Android智能手機(jī)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引言

　　為了讓智能手機(jī)用戶能夠隨時(shí)隨地查詢互聯(lián)網(wǎng)所提供的服務(wù)，一種高效的辦法就是將應(yīng)用系統(tǒng)的功能拓展到手機(jī)終端，讓手機(jī)能通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)Web 網(wǎng)站并處理各項(xiàng)業(yè)務(wù)。Android 系統(tǒng)是Google 公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)開(kāi)源手機(jī)操作系統(tǒng)，它包括了操作系統(tǒng)、用戶界面和應(yīng)用程序，即智能手機(jī)工作所需的全部軟件。Android 的最大特點(diǎn)是它的開(kāi)放性體系架構(gòu)，不僅具有非常好的開(kāi)發(fā)、調(diào)試環(huán)境，而且還具有各種可擴(kuò)展的設(shè)施，包括豐富的圖形組件、多媒體支持功能和強(qiáng)大的瀏覽器，而且已有許多比較成熟的應(yīng)用案例。

　　本文提出了智能手機(jī)天氣實(shí)況預(yù)報(bào)系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，供開(kāi)發(fā)者參考。

　　1 Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)原理

　　一個(gè)Android 應(yīng)用程序，通常由AcTIvity、Intent Receiver、Service、CONtent Provider 四種功能組件構(gòu)成。但是，并不是每一個(gè)Android 應(yīng)用程序都需要用到這四種功能組件，而是只需上述四種功能組件的某些組合。

　　1.1 Activity

　　Activity 是最基本的Android 應(yīng)用程序組件。大多數(shù)應(yīng)用由多個(gè)屏幕組成，一個(gè)Activity 通常則是一個(gè)單獨(dú)的屏幕。每一個(gè)Activity 都被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)獨(dú)立的類(lèi)，并且從Activity 基類(lèi)中繼承而來(lái)。Activity 類(lèi)將會(huì)顯示由視圖控件組成的用戶接口，并對(duì)事件做出響應(yīng)。Android 使用Intent 這個(gè)特殊類(lèi)，實(shí)現(xiàn)在屏幕與屏幕之間移動(dòng)。通過(guò)解析各種Intent，從一個(gè)屏幕導(dǎo)航到另一個(gè)屏幕是很簡(jiǎn)單的。當(dāng)向前導(dǎo)航時(shí)，Activity 將會(huì)調(diào)用STartActivity（Intent myIntent）方法，然后，系統(tǒng)會(huì)在所有安裝的應(yīng)用程序中所定義的IntentFilter 中查找，找到最匹配myIntent的和Intent 對(duì)應(yīng)的Activity.新的Activity 接收到myIntent 的通知后，開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)startActivity 方法被調(diào)用時(shí)將觸發(fā)解析myIntent 的動(dòng)作。這個(gè)機(jī)制具有兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：一是能夠重復(fù)利用從其他組件中以Intent 形式產(chǎn)生的一個(gè)請(qǐng)求；二是Activity 可以在任何時(shí)候被一個(gè)具有相同IntentFilter 的新Activity 取代。

　　1.2 Intent Receiver

　　通過(guò)Intent Receiver 實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用能夠?qū)σ粋€(gè)外部的事件作出響應(yīng)。Intent Receiver 在AndroidManifest.xml 中注冊(cè)，也可以在代碼中使用Context.registerReceiver（）進(jìn)行注冊(cè)。當(dāng)一個(gè)IntentReceiver 被觸發(fā)時(shí)，應(yīng)用不必對(duì)請(qǐng)求調(diào)用Intent Receiver，系統(tǒng)會(huì)在需要的時(shí)候啟動(dòng)應(yīng)用。各種應(yīng)用還可以通過(guò)使用Context.

　　brOAdcastIntent（）將它們自己的Intent Receiver廣播給其他應(yīng)用程序。

　　1.3 Service

　　Service 是一段長(zhǎng)生命周期的、沒(méi)有用戶界面的程序。例如媒體播放器這個(gè)Activity 會(huì)使用Context.startService（）來(lái)啟動(dòng)一個(gè)Service，從而可以在后臺(tái)播放音樂(lè)。同時(shí)，系統(tǒng)也將保持這個(gè)Service 一直執(zhí)行，直到Service 運(yùn)行結(jié)束。系統(tǒng)可通過(guò)使用Context.bindService（）方法，連接到一個(gè)Service 上（如果這個(gè)Service 還沒(méi)有運(yùn)行將啟動(dòng)它）。當(dāng)連接到一個(gè)Service 之后，還可以利用Service 提供的接口與它通信。就媒體播放器來(lái)說(shuō)，還可以進(jìn)行暫停、重播等操作。

