Android 的网络编程

简介

本文探究了 Android 的网络功能。了解如何利用 Android 的网络选项来实现有趣、有用的东西。Android 平台非常适合 Java™ 开发人员：他们可以使用已有的技能将网络连接带到一个移动或 “嵌入式” 平台中。

在本文中，了解用于 Android 应用程序的网络选项以及基本的 Android 联网技巧。本文研究一个真实的应用程序，它在结合使用环境监视系统时需要具备联网功能。这类系统为什么如此重要？原因之一是：如果您的朋友需要外出几个星期，在他离开后，他打电话给我，让我从他家里找到某样东西并邮寄给他。我来到他的家里，发现供暖设备已经被切断并且水管已经冻裂 — 场面非常混乱。如果备有一个温度监控系统，那么就可以避免出现这类事故。本文将探查 Android 在这类监控系统中扮演的角色。

Android 联网功能

Android 基于 Linux® 内核，包含一组优秀的联网功能。如果尚未安装 Android SDK，那么需要下载它才能实践本文的示例。

表 1 展示了 Android SDK 中一些与网络有关的包。

表 1. Android SDK 网络包
包描述

java.net	提供与联网有关的类，包括流和数据包（datagram）sockets、Internet 协议和常见 HTTP 处理。该包是一个多功能网络资源。有经验的 Java 开发人员可以立即使用这个熟悉的包创建应用程序。
java.io	虽然没有提供显式的联网功能，但是仍然非常重要。该包中的类由其他 Java 包中提供的 socket 和连接使用。它们还用于与本地文件（在与网络进行交互时会经常出现）的交互。
java.nio	包含表示特定数据类型的缓冲区的类。适合用于两个基于 Java 语言的端点之间的通信。
org.apache.*	表示许多为 HTTP 通信提供精确控制和功能的包。可以将 Apache 视为流行的开源 Web 服务器。
android.net	除核心 java.net.* 类以外，包含额外的网络访问 socket。该包包括 URI 类，后者频繁用于 Android 应用程序开发，而不仅仅是传统的联网方面。
android.net.http	包含处理 SSL 证书的类。
android.net.wifi	包含在 Android 平台上管理有关 WiFi（802.11 无线 Ethernet）所有方面的类。并不是所有设备都配备了 WiFi 功能，特别是 Android 在 Motorola 和 LG 等手机制造商的 “翻盖手机” 领域获得了成功。
android.telephony.gsm	包含用于管理和发送 SMS（文本）消息的类。一段时间后，可能会引入额外的包来来为非 GSM 网络提供类似的功能，比如 CDMA 或 android.telephony.cdma 等网络。

上表并没有列出所有包，但是可以让您清楚地意识到该平台的强大功能。下一小节将介绍一些简单的网络示例。

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简单的网络示例

为了演示将 Android 连接到一个网络有多么简单，这个示例将展示如何从 Web 页面发送文本。可以下载本例的源代码。图 1 展示了应用程序的实际使用。

图 1. 从 Web 页面获取文本

本节提供了构建示例应用程序所需的代码。我们将首先查看 UI 部分，然后介绍与网络有关的代码。

共有三个 UI 元素：

EditText 让用户能够进入一个 Web 页面（图 1 和清单 2 所示的 http://developer.android.com）。
使用一个按钮告诉程序取回 Web 页面文本。
检索回数据后，它将显示在 TextView 中。

清单 1 展示了 main.xml 文件，这是该应用程序的完整 UI 布局。

清单 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>

清单 2 展示了本示例使用的 Java 代码。

清单 2. GetWebPage.java

package com.msi.getwebpage;import android.app.Activity;import android.os.Bundle;// used for interacting with user interfaceimport 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 connectivityimport 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){            }            }        });            }}

这些代码可以分解成一些常见的部分。这里使用一些重要（必需）的导入语句来恰当地引用 UI、数据传递以及应用程序中使用的与网络有关的类。所有与网络相关的代码出现在 OnClickListener 的 OnClick 方法中。在选择图 1 所示的标签为 go! 的按钮之后调用这些代码。

URL 和 URLConnection 类共同提供与用户所选的 Web 站点的连接。BufferedReader 的一个实例负责从 Web 站点连接中读取传入的数据。每读取一行代码，文本就被附加到一个 TextView。数据并没有直接指定给 TextView（但是在本例中可以）。我们引入了一种设计模式，即创建一个消息对象并将该对象发送到一个处理程序的实例。这是更新 UI 的一种比较可取的方法，对可能需要同时运行多个线程的应用程序而言尤其如此。

在示例中，Android 应用程序与 HTTP Web 服务器进行通信，比如 Apache 或 Internet Information Server（IIS 位于 Microsoft® 服务器上）。如果应用程序直接与 TCP socket 对话，那么您将以不同的方式实现应用程序。清单 3 所示的代码片段展示了另一种与远程服务器交互的方式。这个清单被实现为一个单独的线程。

清单 3. Daytime 客户机

    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());            }        }    }

与前面的示例类似，上面的代码使用消息和处理程序方法来将数据发送给调用者，调用者将更新 UI 并执行后续处理。与清单 1 不同，这个例子并没有与 HTTP 服务器通信，因此没有使用 URLConnection 类。相反，使用了较低级的 Socket 类在端口 13 打开与远程服务器的基于流的 socket 连接。端口 13 是典型的 “Daytime Server” 应用程序。

