成用戶界面的搭建和針對不同尺寸屏幕設(shè)備的適配。軟件實(shí)現(xiàn)了語音、文字、圖片等富媒體的即時(shí)通訊功能，提高了人們的信息交流能力，并降低了信息交流成本。

即時(shí)通訊；云服務(wù)；IOS；Objective-C

本文著錄格式：李楊，胡騰宇，彭召意. 一種基于云服務(wù)的即時(shí)通訊軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件，2016，37（8）：41-46

0　引言

近年來，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展態(tài)勢十分迅猛，4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)通訊設(shè)施的不斷完善，使得人們可以高速地接入移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，忽略空間地域的限制獲取海量信息。當(dāng)然，這些應(yīng)用離不開移動(dòng)應(yīng)用軟件的支持。而在所有這些應(yīng)用軟件分類中，需求量最大的是通訊和社交類的應(yīng)用。比如，就微信通訊軟件而言，截止到2015年第一季度，就已經(jīng)覆蓋了中國90%用戶，各品牌的微信公眾賬號總數(shù)已經(jīng)超過800萬個(gè)，移動(dòng)應(yīng)用對接數(shù)量超過85000個(gè)，微信支付用戶則達(dá)到了4億左右[1]。

即時(shí)通訊軟件已經(jīng)成為最熱門的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之一。經(jīng)歷了近幾年突飛猛進(jìn)的發(fā)展之后，即時(shí)通訊工具早已不再是簡單的互聯(lián)網(wǎng)通訊工具，它已經(jīng)成為一個(gè)集互動(dòng)交流、休閑娛樂、信息管理為一體的多元化互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺。總之，即時(shí)通訊軟件的出現(xiàn)給人們彼此之間的溝通帶來了無比的方便，人們可以通過聊天軟件進(jìn)行多員化的信息交流，并建立深刻的友情，讓人們在互聯(lián)網(wǎng)上的交流更加充滿活力與生機(jī)[2]。這種交流方式正在改變我們的生活，開發(fā)和應(yīng)用即時(shí)通訊軟件必將大有作為。

1　系統(tǒng)功能分析和設(shè)計(jì)

該即時(shí)通訊軟件旨在為使用iOS設(shè)備的用戶提供一個(gè)簡單便捷、功能完善的溝通平臺，其中最主要模塊是通訊模塊和社交模塊。通訊模塊為用戶提供便捷靈活的信息傳遞服務(wù)，方便信息共享并降低用戶溝通的成本；社交模塊作為人際關(guān)系的紐帶，打破了孤獨(dú)的壁壘，拉近人與人之間距離。

軟件利用Wi-Fi/4G/3G等網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，整合了文本、圖片、語音、地理位置(POI)、即時(shí)通話等富媒體即時(shí)消息，并且通過社交模塊，分享和記錄自己的生活，有助于穩(wěn)固和升華情感，并擴(kuò)大自己的好友圈子。

目前，基于云計(jì)算平臺的應(yīng)用越來越多[3-4]，并且數(shù)據(jù)安全性也有保障[5]。本軟件采用C/S結(jié)構(gòu)，基于IOS平臺，數(shù)據(jù)交換和服務(wù)由LeanCloud后端云服務(wù)提供，開發(fā)語言采用Objective_C。信息的交換由服務(wù)端實(shí)現(xiàn)，在減少客戶端任務(wù)量的同時(shí)，也保證了即時(shí)通訊軟件對實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性要求。

通過對用戶需求分析和對當(dāng)前較流行同類型軟件進(jìn)行對比，即時(shí)通訊社交軟件需要有以下功能模塊：賬號體系模塊、通訊錄管理模塊、即時(shí)通訊模塊、社交模塊、個(gè)人信息模塊。

1.1即時(shí)通訊模塊

即時(shí)通訊功能模塊包括消息發(fā)送功能、消息接收功能、查看聊天記錄功能，其中消息類型包括文字消息、表情消息、語音消息、圖片消息、位置消息、語音通話等。