　　1.4 Content Provider

　　Android 應(yīng)用程序能夠?qū)⑺鼈兊臄?shù)據(jù)保存到文件、SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，甚至是任何有效的設(shè)備中。Content Provider 實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用數(shù)據(jù)與其他的應(yīng)用程序的共享。Content Provider 類(lèi)實(shí)現(xiàn)一組標(biāo)準(zhǔn)的方法，能夠讓其他應(yīng)用程序保存或讀取此ContentProvider處理的各種類(lèi)型數(shù)據(jù)。在Android 中，默認(rèn)使用SQLite 作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，但使用方法略有不同。Android 中每一個(gè)應(yīng)用程序都運(yùn)行在各自的進(jìn)程中，當(dāng)訪問(wèn)其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)時(shí)，需要在不同的虛擬機(jī)之間傳遞數(shù)據(jù)，這樣操作起來(lái)會(huì)有些困難（正常情況下，不能讀取其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫(kù)文件）。ContentProvider 正是解決不同的應(yīng)用包共享數(shù)據(jù)的工具。

　　2 天氣實(shí)況預(yù)報(bào)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)

　　基于Android 平臺(tái)的智能手機(jī)訪問(wèn)服務(wù)器的主要技術(shù)是數(shù)據(jù)交互方法。基于Android 操作系統(tǒng)的天氣實(shí)況預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心是通過(guò)調(diào)用通信協(xié)議SOAP（Simple Object AccessProtocol）的接口，從Web Service 提供商中提取天氣預(yù)報(bào)的數(shù)據(jù)信息，為客戶端服務(wù)。其基本功能是當(dāng)用戶運(yùn)行天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)程序時(shí)，在手機(jī)屏幕上顯示出中國(guó)的城市名稱，用戶單擊任意一個(gè)城市名，可獲得該城市的天氣實(shí)況預(yù)報(bào)信息。用戶也可以輸入城市名稱，點(diǎn)擊查詢獲得天氣預(yù)報(bào)信息。CitiesWeather-Forecast 工程目錄結(jié)構(gòu)及其源代碼文件如圖1所示。

2.1 Android平臺(tái)的用戶界面實(shí)現(xiàn)

Android 提供的可變化的用戶界面（UI）開(kāi)發(fā)模塊是基于XML 文件的。這些XML 文件放在工程/res/layout 下面。這個(gè)目錄可包含所有應(yīng)用程序所需的非碼部分，比如圖片、字符串、xml 文件。當(dāng)要使用到這些資源時(shí)，在代碼目錄中打開(kāi)R.java文件即可。在XML 文件里編輯界面的代碼，實(shí)現(xiàn)起來(lái)不僅方便，使用時(shí)也會(huì)更加靈活。

在Android 程序設(shè)計(jì)中要用到一些基本的Android UI 元素，通過(guò)使用Views、View Groups 和layouts 可為Activity 創(chuàng)建功能性的、富有直觀力的UI.通常是使用Android SDK 中提供的一些控件，進(jìn)行布局、擴(kuò)展和定制這些控件，并使用ViewGroups 去組合Views,創(chuàng)建由相互作用的子控件組成的原子的、重復(fù)利用的UI 元素。也可以創(chuàng)建自己的Views,來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)和與用戶交互的新途徑；或使用一些繼承自View Group 的Layout 管理器來(lái)組織Android UI中的單個(gè)元素到屏幕上。

在一個(gè)Android 應(yīng)用中，用戶界面由View 和View Group對(duì)象構(gòu)建。View 與View Group 有很多種類(lèi)，而它們都是View類(lèi)的子類(lèi)。View 對(duì)象是Android 平臺(tái)中用戶界面的基本單元。View 類(lèi)是widgets（工具）類(lèi)的父類(lèi)，它們提供了諸如文本輸入框和按鈕之類(lèi)的UI 對(duì)象的完整實(shí)現(xiàn)。View Group 類(lèi)是Layouts（布局）類(lèi)的父類(lèi)，它們提供了諸如流式布局、表格布局以及相對(duì)布局之類(lèi)的布局架構(gòu)。

View 對(duì)象是一個(gè)數(shù)據(jù)體，它的屬性存儲(chǔ)了用于屏幕上一塊矩形區(qū)域的布局參數(shù)及內(nèi)容。并負(fù)責(zé)它所轄的這個(gè)矩形區(qū)域之中所有測(cè)量、布局、焦點(diǎn)轉(zhuǎn)換、卷動(dòng)以及按鍵/觸摸手勢(shì)的處理。作為一個(gè)用戶界面對(duì)象，View 同時(shí)也擔(dān)任著用戶交互關(guān)鍵點(diǎn)以及交互事件接受者的角色。天氣實(shí)況預(yù)報(bào)系統(tǒng)程序功能比較單一，其UI 也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只要有一個(gè)輸入框、一個(gè)查詢按鈕以及一個(gè)顯示所有中國(guó)城市信息的列表即可。為了建立Android 平臺(tái)的用戶界面，首先要在Package Explorer 窗口中展開(kāi)Layout 后新建。xml 文件，用來(lái)對(duì)窗口界面進(jìn)行布局，主要有系統(tǒng)運(yùn)行的主配置文件main.xml 和result.xml.

