基于Linux的嵌入式瀏覽器的研究

石功恒，陳建勛

(武漢科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢430065)

隨著信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，以及人們?nèi)粘Ｉ顚?duì)網(wǎng)絡(luò)信息的需求的不斷增加。掌上電腦、上網(wǎng)本、手機(jī)、導(dǎo)航儀器、智能電視、智能家電等對(duì)嵌入式系統(tǒng)提出了更多更高的要求。在嵌入式系統(tǒng)中利用嵌入式瀏覽器獲取網(wǎng)絡(luò)信息是必不可少的，因此嵌入式瀏覽器技術(shù)成為現(xiàn)如今的技術(shù)熱點(diǎn)之一。而且Linux操作系統(tǒng)完全開源，可以降低產(chǎn)品開發(fā)成本，因此對(duì)基于Linux操作系統(tǒng)的嵌入式瀏覽器開發(fā)技術(shù)的研究有著重要意義。

1 嵌入式瀏覽器的結(jié)構(gòu)

根據(jù)嵌入式瀏覽器的[1-2]特點(diǎn)，分析嵌入式瀏覽器的各個(gè)部分功能。下面介紹嵌入式瀏覽器的主要功能：(1)詞法分析，主要是對(duì)HTML語言進(jìn)行詞法分析，并且要求HTML詞法分析可以兼容XML等其他標(biāo)簽語言，達(dá)到只需更換語言的元素名稱就可以進(jìn)行詞法分析的效果；(2)語法分析與布局，在非嵌入式瀏覽器中語法分析是獨(dú)立的一個(gè)模塊，但是在嵌入式瀏覽器中不作為一個(gè)獨(dú)立模塊，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即實(shí)現(xiàn)語法分析與布局同步化，節(jié)省了語法分析數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的內(nèi)存空間；(3)嵌入式瀏覽器的用戶界面，設(shè)計(jì)高效快捷的用戶界面是應(yīng)用軟件的重要部分；(4)嵌入式瀏覽器JavaScript支持，JavaScript在瀏覽器里主要是用于操縱界面元素并與瀏覽器內(nèi)部命令進(jìn)行結(jié)合；(5)I/O端，主要是通過HTTP協(xié)議和文本系統(tǒng)來讀取頁面信息；(6)控制機(jī)制，負(fù)責(zé)命令響應(yīng)和消息處理。嵌入式瀏覽器功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 嵌入式瀏覽器功能結(jié)構(gòu)圖

2 HTML詞法分析

2.1 組成及功能

HTML詞法分析是嵌入式瀏覽器開發(fā)[3]的基礎(chǔ)，是整個(gè)嵌入式瀏覽器整體設(shè)計(jì)的最前端部分，HTML詞法分析的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是語法分析與布局的重要依據(jù)。HTML詞法分析的效率、準(zhǔn)確率以及容錯(cuò)率的高低在一定程度上決定了整個(gè)嵌入式瀏覽器的工作效率。下面對(duì)HTML詞法分析的組成和功能進(jìn)行解析。

HTML詞法分析的功能主要是負(fù)責(zé)接收從I/O端讀取到的HTML代碼并進(jìn)行詞法分析，提取網(wǎng)頁中HTML代碼中的各元素信息，按照定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存元素的屬性和名稱等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。

根據(jù)HTML詞法分析的功能可以解析為幾個(gè)組成部分：(1)初始化。完成對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的初始化，主要是分配內(nèi)存，變量賦初值；(2)主體的數(shù)據(jù)流分析，逐字符地進(jìn)行判斷，確定數(shù)據(jù)的歸屬類型；(3)元素的分析，提取元素的名稱、屬性和值域；(4)釋放，主要是對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)存空間的釋放。

2.2 算法

根據(jù)HTML詞法分析的功能以及組成部分，可以很清晰地得到一個(gè)簡單的算法。其算法過程具體如下：

(1)從I/O端讀取的字符串流中，順序讀取一個(gè)字符；

(2)如果遇到＜，表示將遇到元素，處理該元素（使用元素處理函數(shù)來處理該元素），元素處理結(jié)束后，指針指向該元素的尾部；

(3)如果遇到空格或回車，則跳過；

(4)如果遇到＞，則跳過(因?yàn)椴豢赡艽嬖冢迹具@種不包含任何元素的情況，只是為了增強(qiáng)程序的容錯(cuò)性)；

(5)如果遇到的不是上述幾種情況，則遇到的是文字（使用文字處理函數(shù)來處理該文字），文字處理結(jié)束后，指針指向下一個(gè)元素的首部；

(6)循環(huán)（1）～（5）步驟，直到 I/O 端讀取的字符串流全部分析完。

根據(jù)上述詞法分析算法過程可以得到相應(yīng)的流程圖，如圖2所示。

圖2 詞法分析算法流程圖

2.3 詞法分析的設(shè)計(jì)

