Android手机天气预报系统设计及实现 - 全文

　　Android 系统是Google 公司开发的一个开源手机操作系统，它包括了操作系统、用户界面和应用程序，即智能手机工作所需的全部软件。Android 的最大特点是它的开放性体系架构，不仅具有非常好的开发、调试环境，而且还具有各种可扩展的设施，包括丰富的图形组件、多媒体支持功能和强大的浏览器，而且已有许多比较成熟的应用案例。

　　本文提出了智能手机天气实况预报系统的一种设计实现方法，供开发者参考。

　　1 Android应用程序设计原理

　　一个Android 应用程序，通常由AcTIvity、Intent Receiver、Service、CONtent Provider 四种功能组件构成。但是，并不是每一个Android 应用程序都需要用到这四种功能组件，而是只需上述四种功能组件的某些组合。

　　1.1 Activity

　　Activity 是最基本的Android 应用程序组件。大多数应用由多个屏幕组成，一个Activity 通常则是一个单独的屏幕。每一个Activity 都被实现为一个独立的类，并且从Activity 基类中继承而来。Activity 类将会显示由视图控件组成的用户接口，并对事件做出响应。Android 使用Intent 这个特殊类，实现在屏幕与屏幕之间移动。通过解析各种Intent,从一个屏幕导航到另一个屏幕是很简单的。当向前导航时，Activity 将会调用STartActivity(Intent myIntent)方法，然后，系统会在所有安装的应用程序中所定义的IntentFilter 中查找，找到最匹配myIntent的和Intent 对应的Activity.新的Activity 接收到myIntent 的通知后，开始运行。当startActivity 方法被调用时将触发解析myIntent 的动作。这个机制具有两点优势：一是能够重复利用从其他组件中以Intent 形式产生的一个请求;二是Activity 可以在任何时候被一个具有相同IntentFilter 的新Activity 取代。

　　1.2 Intent Receiver

　　通过Intent Receiver 实现的应用能够对一个外部的事件作出响应。Intent Receiver 在AndroidManifest.xml 中注册，也可以在代码中使用Context.registerReceiver()进行注册。当一个IntentReceiver 被触发时，应用不必对请求调用Intent Receiver,系统会在需要的时候启动应用。各种应用还可以通过使用Context.

　　brOAdcastIntent()将它们自己的Intent Receiver广播给其他应用程序。

　　1.3 Service

　　Service 是一段长生命周期的、没有用户界面的程序。例如媒体播放器这个Activity 会使用Context.startService()来启动一个Service,从而可以在后台播放音乐。同时，系统也将保持这个Service 一直执行，直到Service 运行结束。系统可通过使用Context.bindService()方法，连接到一个Service 上(如果这个Service 还没有运行将启动它)。当连接到一个Service 之后，还可以利用Service 提供的接口与它通信。就媒体播放器来说，还可以进行暂停、重播等操作。

　　1.4 Content Provider

　　Android 应用程序能够将它们的数据保存到文件、SQL 数据库，甚至是任何有效的设备中。Content Provider 实现了应用数据与其他的应用程序的共享。Content Provider 类实现一组标准的方法，能够让其他应用程序保存或读取此ContentProvider处理的各种类型数据。在Android 中，默认使用SQLite 作为系统数据库，但使用方法略有不同。Android 中每一个应用程序都运行在各自的进程中，当访问其他应用程序的数据时，需要在不同的虚拟机之间传递数据，这样操作起来会有些困难(正常情况下，不能读取其他应用程序的数据库文件)。ContentProvider 正是解决不同的应用包共享数据的工具。

　　2 天气实况预报系统的具体实现

　　基于Android 平台的智能手机访问服务器的主要技术是数据交互方法。基于Android 操作系统的天气实况预报系统设计的核心是通过调用通信协议SOAP(Simple Object AccessProtocol)的接口，从Web Service 提供商中提取天气预报的数据信息，为客户端服务。其基本功能是当用户运行天气预报系统程序时，在手机屏幕上显示出中国的城市名称，用户单击任意一个城市名，可获得该城市的天气实况预报信息。用户也可以输入城市名称，点击查询获得天气预报信息。CitiesWeather-Forecast 工程目录结构及其源代码文件如图1所示。