Layout 是一類(lèi)特殊的ViewGroup 控件，它們本身沒(méi)有任何可顯示內(nèi)容，存在的惟一原因就是其中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，能夠更好地?cái)[放它的子控件。比如Linearlayout,可將子控件按水平或垂直方向按順序排列下去；Tablelayout,可以將子控件按照表格的形式，一枚枚放置好；Relativelayout 更靈活，可以設(shè)定各個(gè)控件之間的對(duì)齊和排列關(guān)系，適合定制復(fù)雜的界面。有了Layout 的存在，控件和控件之間不再是割裂地存在，而是更有機(jī)地結(jié)合在一起，設(shè)定起來(lái)也更為方便。在本實(shí)例的main.xml 文件中主要是添加一些界面的布局設(shè)置，例如如下代碼：

LinearLayout

android:orientation=horizontal

android:layout_width=fill_parent

android:layout_height=wrap_content

>

EditText android:id=@+id/cityText

android:layout_width=wrap_content

android:layout_height=wrap_content

android:text=@string/cityText/>

Button android:id=@+id/searchBtn

android:layout_width=wrap_content

android:layout_height=wrap_content

android:text=@string/searchBtn/>

/LinearLayout>

上述代碼生成了一個(gè)Linearlayout,定義了一個(gè)EditText 和Button,并且設(shè)置了相關(guān)的參數(shù)。在Android 中，控件最重要的大小屬性是width/height,開(kāi)發(fā)者可以指明控件的大小，控件的寬、高以及在屏幕中的顯示位置等，可以設(shè)定成為fill_parent 和wrap_content.另外，還可以設(shè)置相應(yīng)的文本信息，并可通過(guò)android:text=@string/cityText/>進(jìn)行引用（string 文件存放在工程的res/values 中）。按照這種方法，還可以依據(jù)需要定義相應(yīng)的布局控件，譬如定義用來(lái)呈現(xiàn)天氣實(shí)況信息的UI等。

2.2 創(chuàng)建中國(guó)城市列表數(shù)據(jù)

根據(jù)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)功能需求分析，系統(tǒng)啟動(dòng)后，應(yīng)在主界面上呈現(xiàn)出中國(guó)國(guó)內(nèi)所有城市的列表數(shù)據(jù)，因此需要?jiǎng)?chuàng)建中國(guó)城市列表數(shù)據(jù)，包括獲取、解析城市列表數(shù)據(jù)，并在用戶界面上呈現(xiàn)出來(lái)。為此，需要解決的問(wèn)題是手機(jī)終端從Web 服務(wù)器獲取了所有類(lèi)型的數(shù)據(jù)之后，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步交給Android 手機(jī)終端View 組件[4],在手機(jī)界面上顯示給用戶。

⑴ 獲取城市列表數(shù)據(jù)

Android 沒(méi)有提供Web Service 的組件庫(kù)，但可以通過(guò)修改在PC 或J2ME 上使用的開(kāi)源Web Service Java 庫(kù)作為AndroidWeb Servic 庫(kù)使用。kSOAP2（http://ksoap2.sourceforge.net）是一個(gè)在智能手機(jī)上的SOAP Web Service 客戶端包，可用于資源受限制的Java 環(huán)境如Applets 或J2ME 應(yīng)用程序。在GoogleCode 上有一個(gè)項(xiàng)目ksoap2-android（http://code.google.com/p/ksoap2-android/）可用在Android 平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)的SOAP 庫(kù)，即使用ksoap2-android 的API 來(lái)調(diào)用遠(yuǎn)端Web Service 的服務(wù)。

因此需要在CitiesWeatherForecast.java 的onCreate（）中進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取的初始化工作。通過(guò)定義一個(gè)方法public ListString>getAllCitiesNAMEs（）可獲得中國(guó)城市名稱列表。也就是說(shuō)，采用它提供的獲得全球各個(gè)國(guó)家城市的方法GetCitiesByCountry,通過(guò)http://www.webservicex.net/globalweather.asmx 上的WebService 可提供天氣預(yù)報(bào)服務(wù)。譬如，通過(guò)Constant.java 中的public class Constant{},設(shè)置SOAP Action 要調(diào)用的方法名、命名空間以及Web Service URL值，其源代碼為：

public static final String SOAP_ACTION=

http://www.webserviceX.NET/GetCitiesByCountry;

public static final String METHOD_NAME=

GetCitiesByCountry;

public static final String SOAP_ACTION2=

http://www.webserviceX.NET/GetWeather;

public static final String METHOD_NAME2=GetWeather;

public static final String NAMESPACE=

http://www.webserviceX.NET;

public static final String URL=

http://www.webservicex.net/globalweather.asmx;