消息發(fā)送和接收功能：在iOS平臺下，根據(jù)用戶的使用場景和Wi-Fi、4G、3G等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之間的切換，實(shí)現(xiàn)文字、表情、語音、圖片、位置消息、語音通話等消息的傳輸，實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收功能?？蛻舳诵枰獙?shí)現(xiàn)自動(dòng)斷線重連功能，保障消息暢通，在完善的消息狀態(tài)確認(rèn)機(jī)制下，服務(wù)端對于客戶端的重連間隔需保持寬容態(tài)度。

查看聊天記錄功能：對于所有的會(huì)話，來往的聊天記錄都應(yīng)該保存在客戶端本地存儲中，方便用戶進(jìn)行查看。查看時(shí)，需要在聊天頁面計(jì)算這些信息的顯示位置和大小，實(shí)現(xiàn)界面的自動(dòng)布局。

1.2社交模塊

社交模塊包括好友狀態(tài)查看，發(fā)布狀態(tài)、好友互動(dòng)、掃描二維碼、其中狀態(tài)類型包括文字、圖片等。另外還擴(kuò)充了游戲、購物等功能。

好友狀態(tài)查看：用戶可以用文字或圖片分享和記錄自己的生活平臺，同時(shí)供好友查看。

發(fā)布狀態(tài)：選擇發(fā)布文字狀態(tài)，可以進(jìn)入狀態(tài)編輯界面。

好友互動(dòng)：與好友分享記錄生活的同時(shí)，進(jìn)行點(diǎn)贊貨評論。

掃描二維碼：該功能主要為用戶提供了用戶信息獲取和網(wǎng)頁跳轉(zhuǎn)的功能。

游戲：為了增加用戶的活躍度和留存率和使用時(shí)長，特意添加了游戲功能。

購物：購物滿足用戶對于網(wǎng)上購物的需求，同時(shí)軟件可以通過向購物網(wǎng)站導(dǎo)流的方式實(shí)現(xiàn)流量變現(xiàn)，是軟件主要的盈利手段。

1.3個(gè)人信息模塊

個(gè)人信息模塊主要功能是個(gè)人信息的查看和修改，個(gè)人信息包括頭像、昵稱、手機(jī)號、二維碼、性別、地區(qū)、個(gè)性簽名等。

頭像的查看與修改，頭像在用戶詳情界面應(yīng)顯示縮略圖，點(diǎn)擊后顯示原圖，并且提供2種修改方式，分別是通過選擇調(diào)用相機(jī)拍照或通過相冊選擇照片修改，用戶的其他信息查看與此類似。

1.4賬號體系模塊

賬號體系模塊包含注冊、登錄、找回密碼等功能。

注冊功能：注冊功能主要實(shí)現(xiàn)新用戶的注冊，用戶點(diǎn)擊注冊按鈕后，引導(dǎo)用戶輸入手機(jī)號和個(gè)人等信息，并將信息上傳到服務(wù)器后就完成注冊。

登錄功能：用戶點(diǎn)擊登錄按鈕后，輸入手機(jī)號和密碼，與服務(wù)器通信驗(yàn)證正確匹配后，完成一次登錄。

找回密碼功能：用戶如果忘記密碼，無法登錄，可以在輸入手機(jī)號后，請求服務(wù)端發(fā)送驗(yàn)證短信，通過接受短信驗(yàn)證碼與服務(wù)器驗(yàn)證的方式重置密碼。