　　2.1 Android平台的用户界面实现

　　Android 提供的可变化的用户界面(UI)开发模块是基于XML 文件的。这些XML 文件放在工程/res/layout 下面。这个目录可包含所有应用程序所需的非码部分，比如图片、字符串、xml 文件。当要使用到这些资源时，在代码目录中打开R.java文件即可。在XML 文件里编辑界面的代码，实现起来不仅方便，使用时也会更加灵活。

　　在Android 程序设计中要用到一些基本的Android UI 元素，通过使用Views、View Groups 和layouts 可为Activity 创建功能性的、富有直观力的UI.通常是使用Android SDK 中提供的一些控件，进行布局、扩展和定制这些控件，并使用ViewGroups 去组合Views,创建由相互作用的子控件组成的原子的、重复利用的UI 元素。也可以创建自己的Views,来实现显示数据和与用户交互的新途径;或使用一些继承自View Group 的Layout 管理器来组织Android UI中的单个元素到屏幕上。

　　在一个Android 应用中，用户界面由View 和View Group对象构建。View 与View Group 有很多种类，而它们都是View类的子类。View 对象是Android 平台中用户界面的基本单元。View 类是widgets(工具)类的父类，它们提供了诸如文本输入框和按钮之类的UI 对象的完整实现。View Group 类是Layouts(布局)类的父类，它们提供了诸如流式布局、表格布局以及相对布局之类的布局架构。

　　View 对象是一个数据体，它的属性存储了用于屏幕上一块矩形区域的布局参数及内容。并负责它所辖的这个矩形区域之中所有测量、布局、焦点转换、卷动以及按键/触摸手势的处理。作为一个用户界面对象，View 同时也担任着用户交互关键点以及交互事件接受者的角色。天气实况预报系统程序功能比较单一，其UI 也相对比较简单，只要有一个输入框、一个查询按钮以及一个显示所有中国城市信息的列表即可。为了建立Android 平台的用户界面，首先要在Package Explorer 窗口中展开Layout 后新建。xml 文件，用来对窗口界面进行布局，主要有系统运行的主配置文件main.xml 和result.xml.

　　Layout 是一类特殊的ViewGroup 控件，它们本身没有任何可显示内容，存在的惟一原因就是其中的内部结构，能够更好地摆放它的子控件。比如Linearlayout,可将子控件按水平或垂直方向按顺序排列下去;Tablelayout,可以将子控件按照表格的形式，一枚枚放置好;Relativelayout 更灵活，可以设定各个控件之间的对齐和排列关系，适合定制复杂的界面。有了Layout 的存在，控件和控件之间不再是割裂地存在，而是更有机地结合在一起，设定起来也更为方便。在本实例的main.xml 文件中主要是添加一些界面的布局设置，例如如下代码：

　　android:orientation="horizontal"

　　android:layout_width="fill_parent"

　　android:layout_height="wrap_content"

　　>

　　android:layout_width="wrap_content"

　　android:layout_height="wrap_content"

　　android:text="@string/cityText"/>

　　android:layout_width="wrap_content"

　　android:layout_height="wrap_content"

　　android:text="@string/searchBtn"/>

　　上述代码生成了一个Linearlayout,定义了一个EditText 和Button,并且设置了相关的参数。在Android 中，控件最重要的大小属性是width/height,开发者可以指明控件的大小，控件的宽、高以及在屏幕中的显示位置等，可以设定成为fill_parent 和wrap_content.另外，还可以设置相应的文本信息，并可通过android:text="@string/cityText"/>进行引用(string 文件存放在工程的res/values 中)。按照这种方法，还可以依据需要定义相应的布局控件，譬如定义用来呈现天气实况信息的UI等。