根據(jù)上述提出的詞法分析的算法，通過掃描I/O端讀取的字符串，來檢測(cè)字符是否為標(biāo)簽元素、提取標(biāo)簽元素屬性等。設(shè)計(jì)詞法分析的基礎(chǔ)要定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為詞法分析算法的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。根據(jù)功能需要設(shè)計(jì)基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義如下：

char token[]; //標(biāo)簽元素表

char*tokenPointer; //指向標(biāo)簽元素表的指針

char chText[]; //字符表

char*chPointer; //字符表指針

char text[]; //字符串表

char*textPointer; //字符串表指針

char textRead[]; //存放待識(shí)別的源程序字符串

char*textReadPointer; //讀取字符串指針

char ch; //存放最讀取的源程序字符

char strToken[]; //存放構(gòu)成單詞符號(hào)的字符串

bool flag=false; //是否掃描過一次

3 瀏覽器JavaScript支持

3.1 JavaScript簡介

JavaScript是一種基于對(duì)象和事件驅(qū)動(dòng)并具有相對(duì)安全性的客戶端腳本語言。它的一個(gè)重要功能就是面向?qū)ο蟮墓δ?，通過基于對(duì)象的程序設(shè)計(jì)，可以用更直觀、模塊化和可重復(fù)使用的方式進(jìn)行程序開發(fā)。一組包含數(shù)據(jù)的屬性和對(duì)屬性中包含數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的方法，稱為對(duì)象。用戶與網(wǎng)頁交互時(shí)產(chǎn)生的操作，稱為事件。事件可以由用戶引發(fā)，也可能是頁面發(fā)生改變，甚至還有看不見的事件（如Ajax的交互進(jìn)度改變）。絕大部分事件都由用戶的動(dòng)作所引發(fā)，例如用戶按鼠標(biāo)的按鍵，就產(chǎn)生click事件，若鼠標(biāo)的指針在鏈接上移動(dòng)，就產(chǎn)生MouseOver事件等。在JavaScript中，事件與事件處理程序配套使用。而對(duì)事件的處理用addEventListener()函數(shù)，它有3個(gè)參數(shù)：事件、引發(fā)的函數(shù)以及是否使用事件捕捉。為了保障安全性，將第三個(gè)參數(shù)始終設(shè)置為false。

JavaScript具有幾個(gè)特性：能使網(wǎng)頁增加互動(dòng)性；能使有規(guī)律地重復(fù)的HTML源代碼簡化，減少下載時(shí)間；能及時(shí)響應(yīng)用戶的操作，對(duì)提交表單做即時(shí)的檢查，無需浪費(fèi)額外的驗(yàn)證時(shí)間。

3.2 JavaScript引擎

JavaScript引擎一般作為共享庫使用，應(yīng)用程序調(diào)用引擎提供的API函數(shù)。引擎API函數(shù)大致分為以下幾種：數(shù)據(jù)類型操作、RunTime控制、類與對(duì)象的創(chuàng)建和維護(hù)、函數(shù)與腳本執(zhí)行、字符串操作、錯(cuò)誤處理、安全控制、Debug支持。一般情況下，在應(yīng)用程序中只需使用某幾類函數(shù)。例如，在進(jìn)行JavaScript調(diào)用之前必須調(diào)用JS_NewRuntime函數(shù)來創(chuàng)建并初始化JavaScript引擎。有些類型的函數(shù)(像安全控制類)提供可選擇的特征。

JavaScript引擎是系統(tǒng)上的一個(gè)共享資源。通過將引擎API調(diào)用嵌入到應(yīng)用程序中，可以請(qǐng)求JavaScript引擎進(jìn)行操作。引擎處理請(qǐng)求，并將結(jié)果或狀態(tài)信息返回給應(yīng)用程序。例如，假定使用JavaScript引擎自動(dòng)化應(yīng)用程序，腳本應(yīng)用程序鑒別用戶并設(shè)置權(quán)限。首先，應(yīng)用程序創(chuàng)建JavaScript對(duì)象，該對(duì)象描述用戶信息，包括姓名、ID、權(quán)限和可用的函數(shù)列表。在這種情況下，應(yīng)用程序首先調(diào)用JS_NewObject創(chuàng)建對(duì)象。當(dāng)JavaScript引擎創(chuàng)建對(duì)象后，返回一個(gè)指針給應(yīng)用程序。應(yīng)用程序再調(diào)用JavaScript引擎執(zhí)行腳本。在創(chuàng)建用戶對(duì)象后，應(yīng)用程序即刻傳遞腳本給JS_EvaluateScript以便編譯和運(yùn)行。腳本獲許取得并校驗(yàn)用戶信息，然后建立用戶存取的權(quán)利。