1.5通訊錄管理模塊

通訊錄管理模塊包含顯示好友列表、查看好友信息、搜索好友、添加好友、刪除好友等功能。

好友列表和查看：用戶登錄后，通過訪問服務(wù)器獲取該用戶所有好友并具有分組功能，可以根據(jù)需要查看好友的基本信息；

搜索好友：在好友搜索框，通過好友手機(jī)號碼來查找用戶。如果沒有好友信息，可以進(jìn)行添加。如果不需要的好友，可以進(jìn)行刪除。

通訊錄數(shù)據(jù)都需要云服務(wù)提供支持。

1.6用戶界面

軟件整體設(shè)計(jì)遵循操作系統(tǒng)的整體顏色和操作風(fēng)格，聊天類功能界面在布局上符合即時(shí)通訊類軟件的規(guī)范性界面架構(gòu)形式，采用標(biāo)題欄、信息顯示面板、信息編輯工具欄的上中下形式，標(biāo)題欄中包含返回上一層、標(biāo)題和添加聊天成員的信息；信息顯示面板中顯示所有聊天紀(jì)錄和記錄發(fā)送時(shí)的時(shí)間；信息編輯工具欄提供信息輸入形式切換的功能，可隨意切換文本、表情、語音、圖片等聊天方式。這樣的布局模式，信息呈現(xiàn)方式與現(xiàn)在市面上主流的即時(shí)通訊類軟件相似，不會(huì)使用戶有陌生感。

主要界面布局效果如圖1所示。

圖1　主要界面布局效果圖

用戶界面元素采用了微信提供的WeUI，WeUI是一套與微信原生視覺體驗(yàn)一致的基礎(chǔ)樣式庫，主要使用的基礎(chǔ)控件有：按鈕控件、單元格控件、圖標(biāo)控件、搜索框控件、進(jìn)度條控件等。

1.7開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境要求

開發(fā)硬件要求：運(yùn)行Mac OS X 10.11或以上版本系統(tǒng)的Mac電腦，CPU要求Intel Core i5或以上，內(nèi)存8 GB或以上，硬盤128 GB或以上。

運(yùn)行硬件要求：運(yùn)行iOS 9.0或以上的iOS設(shè)備，內(nèi)存1 G或以上，存儲容量16 G或以上。

開發(fā)環(huán)境：Xcode 7.0或以上版本、Mac OS X 10.11或以上版本，Objective-C語言。

開發(fā)工具：第三方庫管理工具CocoaPods、版本管理工具Git，代碼托管平臺Github。

2　系統(tǒng)主要技術(shù)

2.1LeanCloud后端數(shù)據(jù)云服務(wù)

服務(wù)端采用了LeanCloud提供的BaaS（后端即服務(wù)）服務(wù)，LeanCloud為應(yīng)用開發(fā)提供后端服務(wù)解決方案，包括數(shù)據(jù)存儲、用戶管理、實(shí)時(shí)消息和推送、應(yīng)用統(tǒng)計(jì)、社交分享等服務(wù)。通過集成SDK或嵌入REST API，實(shí)現(xiàn)云端數(shù)據(jù)的增刪改查，并通過CDN進(jìn)行分發(fā)加速，提供離線數(shù)據(jù)分析，具備嚴(yán)格的訪問控制協(xié)議，確保數(shù)據(jù)的安全性[6]。

2.2融云即時(shí)通訊云服務(wù)

即時(shí)通訊模塊采用融云提供的即時(shí)通訊云服務(wù)，融云為互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者提供免費(fèi)的即時(shí)通訊基礎(chǔ)能力和云端服務(wù)。通過融云平臺，開發(fā)者不必搭建服務(wù)端硬件環(huán)境，就可以將即時(shí)通訊、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)能力快速集成至應(yīng)用中。

2.3MVC設(shè)計(jì)模式

MVC把軟件系統(tǒng)分為三個(gè)基本部分：模型(Model)、視圖(View)和控制器(Controller)。是一種軟件設(shè)計(jì)典范，用一種業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)顯式分離的方法組織代碼，將業(yè)務(wù)邏輯聚集到一個(gè)部件里面，在界面和用戶圍繞數(shù)據(jù)的交互能被改進(jìn)和個(gè)性化定制的同時(shí)而不需要重新編寫業(yè)務(wù)邏輯。MVC被獨(dú)特的發(fā)展起來用于映射傳統(tǒng)的輸入、處理和輸出功能在一個(gè)邏輯的圖形化用戶界面的結(jié)構(gòu)中。

2.4IOS系統(tǒng)

IOS的系統(tǒng)架構(gòu)從低到高分為四個(gè)層次：核心操作系統(tǒng)層（Core OS Layer），核心服務(wù)層（Core Services Layer），媒體層（Media Layer），可觸摸層（Cocoa Touch Layer）。