　　2.2 创建中国城市列表数据

　　根据天气预报系统功能需求分析，系统启动后，应在主界面上呈现出中国国内所有城市的列表数据，因此需要创建中国城市列表数据，包括获取、解析城市列表数据，并在用户界面上呈现出来。为此，需要解决的问题是手机终端从Web 服务器获取了所有类型的数据之后，将这些数据进一步交给Android 手机终端View 组件[4],在手机界面上显示给用户。

　　⑴ 获取城市列表数据

　　Android 没有提供Web Service 的组件库，但可以通过修改在PC 或J2ME 上使用的开源Web Service Java 库作为AndroidWeb Servic 库使用。kSOAP2(http://ksoap2.sourceforge.net)是一个在智能手机上的SOAP Web Service 客户端包，可用于资源受限制的Java 环境如Applets 或J2ME 应用程序。在GoogleCode 上有一个项目ksoap2-android(http://code.google.com/p/ksoap2-android/)可用在Android 平台上实现轻量级的SOAP 库，即使用ksoap2-android 的API 来调用远端Web Service 的服务。

　　因此需要在CitiesWeatherForecast.java 的onCreate()中进行数据获取的初始化工作。通过定义一个方法public ListgetAllCitiesNAMEs()可获得中国城市名称列表。也就是说，采用它提供的获得全球各个国家城市的方法GetCitiesByCountry,通过http://www.webservicex.net/globalweather.asmx 上的WebService 可提供天气预报服务。譬如，通过Constant.java 中的public class Constant{},设置SOAP Action 要调用的方法名、命名空间以及Web Service URL值，其源代码为：

　　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 中实例化一个SoapSerializationEnvelope对象，设置SoapObject 的命名空间、方法名、参数等;并通过实例化一个AndroidHttpTransport 对象来调用WebService,并获得xml 字符串数据，其代码段如下：

　　AndroidHttpTransport androidHttpTransport=

　　new AndroidHttpTransport (Constant.URL);

　　try {

　　androidHttpTransport.call(soapAction, envelope);

　　Object result=envelope.getResponse();

　　xmlStr=result.toString();

　　} catch(Exception e) {

　　e.printStackTrace();

　　}

　　⑵ 解析数据列表

　　Android 操作系统对xml 字符串数据的操作功能很强，提供了dom、sax 以及xmlpul 3 种方式。Android SDK 提供了android.sax 包以方便SAX Handler 的开发，可用来解析xml 结果字符串。在本设计实例的CitiesWeatherForecast.java 文件中，解析xml 数据时，先通过RootElement root=new RootElement("NewDataSet")获得xml 数据的根节点;然后再寻找其子节点直到找到City 子节点，并设置一个监听器setEndTextElementListener()来获得City 子节点的值;最后使用org.xml.sax 的SAXParser 来解析xml 数据，把数据存入List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上呈现城市列表数据

　　当获得List类型的数据之后，就可以把它绑定到main.xml 定义的ListView 组件上，然后使用ListActivity 呈现列表数据。在CitiesWeatherForecast.java 中的代码段为：

　　List cityList=getAllCitiesNames();

　　setListAdapter(new ArrayAdapter(this,

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

　　即使用方法setListAdapter()把一个ListActivity 填充进去。

　　2.3 城市天气实况预报系统的调试

　　城市天气实况预报系统的测试结果如下。在Eclipse 的Package Explorer 窗口中用鼠标右键选择CitiesWeatherForecast工程名，在弹出的窗口中选择"Run As"→"Android Application"安装该应用程序到Android 模拟器并启动它。然后单击所要查询的城市名称列表项，稍等片刻便会显示出该城市的天气实况信息。也可以在文本框中直接输入所要查询的城市名称，单击"Search"同样会获得相应城市的天气预报信息。

　　3 结束语

　　本文在介绍基于Android 平台的应用程序设计原理的基础上，提出了Android 用户界面设计、获取并解析城市列表数据的一种方法，给出了在用户界面上呈现数据的原理与设计过程，最后通过模拟器进行了应用程序的调试。当然，基于Android 平台的开发技术还需要进一步完善，需要在日后的工作中不断探索、研究，以建立实用的城市天气实况预报系统。