然后在WebServiceCaller.java 中實(shí)例化一個(gè)SoapSerializationEnvelope對(duì)象，設(shè)置SoapObject 的命名空間、方法名、參數(shù)等；并通過(guò)實(shí)例化一個(gè)AndroidHttpTransport 對(duì)象來(lái)調(diào)用WebService,并獲得xml 字符串?dāng)?shù)據(jù)，其代碼段如下：

AndroidHttpTransport androidHttpTransport=

new AndroidHttpTransport （Constant.URL）；

try {

androidHttpTransport.call（soapAction, envelope）；

Object result=envelope.getResponse（）；

xmlStr=result.toString（）；

} catch（Exception e） {

e.printStackTrace（）；

}

⑵ 解析數(shù)據(jù)列表

Android 操作系統(tǒng)對(duì)xml 字符串?dāng)?shù)據(jù)的操作功能很強(qiáng)，提供了dom、sax 以及xmlpul 3 種方式。Android SDK 提供了android.sax 包以方便SAX Handler 的開(kāi)發(fā)，可用來(lái)解析xml 結(jié)果字符串。在本設(shè)計(jì)實(shí)例的CitiesWeatherForecast.java 文件中，解析xml 數(shù)據(jù)時(shí)，先通過(guò)RootElement root=new RootElement（NewDataSet）獲得xml 數(shù)據(jù)的根節(jié)點(diǎn)；然后再尋找其子節(jié)點(diǎn)直到找到City 子節(jié)點(diǎn)，并設(shè)置一個(gè)監(jiān)聽(tīng)器setEndTextElementListener（）來(lái)獲得City 子節(jié)點(diǎn)的值；最后使用org.xml.sax 的SAXParser 來(lái)解析xml 數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)存入ListString>并返回：

SAXParserFactory factory=SAXParserFactory.newInstance（）；

SAXParser parser=factory.newSAXParser（）；

XMLReader xmlreader=parser.getXMLReader（）；

xmlreader.setContentHandler（root.getContentHandler（））；

InputSource is=new InputSource

（new StringBufferInputStream（xmlStr））；

xmlreader.parse（is）；

⑶ 在UI上呈現(xiàn)城市列表數(shù)據(jù)

當(dāng)獲得ListString>類(lèi)型的數(shù)據(jù)之后，就可以把它綁定到main.xml 定義的ListView 組件上，然后使用ListActivity 呈現(xiàn)列表數(shù)據(jù)。在CitiesWeatherForecast.java 中的代碼段為：

ListString> cityList=getAllCitiesNames（）；

setListAdapter（new ArrayAdapterString>（this,

android.R.layout.simple_list_item_1, cityList））；

即使用方法setListAdapter（）把一個(gè)ListActivity 填充進(jìn)去。

2.3 城市天氣實(shí)況預(yù)報(bào)系統(tǒng)的調(diào)試

城市天氣實(shí)況預(yù)報(bào)系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果如下。在Eclipse 的Package Explorer 窗口中用鼠標(biāo)右鍵選擇CitiesWeatherForecast工程名，在彈出的窗口中選擇Run As→Android Application安裝該應(yīng)用程序到Android 模擬器并啟動(dòng)它。然后單擊所要查詢的城市名稱列表項(xiàng)，稍等片刻便會(huì)顯示出該城市的天氣實(shí)況信息。也可以在文本框中直接輸入所要查詢的城市名稱，單擊Search同樣會(huì)獲得相應(yīng)城市的天氣預(yù)報(bào)信息。

3 結(jié)束語(yǔ)

Android 平臺(tái)具有極大的開(kāi)放性和兼容性，并且本身大量使用了開(kāi)源代碼庫(kù)，深為開(kāi)發(fā)人員所喜愛(ài)。Android 智能手機(jī)應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)涉及了它的整個(gè)體系結(jié)構(gòu)，是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程。本文在介紹基于Android 平臺(tái)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上，提出了Android 用戶界面設(shè)計(jì)、獲取并解析城市列表數(shù)據(jù)的一種方法，給出了在用戶界面上呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的原理與設(shè)計(jì)過(guò)程，最后通過(guò)模擬器進(jìn)行了應(yīng)用程序的調(diào)試。當(dāng)然，基于Android 平臺(tái)的開(kāi)發(fā)技術(shù)還需要進(jìn)一步完善，需要在日后的工作中不斷探索、研究，以建立實(shí)用的城市天氣實(shí)況預(yù)報(bào)系統(tǒng)。