Core OS是核心操作系統(tǒng)層，它包括內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、電源管理以及一些其他的操作系統(tǒng)任務(wù)；Core Services是為APP提供基礎(chǔ)的系統(tǒng)服務(wù)，核心的服務(wù)框架是CoreFoundation.framework和Foundation. framework[7-8]；Media主要是為APP的圖片、音頻、視頻等方面提供服務(wù)[9]；Cocoa Touch是最上面一層，為APP開發(fā)提供了各種有用的框架，這些框架包括UIKit框架、Address Book UI框架、Game Kit框架等。

3　即時(shí)通訊軟件的實(shí)現(xiàn)

該即時(shí)通訊軟件采用C/S體系結(jié)構(gòu)，并采用LeanCloud后端云服務(wù)充當(dāng)數(shù)據(jù)存儲的后臺，融云提供的即時(shí)通訊云服務(wù)充當(dāng)客戶端之間即時(shí)通訊的橋梁。下面主要介紹用戶界面、即時(shí)通訊模塊、通訊錄管理模塊以及數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。部分功能實(shí)現(xiàn)參照微信軟件的服務(wù)插件[10]。

3.1數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)總計(jì)設(shè)計(jì)了5張數(shù)據(jù)庫表，分別為：用戶信息User表、好友關(guān)系Followee表、好友狀態(tài)Status表、狀態(tài)評論Comment表、上傳文件File表。

用戶信息包括手機(jī)號碼、密碼、昵稱、頭像、性別、地區(qū)、個(gè)性簽名、手機(jī)號碼是否已驗(yàn)證、用戶創(chuàng)建時(shí)間和更新時(shí)間等。

好友關(guān)系信息包括好友id、用戶id、創(chuàng)建時(shí)間、更新時(shí)間，好友關(guān)系表用于保存用戶兩兩互為好友的關(guān)系。

好友狀態(tài)包括狀態(tài)內(nèi)容、圖片、發(fā)布者id、點(diǎn)贊用戶id、評論id，創(chuàng)建時(shí)間、更新時(shí)間，其中狀態(tài)內(nèi)容和狀態(tài)圖片不能同時(shí)為空，可能存在多個(gè)點(diǎn)贊用戶和多個(gè)評論。

狀態(tài)評論信息包括評論人id、評論人昵稱、評論內(nèi)容、被評論人id、被評論狀態(tài)id、創(chuàng)建時(shí)間、更新時(shí)間。

上傳文件信息包括文件鏈接、文件名稱。文件媒體類型、創(chuàng)建時(shí)間、更新時(shí)間。

3.2用戶界面的實(shí)現(xiàn)

即時(shí)通訊社交軟件的用戶界面主要使用Xco1de中提供的Interface Builder工具Storyboard來完成，使用Storyboard實(shí)現(xiàn)界面效果直觀、界面跳轉(zhuǎn)邏輯清晰，能夠有效提升開發(fā)效率，同時(shí)配合Autolayout技術(shù)來適配屏幕尺寸不同的設(shè)備十分方便。

以用戶登錄界面為例，講述如何通過Storyboard來構(gòu)造用戶界面。

①創(chuàng)建StoryBoard文件。在打開工程，點(diǎn)擊File>New>File>User Interface > Storyboard，填寫Storyboard文件名稱，選擇存儲路徑，完成創(chuàng)建。操作界面如圖2所示。

圖2　創(chuàng)建Storyboard操作界面圖

3.3即時(shí)通訊模塊的實(shí)現(xiàn)

即時(shí)通訊模塊集成了融云提供的SDK，該模塊需要實(shí)現(xiàn)私聊和群聊功能，發(fā)送的消息類型包括文字、表情、圖片、語音、位置、語音通話。實(shí)現(xiàn)過程如下：

①初始化一個(gè)聊天界面：

即時(shí)通訊模塊的聊天實(shí)現(xiàn)效果如圖3所示。

3.4社交模塊的實(shí)現(xiàn)