Daytime Server 接受传入的 socket 连接并以文本的形式将日期和时间发送给调用 socket。一旦发送完数据，服务器将关闭 socket。示例也展示了 InputStreamReader 的使用和一个特定字符编码。

发送文本消息是您需要使用 Android 完成的另一项任务。清单 4 展示了一个示例。

清单 4. 发送一条文本消息

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

发送文本消息非常简单。首先，使用静态方法 getDefault() 获取对 SmsManager 的引用。然后调用 sendTextMessage 方法。参数为：

接收者的手机号

包括区号。

服务中心电话号码

使用 null 值表示您同意使用默认服务中心来处理消息。除了非常特殊的应用程序外，几乎所有应用程序都对这个参数使用 null 值。

消息的实际内容

将消息长度保持在 160 字节以内，除非您可以接受将数据分为多个消息发送。

未收到消息 intent

如果消息被发送或出现了错误，那么将开始一个可选的 intent。如果不需要这类通知，那么可以为此参数传递一个 null 值。（参见参考资料了解有关 intent 和 Android 基本原理的更多信息）。

收到消息 intent

当收到发送确认后，将开始一个可选的 Intent。如果发送通知不重要的话，那么可以为这个参数传递一个 null 值。

不管是连接到 Web 页面还是连接到定制 TCP 应用程序，Android 平台都可以立即反应并且能够提供帮助。如清单 4 所示，发送文本消息非常简单。通过使用可选的 intent 参数，甚至可以在消息被发送并交付后采取操作。这是其他移动平台所不具备的强大特性。

下一节将快速浏览一个真实的应用程序设计。

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环境监控系统

在这个场景中，我们假设您是企业所在的若干办公场所的资产管理员。管理资产与管理数据中心没有太大的差别 — 一般情况下都很枯燥，只有出现紧急的情况下工作才会比较有意思。几天前，一台使用了 10 年的热水器突然漏水，渗到一个装满老式 PC 和培训手册的存储柜，您必须检查一下清理情况。幸运的是，您当时没有外出。如果您在旅途中的话，那么情形将非常糟糕。此类灾难性事故促使我们考虑使用 Android 来帮助监视资产的维护情况。图 2 展示了此类系统的一个高级方框图。

图 2. 监控系统的高级方框图

此架构是一种比较传统的方法，使用一个微控制器与一些简单场景进行交互以收集数据。数据随后通过一个串行通信协议（比如 RS232 或 RS485）发送到控制器。控制器可以是一个 PC 或类似的机器。随后可以穿过防火墙通过 Internet 访问数据。Android 电话（比如 TMobile G1）之间使用的协议可以是 HTTP 或私有协定。

在控制器和配备 Android 的设备之间发送的数据将是表示以下内容的基本数据：

出现漏水
当前温度
消耗的功率
可能包含一些通用的类似数据和数字值

为什么需要关注消耗的功率？一个可能的原因就是有些人忘记关闭机器，因此电费单上的数字会一直增长。第二个理由有些复杂：假设您有一台非常大的冰箱，并且电源可能已被关闭。那么情况就复杂了，而且处理起来也需要很高的代价。或者，空调设备的断路器出现故障，因此机房无法保持恒定的温度。

基本的设计看上去是可行的。如果使用的是 Android，那么可以使用任何移动平台来替换图 2 中的 Android。但如果使用配备了 Android 的设备替换微控制器，那应该怎么做呢？下一节将讨论对这个应用程序的扩展以及通过使用 Android 而启用的特性。

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扩展应用程序

本文的第一个架构以一个微控制器为中心。微控制器可分为不同的外形和大小，从 Microchip 的 6 pin “10F” 到添加了外围设备、pin 和代码空间的 32 位大型微控制器。如果使用 Android 取代传统的微控制器放到设备中，会怎么样？对于某些应用程序而言，在成本方面是不可取的，但是根据图 3 的判断，这种方法也是可行的。

图 3. 在设备中使用 Android 的可能架构

使用嵌入式的方式部署 Android 为您提供了更加丰富的编程环境。您可以和以前一样继续监视湿度、温度和功率消耗特征，同时还可以观察到记录音频、视频和振动。您将拥有一个微报警、访问控制系统，以及一个环节监控工具。由于 Android 已经可以实现联网，您不需要使用控制器 PC 就可以实现监控并与网络直接对话。

这种方法还为现场更新软件提供了额外的好处。假设您希望为监控软件添加新的特性（或修复 bug）。如果使用传统的微控制器方法，那么任务执行起来将十分繁琐并且代价昂贵，甚至根本不可能实现。而对于 Android 而言，您可以获得更整洁的部署模型并拥有更好的灵活性。

Android 如今主要运行在移动手机中，但是它已经被移植到 NetBooks 和其他平台上。希望本文为您提供了一些好的思考内容。我现在该去运行我的系统了。您永远也不会知道下一次热水器漏水会在什么时候发生。

结束语

在本文中，我们大体介绍了 Android 的联网功能。您了解了一些自己可以创建的样例应用程序，包括与 Web 服务器交互和发送文本消息。您看到了如何将 Android 连接到一个真实的环境监控系统。通过代码示例，您了解到应该在什么时候将 Android 扩展到一些特殊应用程序中，比如嵌入式控制器。

请继续关注我的下一篇文章，它将介绍如何使用基于 Android 的电话构建一个婴儿监控系统。

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