JavaScript引擎收到初始化請(qǐng)求后，給JavaScript Run-Time分配內(nèi)存，應(yīng)用程序使用的變量、對(duì)象和上下文都保存在RunTime中。一個(gè)上下文是腳本的執(zhí)行狀態(tài)（JavaScript引擎使用的）。每個(gè)同時(shí)存在的腳本或線程都必須有自己的上下文。單個(gè)的JavaScript RunTime可以包含多個(gè)上下文、對(duì)象和變量。幾乎所有的JavaScript引擎調(diào)用都需要一個(gè)上下文變量，應(yīng)用程序在創(chuàng)建RunTime后，首先應(yīng)調(diào)用至少一次JS_NewContext來創(chuàng)建一個(gè)上下文。上下文的實(shí)際數(shù)量依賴于程序中同時(shí)使用的腳本數(shù)。程序中每個(gè)同時(shí)存在的腳本都需要一個(gè)上下文。另一方面，如果某個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)腳本編譯和運(yùn)行，則只需一個(gè)上下文給每個(gè)腳本重復(fù)使用即可。

3.3 JavaScript與瀏覽器結(jié)合

3.3.1直接加入方式

絕大部分含有JavaScript代碼的網(wǎng)頁都采用直接加入的方式。

＜script type="test/javascript"＞

document.write("This is Javascript!");

＜/script＞

其中，＜script＞ ＜/script＞是 JavaScript的標(biāo)簽。＜script type="test/javascript"＞用來提示瀏覽器該程序采用JavaScript語言編寫，需要調(diào)動(dòng)相應(yīng)的解釋程序進(jìn)行解釋。

除此之外，還有一個(gè)更高版本的嵌入腳本，使用HTML中的CDATA語法，就是把CDATA中的文本全部當(dāng)作純文本處理，當(dāng)遇到CDATA時(shí)結(jié)束。

＜script language="javascript"type="test/javascript"＞

＜!CDATA[[＞

＜!]]＞

＜/script＞

3.3.2引用方式

如果已經(jīng)存在一個(gè)JavaScript源文件(以js為擴(kuò)展名)，則可以采用引用的方式提高程序代碼的利用率。其基本格式如下：

＜script src="url"type="test/javascript"＞＜/script＞

其中url就是程序文件的地址。

同樣地，這樣的JavaScript程序語句可以放在HTML文檔頭部或主體的任何部分。如果要實(shí)現(xiàn)直接加入JavaScript程序代碼，可以首先創(chuàng)建一個(gè)JavaScript源代碼文件“javascript.js”，其代碼為 document.write("This is Javascript!")。在網(wǎng)頁中調(diào)用程序的方法，如：

＜script src＝"javascript.js"type="test/javascript"＞

＜/script＞

也可以同時(shí)在導(dǎo)入文件時(shí)指定JavaScript的版本，如：

＜script src＝"javascript.js" type="test/javascript;version=2.0"＞

＜/script＞

本文對(duì)Linux操作系統(tǒng)的嵌入式瀏覽器進(jìn)行了研究與分析。分析了嵌入式瀏覽器的結(jié)構(gòu)，并對(duì)嵌入式瀏覽器的各部分功能進(jìn)行闡述，其中包括詞法分析、語法分析與布局、瀏覽器JavaScript支持、I/O端等部分。其中，在嵌入式瀏覽器的研究過程中，詞法分析的算法是開發(fā)技術(shù)的核心。在后續(xù)研究工作中，可以對(duì)詞法分析算法做進(jìn)一步的研究，提高詞法分析的效率，完善嵌入式瀏覽器功能實(shí)現(xiàn)的效果。

[1]李永，熊光澤，楊玉平.一種嵌入式瀏覽器設(shè)計(jì)技術(shù)[J].微型機(jī)及應(yīng)用，2001，20(12)：57-59.

[2]鐘遙，羅克露.基于壓縮XML嵌入式瀏覽器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)[C].中國西部嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī)技術(shù)論壇2005學(xué)術(shù)年會(huì)，成都，2005.

[3]劉崢嶸，張智超，許振山.嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)詳解[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004：53-166.