好友狀態(tài)查看的實(shí)現(xiàn)：點(diǎn)擊朋友圈，進(jìn)入查看好友動(dòng)態(tài)頁面，每一條動(dòng)態(tài)可以包含文字或圖片，文字內(nèi)容自動(dòng)計(jì)算高度，圖片采用九宮格式布局[11]。用戶可以對好友發(fā)布的動(dòng)態(tài)進(jìn)行點(diǎn)贊或者評論，被點(diǎn)贊或評論后，用戶會(huì)受到一條系統(tǒng)消息，點(diǎn)擊消息可以查看點(diǎn)贊和評論。

①文字狀態(tài)的發(fā)布：長按好友狀態(tài)查看頁面的相機(jī)按鈕，可以進(jìn)入文字信息發(fā)布頁面，填寫文字內(nèi)容后，點(diǎn)擊發(fā)布按鈕，將狀態(tài)信息上傳到LeanCloud服務(wù)器中，上傳后跳轉(zhuǎn)到好友狀態(tài)查看頁面，可以看到剛剛發(fā)布的狀態(tài)。

②圖片狀態(tài)的發(fā)布，點(diǎn)擊好友狀態(tài)查看頁面的相機(jī)按鈕，選擇將要發(fā)布的圖片的來源，分別有通過攝像頭拍攝和讀取相冊中的圖片，選擇圖片后，可以繼續(xù)填寫文字信息，點(diǎn)擊發(fā)布按鈕，將狀態(tài)信息上傳到LeanCloud服務(wù)器中，上傳后跳轉(zhuǎn)到好友狀態(tài)查看頁面，可以看到剛剛發(fā)布的狀態(tài)。

圖3　即時(shí)通訊聊天功能效果圖

4　結(jié)語

建立在IOS平臺的即時(shí)通訊社交軟件為使用IOS設(shè)備的用戶提供了一種隨時(shí)隨地與好友溝通的方式，同時(shí)也是一個(gè)分享和記錄個(gè)人生活的社交平臺。

基于LeanCloud提供的云服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了IOS平臺的即時(shí)通訊軟件[17]。軟件實(shí)現(xiàn)了用戶注冊登錄、富媒體信息通訊、小游戲、購物、修改個(gè)人信息等一系列功能操作。系統(tǒng)的文件存儲使用了LeanCloud提供的后端云服務(wù)，發(fā)送富媒體消息和語音通話功能由融云即時(shí)通訊后端云服務(wù)提供支持，并使用了CocoaPods充當(dāng)?shù)谌龓旒晒ぞ?，Github作為源碼版本管理工具。該軟件為使用IOS設(shè)備的用戶提供了一種隨時(shí)隨地與好友溝通的方式，同時(shí)也是一個(gè)分享和記錄個(gè)人生活的社交平臺，并且也為開發(fā)類似軟件提供了一個(gè)借鑒。由于云平臺使用的限制，該系統(tǒng)未來在視頻的支持和附近地理位置服務(wù)方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)。

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A Design and Implementation of Instant Messaging Software Based on Cloud Services

LI Yang1,2, HU Teng-yu1,2, PENG Zhao-yi1,2
(1. School of Computer and Communication, Hunan University of Technology, Hunan, Zhuzhou, 412007, china; (2. Key Laboratory of Intelligent Information Perception and Processing Technology (Hunan Province), Zhuzhou 412007, China)

In order to adapt to the development of mobile communication technology and to meet the requirements of people instant messaging, an instant messaging software was designed and implemented based on cloud services on the IOS platform. The software was developed by Objective-C language and Xcode, its database service was provided by cloud services of LeanCloud, and the user interface was developed by the Storyboard and Autolayout technology, and the user’s screen size is suitable for various users. The software has realized the instant messaging function of rich media such as speeches, texts and pictures. It could improve the ability of people's communication, and reduce the communication cost.

Instant messaging; Cloud service; IOS; Objective-C

TP311.52

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.08.009

2015湖南省教育廳科研項(xiàng)目(15C0402)。

李楊(1994-)，男，2013級本科生，主要研究方向：移動(dòng)軟件系統(tǒng)開發(fā)；胡騰宇(1995-)，男，2012級本科生，主要研究方向：移動(dòng)軟件系統(tǒng)開發(fā)。

通訊聯(lián)系人： 彭召意(1968-)，男，教授，主要研究方向：模式識別、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，(中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)員(E200034683M))。